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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (P-^ PNz&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PN]hG,q*4O  
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, 7R:Ij[dV  
a<r,LE  
'ZMh<M[  
f7Nmvla[q  
  class filler Ul]7IUzsu  
  { `j)56bR  
public : W5`pQdk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CQ/+- -o  
} ; Eq;w5;7s  
aaY AS"/:  
ij-'M{f  
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: } (-9d  
CV"}(1T  
Q`AlK"G,  
1#_ pj eG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FauASu,A  
s a o&  
h>GbJ/^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T{+a48,;  
`+\$  
9Q s5e  
k"DZ"JC  
二. 战前分析 Bt@?l]Y  
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。 zc)nDyn  
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 _p0Yhju?  
Evm3Sm!S  
QH(&Cu,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k $gcQ:|  
  /* --------------------------------------------- */ Sj(>G;  
vector < int *> vp( 10 ); vJ'22)n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -kLBq :M  
/* --------------------------------------------- */ h0 92S|iY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |U{~t<BF#  
/* --------------------------------------------- */ _yN5sLLyb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $aJay]F  
  /* --------------------------------------------- */ t>}S@T{~T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )$E){(Aa  
/* --------------------------------------------- */ [}HPV+j=U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wQy~5+LE  
,%IP27bPW  
"*X\'LPs=  
g{}<ptx]  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8el6z2  
1._1, _2是什么? E<3xv;v8r  
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。 `0]N#G T  
2._1 = 1是在做什么? GZrN,M  
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。 hfY/)-60o  
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。 \os"w "  
e7xv~C>g  
o}KVT%}  
三. 动工 w@,p`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?B ,<gen  
aanS^t0  
1 PdG1'  
S5>ztK.e  
template < typename T > BE@(| U  
class assignment {z 5YJ*C  
  { J{\Uw].|0  
T value; q6-o!>dLQ  
public : A? B +  
assignment( const T & v) : value(v) {} +0%r@hTv&>  
template < typename T2 > N80ogio_Tk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AA,/AKikd  
} ; nD eVYK  
Het"x  
oA-,>:}g{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R~a9}&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o#wly%i')  
(y!bvp[" m  
:B5*?x  
bskoi;)u  
  class holder p#P<V%  
  { QjSWl,{ $D  
public : P<&bAsje  
template < typename T > 1ds4C:M+<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4pT^ *  
  { MFa/%O_*  
  return assignment < T > (t); zC)JOykI%  
} oc,I, v  
} ; |T"vF`Kr(>  
/"La@M37  
W3UxFs]$  
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: T:{&e WH  
"A Bt  
  static holder _1; T_Tu>wQX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !~?/D  
"0PsCr}!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {u y^Bui}  
而不用手动写一个函数对象。 dcmf~+T  
=6ru%.8U,  
1gBLJ0q  
jcj8w  
四. 问题分析 &UnhYG{A  
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。 [5IbR9_  
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。 Co(N8>1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Wm-$l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %D#&RS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ["&{^  
}Em{?Hqy  
五. 问题1:一致性 00i MU  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ddq*}Pf0K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J2x}@p  
9b=0 4aWHm  
struct holder Z|*#)<| ~  
  { dO z|CfUhI  
  // E]n]_{BN]  
  template < typename T > HEFgEYlO  
T &   operator ()( const T & r) const T8g\_m  
  { Ot47.z  
  return (T & )r; #lqH/>`>  
} 7P(o!%H  
} ; <h9nt4F  
ba G_7>Q9H  
这样的话assignment也必须相应改动: .up[wt gN  
U'F}k0h?\'  
template < typename Left, typename Right > Ek `bPQ5  
class assignment  .GJbrz  
  { ly34aD/p~,  
Left l; q 6UZ`9&z  
Right r; lbt8S.fx  
public : D1-w>Y#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pm=O.)g4`  
template < typename T2 > Ag\RLJ.KD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RjviHd#DXn  
} ; U`3?bhzua  
x^)?V7[t  
同时,holder的operator=也需要改动: xa'U_]m  
V#$QKn`;  
template < typename T > fgL"\d}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,sc#l<v  
  { xV+\R/)x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?K pDEH~\  
} 46)[F0,$r  
C TG^lms  
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。 V2?{ebx`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yc]_?S>9  
"4WnDd 5"  
return l(rhs) = r; +pT;; 9  
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。 Jxe5y3* (  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #y#TEw,  
X1P1 $RdkR  
template < typename Tp > 2"a%%fv  
class constant_t l]&A5tz3  
  { 3 $%#n*  
  const Tp t; w)S 4Xi=  
public : Lct_6?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FLQke"6i0:  
template < typename T > j}Svb1A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ji,;ri2i  
  { nT=%3_.  
