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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]ur?i{S,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |\2>n!  
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, E+ctiVL  
8eVy*h2:=  
gky+.EP.  
A+|bJ>q  
  class filler J#W*,%8O  
  { WeJ=]7T'L  
public : +T\<oj%}2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kXV;J$1  
} ; G2<$to~{  
a,36FF~&  
IaZmN.k*  
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: L{&>,ww  
AJ+\Qs(0  
wBDHhXi0  
jG~-V<&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :i4AkBNK  
0K'{w]Q  
2?Y8hm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $l2`@ia"  
9a[1s|>w-  
Qs '_\|/-  
v w 6$v  
二. 战前分析 yAAV,?:o[  
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。 P3.  
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 o}DR p4;Ka  
_dELVs7OL  
xax[# Vl4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T+^Sa J  
  /* --------------------------------------------- */ ic5af"/(\  
vector < int *> vp( 10 ); uh2 F r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L3w.<h  
/* --------------------------------------------- */ JH| D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tnAj3wc  
/* --------------------------------------------- */ i=L 86Ks  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x <a}*8"  
  /* --------------------------------------------- */ I{ Ip  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); : tBe/(e4#  
/* --------------------------------------------- */ vf zC2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =;+gge!?bB  
O|S,="h"}  
B{b?j*fHJ  
O:sqm n  
看了之后,我们可以思考一些问题: O=t~.]))  
1._1, _2是什么? ~5&B#Sm[G  
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。 #K0/ >W  
2._1 = 1是在做什么? )!kt9lK  
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。 tA^+RO4  
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。 T$`m!mQ4  
S{?l/*Il*_  
aGBd~y@e  
三. 动工 'z^'+}iyv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xT+#K5  
&c 2Qa  
 LtH j  
r95 ,X!  
template < typename T > T ay226  
class assignment e/cHH3 4  
  { `+T 2IPN  
T value; HU'w[r 6a  
public : $@@ii+W}\  
assignment( const T & v) : value(v) {} :-O$rm  
template < typename T2 > 'j*Q   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bfpeK>T  
} ; 3b\s;!  
;e*okYM  
c&1_lI,tH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (V&8 WN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T9}~]zW7P  
qSlo)aP  
YzQ(\._s  
`y61Bz  
  class holder L){V(*K '  
  { c]Gs{V]\  
public : 2z*}fkJ  
template < typename T > Z'`\N@c#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <p CD>  
  { p6NPWaBR  
  return assignment < T > (t); unc6 V%  
} !?_CIt$p  
} ; akk*f+TD`  
FAL#p$y}  
o2B|r`R  
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: 4i.&geX A.  
.?rs5[th*  
  static holder _1; oQrfrA&=M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]]_5_)"4  
8G3 Z,8P4(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1) K<x  
而不用手动写一个函数对象。 ,"5HJA4  
T[^&ZS]s  
4CchE15  
\pkK >R  
四. 问题分析 jygUf|  
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。 EZ{{p+e ^  
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。 5Pq6X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9od c :  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N<@K(? '  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `q\F C[W  
mi$C%~]5m  
五. 问题1:一致性 wh8;:<|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @67GVPcxl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bDIhI}P  
yUf`L=C:  
struct holder H;NAS/OhS  
  { ?]bx]Y;  
  // ZbVn"he  
  template < typename T > % >a /m.$  
T &   operator ()( const T & r) const y`8U0TE3R  
  { Ym"^Ds}  
  return (T & )r; ]hy@5Jyh  
} Du +_dr^4  
} ; Z2@e~&L  
:R +BC2x  
这样的话assignment也必须相应改动: 0[fBP\H"Wr  
AcEz$wy  
template < typename Left, typename Right > $L( ,lB  
class assignment c%O97J.5b  
  { yPT o,,ca=  
Left l; 5 (!FQ  
Right r; d&L  
public : (=WbLNBS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} olr#3te  
template < typename T2 > N.+A-[7,W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ct?xTFb  
} ; cUP1Uolvn  
\!jz1`]&{  
同时,holder的operator=也需要改动: 901 5PEO  
nh0gT>a>@  
template < typename T > <+r~?X_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8+7*> FD)1  
  { `Ix`/k}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K@DFu5  
} <&`Rf6  
BMQ4i&kF|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J =8Y D"1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z>0$SBQ-  
cZ !$XXA`  
return l(rhs) = r; }@jJv||  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 qhG2j;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ReD]M@;  
4 ;)t\9cy_  
template < typename Tp > ^\ln8!;  
class constant_t ^8bc<c:P  
  { YahW%mv`d  
  const Tp t; 3!cenyE  
public : "x.iD,>k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kI04<!  
template < typename T > Het>G{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %Jd!x{a`>A  
  { Av yer/{  
  return t; k:iy()n[  
} ollVg/z  
} ; !mWm@ }Ujg  
Q(Q?L5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7LM&3mA<  
下面就可以修改holder的operator=了 iD%a;]  
TG8U=9qt  
template < typename T > vfj{j= G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <h+@;/v:  
  { (4RtoYWW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7!(/7U6rP  
} )mI>2<Z!  
dT&u}o3X  
同时也要修改assignment的operator() X{i>Q_8>  
hyJ&~i0P{J  
template < typename T2 > ToKG;Ff4b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9 `bLQd  
现在代码看起来就很一致了。 Z  eY *5m  
Ktt(l-e+  
六. 问题2:链式操作 )+Z.J]$O-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b&QI#w  
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。 SYQP7oG9oQ  
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。 KRn[(yr`%  
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。 yKK9b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wxBZ+UP_  
xzfugW  
template < typename T > XV4aR3n{Q  
struct result_1 }X=c|]6i^  
  { Uc ,..  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U|.r -$|5P  
} ; EBk-qd a}  
'r_Fi5[q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7@e}rh?N-|  
;o;ak.dTt  
template < typename T > [euR<i*I#  
struct   ref 9mn~57`y  
  { 1 |) CQ  
typedef T & reference; l O*  
} ; /B 3\e3  
template < typename T > l_9ZzN  
struct   ref < T &> &Qj1uf92.  
  { Ma(Q~G .  
typedef T & reference; ~@QAa (P.  
} ; "|Yy "iB[  
sredL#]BA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ay^P #\VZ  
MT)q?NcG  
template < typename T > I1s= =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jy "\_Vv l  
  { 20haA0s  
  return l(t) = r(t); yt,Ky8y1  
} U7g,@/Qx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &w`Ho)P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w@6y.v1I{  
eTw9 c }[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3QVUWhJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +O8zVWr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u#y)+A2&!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T*C F5S  
最后的布局是: Z!fbc#L6  
                Add Y[>h |@  
              /   \ -`z%<)!Y  
            Divide   5 >o`+j$j  
            /   \ UH+#Nel+!  
          _1     3 Uugq.'>  
似乎一切都解决了?不。 v_v>gPl,  
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。 & @_PY  
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。 nUX3a'R  
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: m#O; 1/P  
(]&B' 1b  
template < typename Right > "cjD-4 2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const " ;T a8  
Right & rt) const GNB'.tJ:0Y  
  { BNb_i H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;.=0""-IF  
} 2~ETu&R:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7PUy`H,&  
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。 cH|J  
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。 7i02M~*uS  
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。 '^7UcgugB  
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。 Qgf|obrEi6  
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? &m9= q|;m  
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: BXxJra/V  
xb9^WvV  
template < class Action > 4f ~q$Sf]<  
class picker : public Action K)[\IJJM  
  { kVt/Hhd9  
public : <HS{A$]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MYz!zI  
  // all the operator overloaded U#w0E G  
} ; ZZ :*c"b:  
0jxXUWO  
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。 1;{nU.If  
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: k 7@:e$7  
~q/~ u  
template < typename Right > Qz2jV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jeA2y jAC  
  { YD9vWk \/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u$ci{<  
} @;{ZnRv14  
k.)YFKi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k$#1T +(G  
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。 #u\~AO?h  
z-"P raP  
template < typename T >   struct picker_maker S+mBVk"-~S  
  { I1dOMu9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q[H4l({E  
} ; g1y@z8Z{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O ]-8 %  
  { K*1]P ar;  
typedef picker < T > result; 4"iI3y~Gw  
} ; *r9D+}Y(4  
86?~N  
下面总的结构就有了: 9oP  
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。 a%6=sqxE  
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。 X2,v'`U5&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y-+Kf5_[  
至此链式操作完美实现。 Qn-nO_JL  
3G^A^]h  
i\.(6hf+  
七. 问题3 8-kR {9r  
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。 $`vXI%|.  