  return t; \6a' p Q,  
} rU9")4sQ  
} ; PO'K?hVS^w  
|*J;X<Vm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GjW(&p$&  
下面就可以修改holder的operator=了 <`Fl Igo  
S6bYd`  
template < typename T > <HJLs+C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^pe/~ :a  
  { 8d'/w}GV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rN#9p+t$  
} \ CcVk"/  
LEnv/t6U  
同时也要修改assignment的operator() y'2w*?  
"'``O~08/  
template < typename T2 > [V?HK_~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lrHN6:x(Y4  
现在代码看起来就很一致了。 GNmP_N  
Em Ut/]  
六. 问题2:链式操作 ] g9SUFM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q'H6oD`  
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。 |j'@no_rv  
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。 Kk=>"?&  
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。 V]Ccj\Oi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w-)JCdS6Tb  
wsrdBxd5  
template < typename T > 8Wtr,%82  
struct result_1 fl4@5AVY  
  { a0JMLLa [I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |QbCFihn  
} ; l8+1{6xP  
pK{G2]OK{U  
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: Vo{ ~D:)  
jl 7>  
template < typename T > /-lW$.+{?  
struct   ref zBTxM  
  { ho^c#>81  
typedef T & reference; `r=^{Y  
} ; 4?(=?0/[  
template < typename T > (K6vXq.;\\  
struct   ref < T &> A6_ER&9$>N  
  { |I"&Z+m  
typedef T & reference; J Z@sk2  
} ; Su,<idS  
|,n(9Ix  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^oDs*F  
G DBV  
template < typename T > t`}=~/#`X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !7]^QdBLY  
  { ?t\GHQ$$?  
  return l(t) = r(t); 7w5l[a/  
} h8M}}   
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。 E<B/5g!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K-*ZS8  
#+" D?  
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 "\9 beK:l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B "4A1!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ls|)SiXrY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kW%wt1",  
最后的布局是: yoq-H+<  
                Add P&c O2  
              /   \ vqUYr  
            Divide   5 <Cs9$J  
            /   \ uW}M1kq?+l  
          _1     3 ):=8w.yC  
似乎一切都解决了?不。 Gyi0SM6v5&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &kWT<*;J)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |,.1=|&u  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~|{e"!(}  
6eB~S)Ko  
template < typename Right > kJ .7C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HCktgL:E=  
Right & rt) const I )% bOK]  
  { [ot+EA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -ImO y|  
}  W>x.*K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zn|lL0b{q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Wa?\W&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )!zg=}V  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )WEOqaR]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T 9}dgf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vXdI)Sx[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: A$P Oc<  
a(-t"OL\  
template < class Action > 6]!Jo)BF  
class picker : public Action N^[MeG,8  
  { 5P);t9O6  
public : Ho%%voJBS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @O6 2} F  
  // all the operator overloaded _!vuDv%  
} ; 9j;!4AJ1t  
*gwo.s  
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。 X"f]  
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: vvG*DGL)qL  
Kx;la  
template < typename Right > $G /p[JG6-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {>ghX_m |  
  { FVOPC:}bj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aNICSxDN  
} \H PB{ ;  
sA"B/C|(g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \<} e?Yx%  
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。 gZz5P>^  
mX @xV*  
template < typename T >   struct picker_maker *L<<S=g$2  
  { FYg{IKg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 77]Fp(uI  