m@L>6;*  
template < typename T1, typename T2 > If'N0^'W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const meThjCC  
  { Z R~2Y?Wt9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1sJz`+\  
} E6 T=lwOZ  
B !rb*"[  
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: VtU2&  
M-+!z5 q~d  
template < typename T1, typename T2 > P-yVc2YH  
struct result_2 C+t|fSJ  
  { d}Y#l}!E6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sE{5&aCSR  
} ; n3eWqwQ$5  
Y[rCF=ZVH  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? od,,2pwK+  
这个差事就留给了holder自己。 U!BZs Vx  
    ,LLx&jS  
&Akw V-  
template < int Order > =W"T=p*j  
class holder; !kh:zTP  
template <> <9$Pl%:  
class holder < 1 > qzZ;{>_f  
  { oGbh *  
public : "dYT>w  
template < typename T > BPOT!-  
  struct result_1 <@4V G  
  { ).Iifu|ks  
  typedef T & result; >*+n`"6  
} ; ~Xr[d07bC  
template < typename T1, typename T2 > OP_\V8=  
  struct result_2 >,)U4 6  
  { W+s3rS2  
  typedef T1 & result; NNJQDkO-I  
} ; ICG:4n(,  
template < typename T > 5;XU6Rz!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :r:x|[3.  
  { ~0Zy$L/D  
  return (T & )r; N!\1O,  
} EVLDP\w{  
template < typename T1, typename T2 > KO[T&#y'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v!n|X7  
  { 6aWnj*dF  
  return (T1 & )r1; `Uvc^  
} ,Vz-w;oDn  
} ; "N}MhcdS  
DwTVoCC  
template <> 4JH^R^O<n  
class holder < 2 > U:PtRSdn!b  
  { 9 "M-nH*<  
public : -&%! 4(Je  
template < typename T > +lf`Dd3  
  struct result_1 wjOJn]  
  { $}0\sj%  
  typedef T & result; nVP|{M  
} ; Udjn.D  
template < typename T1, typename T2 > jG#e% `'  
  struct result_2 T=g2gmo9  
  { PbV1FB_  
  typedef T2 & result; 4O{,oN~7  
} ; 8ddBQfCY  
template < typename T > qR%as0;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YWk+}y}^d  
  { Tg=P*HY6  
  return (T & )r; WK{F  
} f|j<Mj+\  
template < typename T1, typename T2 > ?+{_x^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -BwZ  
  { 8@FgvWC  
  return (T2 & )r2; M%$- c3x  
} `C^0YGO%  
} ; UzV78^:,iD  
'@^mesMG  
\r3SvBwhFv  
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> >。 diKl}V#u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .rlLt5b%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a`U/|[JM  
_@_EQ!=  
return l(i, j) = r(i, j); X LY>}r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I&% Z*H  
^i@0P}K<  
  return ( int & )i; eK\i={va  
  return ( int & )j; uj)fah?Wg  
最后执行i = j; idjk uB(6  
可见,参数被正确的选择了。 $L'[_J  
F$YT4414  
# 3FsK  
O6\c1ha  
A":cS }Ui  
八. 中期总结 JE eXoGKd  
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: 2LCOB&-Ww  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fUq #mkq}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h5v=h>c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .W\x{h  
PM)nw;nS  
gBXoEn]  
{!1RlW  
m`tX&K#-  
2=VFUR 8  
九. 简化 r\C"Fx^  
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。 ey n-bw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4S* X=1  
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: ~L_1&q^4!i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aR)w~s\6  
  +-*/&|^等 ~bw=;xF{3  
2. 返回引用。 wF*9%K'E  
  =,各种复合赋值等 "9NWsy}<c  
3. 返回固定类型。 K}Q:L(SSr\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Fj`K$K?  