} ; 6%c]{eTd9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a}k5[)et  
  { `- 9p)@'8k  
typedef picker < T > result; 3P'Wk|j  
} ; >\lBbq a#  
HErG%v]nw  
下面总的结构就有了: d(D|rf,av  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |t58n{V.O  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 cGg ~+R2P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (x[z=_I%`  
至此链式操作完美实现。 p@YbIn  
]*rK;  
&x4|!" G  
七. 问题3 9PR?'X;4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '_n$xfH  
0e'@Xo2e  
template < typename T1, typename T2 > [GW;RjPE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7X/B9Hee  
  { x)kp*^/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YO.+ 06X  
} 99Nm?$ g  
`q y@Qo  
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: Q,o"[ &Gp  
qHYoQ.ke  
template < typename T1, typename T2 > oHethk  
struct result_2 ) @f6  
  { SUoUXh^!w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @ w,O1Xwj  
} ; &X}i%etp^2  
:u?L y[x  
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? gF|u%_y-qt  
这个差事就留给了holder自己。 QIcc@PGT9a  
    V9D>Xh!0H  
,V+,3TT  
template < int Order > j;&su=p"  
class holder; $)j f  
template <> cD<5~`l  
class holder < 1 > ~5~Cpu2v7  
  { =%crSuP  
public : #t&L}=G{%  
template < typename T > @w;&:J9m  
  struct result_1 P[gYENQ   
  { kK]L(ZU +  
  typedef T & result; M+M\3U  
} ; F*,RDM'M  
template < typename T1, typename T2 > sH{(=N  
  struct result_2 /onZ14  
  { D;oX*`  
  typedef T1 & result; 14 hE<u  
} ; ShU1RQk  
template < typename T > 5k<0>6;XH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pJ@D}2u(  
  { '!XVz$C  
  return (T & )r; oMb@)7  
} kfs[*ku  
template < typename T1, typename T2 > Uj)`(}r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zhC5%R &n/  
  { SGLU7*sfd  
  return (T1 & )r1; ,D{D QJ(B  
} -j}zr yG-  
} ; f;a55%3c  
Ob h@d|  
template <> /V E|FTs  
class holder < 2 > 89%#;C  
  { p y%RR*4#  
public : &jE@i#  
template < typename T > y-a3  
  struct result_1 {bO O?pp  
  { |Y;[)s =q  
  typedef T & result; 39Tlt~Psz  
} ; 9h0Y">}`b  
template < typename T1, typename T2 > Au{J/G<W@  
  struct result_2 c[4I> "w  
  { E Ks4N4k  
  typedef T2 & result; M:.0]'[s5  
} ; t``q_!s}F  
template < typename T > "VQ7Y`,+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @`:z$52  
  { 7SJtW`~  
  return (T & )r; 3|1v)E  
} Qis/'9a  
template < typename T1, typename T2 > 1c*XmMB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N|  
  { '0jn|9l58  
  return (T2 & )r2; Dq9*il;'  
} !,JV<( 7k  
} ; *L#\#nh7  
mBg$eiGTB  
yey]#M[y  
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> >。 t/(rB}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?!$:I8T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }9 I,p$  
o9c?)KQ  
return l(i, j) = r(i, j); G9r~O#=gy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d&t,^Hj  
Fz@9 @  
  return ( int & )i; $3^Cp_p6  
  return ( int & )j; MW|:'D`  
最后执行i = j; \vqqs  
可见,参数被正确的选择了。 k[5:]5lp+  
E8b:MY  
aJ$({ZN\#  
^_G@a,  
gE~LPwM  
八. 中期总结 ow K)]t  
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: `-w;/A"MJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CsiRM8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b_a6|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F%G} >xn  
v8 pOA<s  
I"2*}v|  
I@:"Qee  
-$cO0RSY  
Q4F&#^02y  
九. 简化  Jju^4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &/-}`hIAT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z90]I<a~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Nd%j0lj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j},3@TFh  
  +-*/&|^等 ^_\%?K_u  
2. 返回引用。 U*7x81v?j  
  =,各种复合赋值等 |?4NlB6  
3. 返回固定类型。 "WzD+<oL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -nDY3$U/  
4. 原样返回。 \U.js-  
  operator, X \qG WpN%  
5. 返回解引用的类型。 8 Cw3b\ne  
  operator*(单目) Tx|y!uHh  
6. 返回地址。 }mOo=)C!  