4. 原样返回。 {_Fh3gjb/  
  operator, Ia[<;":U  
5. 返回解引用的类型。 @oD2_D2  
  operator*(单目) NjO_Y t  
6. 返回地址。 zS`KJVm  
  operator&(单目) S>s+ nqcP  
7. 下表访问返回类型。 +iNp8  
  operator[] rG%8ugap  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZT<VDcP{  
  operator<<和operator>> (543`dqAmC  
tLP Er@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _C,9c7K4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `r %lB  
_9<Mo;C  
template < typename Left > Ggbz  
struct value_return R}D[ z7  
  { nPjK=o`KR  
template < typename T > @z`eqG,']  
  struct result_1 @=BApuer+  
  { cG1iO:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^W~8)Rbf  
} ; #[Rs&$vQm  
&_\;p-1:  
template < typename T1, typename T2 > mH)8A+us  
  struct result_2 F;T;'!mb  
  { xZVZYvC,t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R%`fd *g  
} ; #6C<P!]V  
} ; 6A ptq  
tHr4/  
~ ^fb`f+%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^,`]Q)P^  
N7_(,Gu*R  
下面我们来剥离functor中的operator() O.{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?[)V  
S.pXo'}  
return l(t) op r(t) }-Jo9dNs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B) dG:~  
return op l(t) XQ8q)B=  
return op l(t1, t2) lWBewnLKE  
return l(t) op LyG`q3@  
return l(t1, t2) op lcVG<*gf-  
return l(t)[r(t)] $v5 >6+-n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Qm_;o(  
 } #&L  
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: qI<c47d;q  
单目: return f(l(t), r(t)); !=u=P9I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R^"mGe\LL  
双目: return f(l(t)); $Z8riVJ7j-  
return f(l(t1, t2)); ;Nd'GA+1;(  
下面就是f的实现,以operator/为例 JkKbw&65  
sj6LrE=1  
struct meta_divide Oc5f8uv  
  { U U#tm  
template < typename T1, typename T2 > 5tEkQ(Ei8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UUF]45t>  
  {  SWyJ`  
  return t1 / t2; SH O&:2  
} ~(:0&w%e  
} ; m[BpV.s  
 HYv-5:B  
这个工作可以让宏来做: J7t) H_S{  
Zqb*-1Qw"*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'lOQb)  
template < typename T1, typename T2 > \ p$` ^A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]@}o"Td  
以后可以直接用 t. DnF[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &>G8DvfJ9  
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 b1%w+*d<z  
(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。。。) [ u ^/3N  
+-|}<mq  
'}-QZ$|*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9WV8ZP  
hf;S#.k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IYa(B+nB)  
class unary_op : public Rettype ZvK.X*~s  
  { N,:G5WxW  
    Left l; ~yA^6[a=  
public : {aUv>T"c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} We'=/!  
f*T}Ov4  
template < typename T > PfGiJ]:V-u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !sYZ1;WAO  
      { :z6?  
      return FuncType::execute(l(t)); +]0hSpZ"p  
    } ,uO_C(G/i  
MPYYTQ1FB  
    template < typename T1, typename T2 > _xnJfW_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >ul&x!?@  
      { !(3[z>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5JhpBx/>o=  
    } '2rSX[$ tf  
} ; uA cvUN-@  
9E|QPT  
12Fnv/[n'K  
同样还可以申明一个binary_op 7uO tdH+  
6z'0fi|EN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 77j"zr7v  
class binary_op : public Rettype ?v'CuWS  
  { 735l&(3A\  
    Left l; ^N`KT   
Right r; yN06` =  
public : w7\vrS>&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e)3Mg^  
GoPMWbI7  
template < typename T > @gQ?cU7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \gv-2.,  
      { )Lk2tvr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k?/!`   
    } RN;#H_ q  
$>Ow<! c  
    template < typename T1, typename T2 > `>RM:!m6=$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z]=Ks_7  
      { #MbY+[Y@v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?}EWfsA  
    } v "[<pFj^  
} ; aJc>"#+ o  
:_+U[k(#  
K9 K.mGYc  
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 XXQC`%-]<i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ::3[H$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4#I=n~8a  
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。 {}=5uU2Tu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "cbJ{ G1pk  
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。。。 `iEYq0}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &v9"lR=_k  
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) C;9P6^Oz  
下面是修改过的unary_op "j.Q*Hazg  
K)h<#F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *$/Go8t4u  
class unary_op >,rzPc)  
  { jP<6Q|5F  
Left l; TPY&O{ q  
  u{dkUG1ia  
public : A.YK=_J  
W&m3"~BJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kHQn' r6  
WMFn#.aY5  
template < typename T > ;#*.@Or@Ah  
  struct result_1 h645;sb0  
  { L$jii  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `];ne]xM  
} ; Ad -_=a%  
!L_xcov!Y  
template < typename T1, typename T2 > s"8z q ;)  
  struct result_2 BL%&n*&  
  { 715J1~aRNr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |@?='E?h  
} ; kpk ^Uw%f  
FE#| 5;q.  
template < typename T1, typename T2 > ONc#d'-L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8zwH^q[`r  
  { f,BJb+0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]HRHF'4  
} DvA#zX[  
m5hu;>gt  
template < typename T > EAF\ 7J*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z,VXH ?.Zo  
  { 77 ?TRC  
  return OpClass::execute(lt(t)); sr~VvciIy  
} `2xt%kC  
z3w;W{2Q;V  
} ; ;]rj Kc=  
c|4_nT 2  
[ .3Gb}B  
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 (8em5  
好啦,现在才真正完美了。 9AD0|,g  
现在在picker里面就可以这么添加了: .0|_J|{  
C?\HB#41  
template < typename Right > 475jmQ{q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zD s V"D8  
  { &d"s cM5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :rvBx"  
} -{yG+1  
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。 T{BGg  
0+A#k7c6p  
f1d<xGx  
_ CzAv%  
aecvz0}@R  
十. bind EE qlsH  
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。 0BOL0<Wq  
先来分析一下一段例子 t V7{j'If  
cr^R9dv  
"7?xaGh8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1+tPd7U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^SwU]e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ikPr>  
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。 J/[PA[Rf  
我们来写个简单的。 UG<<.1JL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WkoYkkuzj  
对于函数对象类的版本: pU u')y  
D P:}<  
template < typename Func > %\%&1  
struct functor_trait mn\GLR.  
  { Qb:.WMj[q+  
typedef typename Func::result_type result_type; XK(aH~7xme  
} ; nYK!'x$  
对于无参数函数的版本: vE~<R  
4 @9cO)m  
template < typename Ret > Lf8{']3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &7c#i  
  { 14y>~~3C4  
typedef Ret result_type; < -Ax)zE  
} ; @$wfE\_L  
对于单参数函数的版本: YJwffV}nd  
};cH5bYF  
template < typename Ret, typename V1 > w/7vXz<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U,aMv[ZB  
  { hllb\Y)XL  
typedef Ret result_type; D,s[{RW+q  
} ; Btc[  
对于双参数函数的版本: "VAbUs  
UD5f+,_;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /{Z<!7u;U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2{L[D9c/6  
  { QmsS,Zljo  
typedef Ret result_type; jgw+c3^R_  
} ; xf{=~j/L  
等等。。。 a#3,qp!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PS??wlp7  
M5]$w]Ny9  
template < typename Func > 5eas^Rm  
struct func_return J {\]ZPs  
  { *0 ;|  
template < typename T > kwFo*1 {  
  struct result_1 |%=c<z+8  
  { m9aP]I3g]\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .r-kH&)"GU  
} ; }cg 1CT5  
U[!wu]HMF  
template < typename T1, typename T2 > Zg >!5{T  
  struct result_2 g^:7mG6C  
  { Zor Q2>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !(N,tZ  
} ; !]!9 $6n  
} ; 4rNuAK`2  
[xPO'@Y  
mzTM&@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0a)LZp|  
DZ5h<1  
template < typename Func, typename aPicker > _[J>GfQd  
class binder_1 /6p7 k  
  {  ~&_BT`a  
Func fn; `I5So-^&z  
aPicker pk; b"~Ct}6f  
public : DQ_ pLXCC  
d^XRkB:h  
template < typename T > )`m/vYKWL  
  struct result_1 qTnk>g_oS&  
  { `Zz;[<*<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O,7*dniH  
} ; H=_k|#/  
Eb\SK"8  
template < typename T1, typename T2 > IN!IjInaT@  
  struct result_2 Je~<2EsQ  
  { ;<|m0>X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /k^O1+]H  
} ; Y; q['h  
$C6O<A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]N1gzHaS  
>2< Jb!f&  