  operator&(单目) gvoYyO#cm  
7. 下表访问返回类型。 `zsooA Gt  
  operator[] eR:C?v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (0^ZZe`# j  
  operator<<和operator>> )_SpY\J  
k[{ ~ eN:  
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。 ~ ;ObT=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |X;|=.  
y'm5Z-@o6  
template < typename Left > 8\Hz FB  
struct value_return *g[MGyF "  
  { %{&,5|8  
template < typename T > 59BB-R,V  
  struct result_1 9E}JtLgT  
  { puox^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $) m$ c5!  
} ; '+7"dHLC;  
Ih)4.lLcKn  
template < typename T1, typename T2 > z8cefD9F  
  struct result_2 40}7O<9*  
  { [I`:%y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -9(pOwN |m  
} ; kbZpi`w  
} ; . Ky)Co  
L wn  
"D'"uMS`H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 61](a;Di  
zJo?,c  
下面我们来剥离functor中的operator() F(|XJN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H:cAORLB  
%a']TX  
return l(t) op r(t) yf/i)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U< <XeSp  
return op l(t) D.gD4g_O/  
return op l(t1, t2) !wTrWD!  
return l(t) op -quJX;~  
return l(t1, t2) op 2@Oz_?O=  
return l(t)[r(t)] J;'H],w}f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5}Z>N,4  
fGoJP[ae  
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: wU|jw(  
单目: return f(l(t), r(t)); ic}mru  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L}rYh`bUP[  
双目: return f(l(t)); D!&]jkUN  
return f(l(t1, t2)); F ESl#.}  
下面就是f的实现,以operator/为例 Uo;a$sR  
DMlr%)@ {  
struct meta_divide Vllxv6/_  
  { Zxh<pd25Y  
template < typename T1, typename T2 > |G_,1$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l2ie\4dK@  
  { k~)@D| ?  
  return t1 / t2; jXPbj.  
} L8(2or  
} ; TG% w  
|5jrl|  
这个工作可以让宏来做: Up0kTL  
i6<uj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j8c5_&  
template < typename T1, typename T2 > \ }{)Rnb@ >  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nDyA][  
以后可以直接用 6j95>}@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '}IGV`c  
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 6-FM<@H{  
(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。。。) aJ}hlM>  
oU se~  
)!~,xl^j{}  
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 @0(%ayi2Y  
y?U@F/^}N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FC WF$'cO  
class unary_op : public Rettype dh9@3. t  
  { #}l$<7Z U  
    Left l; _}F _Q5)  
public : }QBL{\E!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E1SWZ&';  
bo1J'pU  
template < typename T > sf/m@425  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TbLU[(m-n  
      { ~'F.tB  
      return FuncType::execute(l(t)); H3 -?cy  
    } e=3C*+lq\  
?d+ri  
    template < typename T1, typename T2 > rgDl%X2B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >@Pw{Zh$  
      { &XCP@@T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [5ncBY*A7  
    } Kj)sL0  
} ; 41P0)o  
s\<UDW  
TO.STK`  
同样还可以申明一个binary_op 6l T< lzT  
6TTu[*0NT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aRElk&M  
class binary_op : public Rettype 8!YQ9T[  
  { 'n=bQ"bQu  
    Left l; yEk|(6+^  
Right r; }ice*3'3  
public : /GX>L)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^4NRmlb  
.)=*Yr M  
template < typename T > 9yaTDxB>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]_|'N7J  
      { EIfqRRTA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]#W7-Q;]  
    } /q}(KJX  
/nsBUM[;  
    template < typename T1, typename T2 > HDTA`h?t;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hnH<m7  
      { QO0@Ax\b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <-fvYer  
    } BMI`YGjY1  
} ; `e fiX^  
H\H7a.@nkF  
bRrS d:e  
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 `JY+3d,Ui  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E)`0(Z:E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5gV,^[E-z  