template < typename T > ro@`S:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +~M`rR*  
  { $:0?"?o);  
  return fn(pk(t)); <ApzcyC  
} .cg"M0  
template < typename T1, typename T2 > _gP-$&JC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VW\~OH  
  { 1V2"sE  
  return fn(pk(t1, t2)); nsV;6^>  
} }G[Qm2k  
} ; 9vz"rHV  
~ny4Ay$#  
EX,)MU  
一目了然不是么? HVcd< :g0  
最后实现bind uVV;"LVK~  
] _P!+5]<  
8w4cqr4m  
template < typename Func, typename aPicker > ,W~a%8*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ADN  
  { m=%WA5c?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ptv=Bwg  
} ;/.XAxkFL  
AP_2.V=Sn  
2个以上参数的bind可以同理实现。  k/}E(_e  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 POc-`]6 <F  
Q:!.YSB  
十一. phoenix -OV!56&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hKYA5]  
JGKiVBN  
for_each(v.begin(), v.end(), IH0qx_;P&  
( BF>3CW7  
do_ I:%O`F  
[ >gTrui{ ,  
  cout << _1 <<   " , " mkOj&Q  
] 9DP6g<>B  
.while_( -- _1), ,Q8)r0c  
cout << var( " \n " ) fu?Y'Qet  
) RzLbPSTQ  
); Jri"Toz0  
{(!j6|jK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4zM$I  
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 5//.q;z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L|[ 0&u!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gdf*x<T1  
%rZJ#p[e)=  
l~V^  
template < typename Cond, typename Actor > |0$wRl+kN  
class do_while }^ j"@{~  
  { L z'05j3!  
Cond cd; -I#1xJU  
Actor act; Q+UqLass  
public : lnoK.Vk9,  
template < typename T > Ju"*>66  
  struct result_1 vo_m$/O  
  { P I0[  
  typedef int result_type; +TnRuehtk  
} ; %XieKL  
71ctjU`U2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l|P(S(ikh  
vg5 ;F[e  
template < typename T > P}+-))J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}kY^"*&X  
  { I?mU_^no  
  do {]w @s7E  
    { t K+K lz  
  act(t); Ph*tZrd*#  
  } kK[m=rTx1$  
  while (cd(t)); 8UyYN$7V  
  return   0 ; 3+/{}rv  
} 0oFRcU  
} ; x !o>zT\  
vUXas*s4  
<e 'S'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j7|r^  
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。 ;nbUbRb  
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。 yF}l.>7D  
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。 hC[MYAaF  
下面就是产生这个functor的类: aa1^cw 5}  
420cJ{;A  
dfBTx6/F  
template < typename Actor > x xh(VQdg  
class do_while_actor U0/X!@F-  
  { g6kVHxh-  
Actor act; Nn],sEs  
public : E}V8+f54S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d?)C} 2  
SqhG\qE{Qj  
template < typename Cond > u^T{sQ"_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [D=3:B&f  
} ;  d!%:Ok  
4epE!`z_&  
b[3K:ot+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :b&O{>M]Y  
最后,是那个do_ 5X5&(S\  
8uR4ZE*  
_T 5ZL  
class do_while_invoker bt/u^E  
  { }-:s9Lt  
public : OA?? fb, b  
template < typename Actor > BiQ7r=Dd.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !dVth)UV  
  { 9I:H=5c  
  return do_while_actor < Actor > (act); {U&*8Q(/  
} ?th`5K30  
} do_; c:Tw.WA  
FbVdqO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  'mz _JM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $~<);dYu0  
最后来说说怎么处理break和continue at@B>Rb  
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。 1YmB2h[Z  
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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