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。 7VG*Wu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -agB ]j  
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。。。 _>n)HG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yf!7 Q>_G^  
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) @$!6u0x  
下面是修改过的unary_op O2?yI8|Jn  
FPkk\[EU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8#g}ev@|u  
class unary_op t- TUP>_  
  { R)ZzRz|/  
Left l; mj'N)6ga  
  0|J9Btbp  
public : <Np Mv!g  
ij#v_~g3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i/I  
]*'_a@h  
template < typename T > lNf);!}SM  
  struct result_1 o5 ~VT!'[  
  { w=<E)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >2#<tH0  
} ; Z,SV9 ~M  
xf/K+  
template < typename T1, typename T2 > . AOc$Nt  
  struct result_2 mtkZF{3Jx  
  { M$Ui=GGq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "U"fsAc#  
} ; 0^\H$An*k  
e$P^},0/  
template < typename T1, typename T2 > TB?'<hD:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4H;7GNu  
  { GD)paTwO<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,YjjL  
} (gPB@hAv  
B~k{f}  
template < typename T > '3U,UD5EG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ Pzgn@D  
  { O`1!&XT{x  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5._QI/d)'J  
} 7O k-T10  
0TA8#c  
} ; ky]^N)  
,/GFD[SQ  
5Za<]qxr  
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 >yLDU_P)  
好啦,现在才真正完美了。 rir,|y,  
现在在picker里面就可以这么添加了: $xdo=4;|  
pfIK9>i  
template < typename Right > xzOvc<u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F):kF_ho  
  { @BjB Mi,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9eq)WI/  
} +X+R8  
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*D -Vo  
l3BN,HNv+  
l3u+fE,;_  
r>|S4O  
CQ<d  
十. bind Ye4 &4t  
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。 "PElQBLP:  
先来分析一下一段例子 0sKo NzE  
[ ^\{>m7  
T+~&jC:{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H1%o)'Kut4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "Dk@-Ac  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^Ss <<  
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。 PPrvVGP   
我们来写个简单的。 ewN|">WXQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3I)oqS@q'  
对于函数对象类的版本: I4w``""c  
L\"wz scn  
template < typename Func > zVtTv-DU  
struct functor_trait EZ/_uj2&SN  
  { ) ?kbHm  
typedef typename Func::result_type result_type; mZ? jpnd  
} ; PWvTC`?  
对于无参数函数的版本: ~N| aCi-X  
bA Yp }  
template < typename Ret > NX(IX6^y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SeS ZMv  
  { *c/|/  
typedef Ret result_type; %rnRy<9  
} ; YqXN|&  
对于单参数函数的版本: }j1;0kb?  
W7~_XI  
template < typename Ret, typename V1 > >YXb"g@.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P8=J0&5  
  { y]obO|AH  
typedef Ret result_type; >k@{NP2b  
} ; C" `\[F`.k  
对于双参数函数的版本: il{x?#Wrb  
/8`9SS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @>~S$nw/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UHi^7jQ  
  { P| ?nx"c  
typedef Ret result_type; qFDy)4H)  
} ; #')] ~Xa  
等等。。。 [:e>FXV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y6sY?uu  
Yz0HB EA  
template < typename Func > -:L7iOzgD  
struct func_return PIFZ '6gn  
  { R6>*n!*D@  
template < typename T > 5oYeUy>N  
  struct result_1 X2| Z!  
  { Bs`='w%7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oz:J.<j24Z  
} ; _}']h^@ Z  
MfLus40;n  
template < typename T1, typename T2 > jl]p e7-  
  struct result_2 AC fhy[,  
  { WYCDEoqU2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D,-L!P  
} ; ;tD?a7  
} ; r`u 9MJ*  
! c~3`7v  
Z,XivU&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FEa%wS{  
Mwj7*pxUh  
template < typename Func, typename aPicker > {Y]3t9!\  
class binder_1 N;m62N  
  { p<@+0Uw2  
Func fn; X/Fip 0i  
aPicker pk; ={190=\9  
public : ;lTgihW-  
J(XK%e[8  
template < typename T > nu|odP  
  struct result_1 _J3\e%ys  
  { o+<hI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F 'HYWH0?  
} ; 6ESS>I"su  
)OGO wStz  
template < typename T1, typename T2 > "bO]AG  
  struct result_2 G CcSI;w  
  { J/vcP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XT==N-5,  
} ; e=u}J%|  
yaX%<KBa\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "rQ?2?  
)[t3-'  
template < typename T > *qIns/@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,?GAFg K:  
  { #: ,X^"w3  
  return fn(pk(t)); <lSo7NkR  
} DB] ]6  
template < typename T1, typename T2 > (G"/C7q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KiNluGNt  
  { L=<,+m[!  
  return fn(pk(t1, t2)); u C`)?f*I  
} W?12'EG}xa  
} ; JlH5 <:#PN  
LA837%)  
C9T- 4o1  
一目了然不是么? gD6BPW~0  
最后实现bind a4!6K  
-32.g \]  
+G!;:o  
template < typename Func, typename aPicker > A)^A2xZQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?[O Sy.6  
  { l {\@+m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n 8e}8.Bu  
} 3Q+THg3~?  
qSL~A-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2 BwpxV8  
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。 v|>'m#Ln2  
jZ69sDhE  
十一. phoenix qjvIp-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v#KE"m  
K~z9b4a>  
for_each(v.begin(), v.end(), *icxK  
( rMUQh~a/  
do_ `qbsDfq@  
[ Tq >?.bq9  
  cout << _1 <<   " , " W3i X;-Z  
] |fm"{$u  
.while_( -- _1), IAn/?3a~  
cout << var( " \n " ) en gh3TZC  
) 3^AS8%qG  
); z#| tl/aP9  
(KG>lTdN  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: O7I|<H/gVE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r|7hm:F)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rwdj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D'Sdz\:4  
#EU x1II  
,b8B)VZ?  
template < typename Cond, typename Actor > b;sjw5cm_  
class do_while v~HfA)#JK  
  { BhJ~jV"  
Cond cd; <^jW  
Actor act; o#&;,9  
public : ^ )/oDyO  
template < typename T > eTa[~esu.  
  struct result_1 [5kaF"  
  { <?iwi[S  
  typedef int result_type; *YY:JLe  
} ; -n$fh::^  
r`/tb^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xo_Es?  
E%+1^ L  
template < typename T > l4Y}<j\;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =zW.~(c{  
  { PfVjfrI[  
  do D(<20b,  
    { +Gvf5+ 5VR  
  act(t);  kQm\;[R  
  } TXQ Y&7  
  while (cd(t)); Kth^WHL  
  return   0 ; x:Kca3pv_  
} enT.9|vm/  
} ; EGyQ hZ mO  
# S4{,  
21U,!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7uRXu>h  
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。 fKAG+t  
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。 } Pc6_#  
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。 &wZ:$lK#o  
下面就是产生这个functor的类: kST  
R:v`\  
1)M>vdrP  
template < typename Actor > Ye_)~,{,p  
class do_while_actor %k3a34P@  
  { qN_jsJ  
Actor act; T=2 91)@  
public : iwfv t^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ? <slB>8  
e&u HU8k*  
template < typename Cond > %+9Mr ami  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2FS,B\d  
} ; ;wz YZ5=Di  
CxtH?9# |  
,saf"Ed=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D|n`9yv a  
最后,是那个do_ CtA0W\9w5a  
3u8HF-  
L +s,,k  
class do_while_invoker Os1(28rl  
  { ~>ACMO  
public : 4>Q6!"  
template < typename Actor > NPEs0|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vV| u+v{  
  { z6R<*$4  
  return do_while_actor < Actor > (act); *Ta*0Fr=9|  
} 0BIH.ZV#  
} do_; kf$0}T`  
*, o)`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J%_ :A"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'on, YEp  
最后来说说怎么处理break和continue @&d/}Mx"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。 C;;dCsiV5  
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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