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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p)"EenUK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kkj@!1q(wO  
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, d(9SkXr  
v<g#/X8  
V\FlKC   
i=M[$   
  class filler mz;ExV16  
  { ~ 7Nqwwx  
public : aO9\8\^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N[O_}_  
} ; 9o6qN1A0g  
rXip"uz(K>  
S"87 <o  
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: ?Iaqbt%2  
d4Y[}Fcp+  
IF//bgk-  
#>BC|/P}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2(e;pM2Dq  
=&qfmq  
ANj%q9e!Yi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2"P1I  
qEdY]t   
vt5>>rl  
!y!s/i&P%  
二. 战前分析 @cm[]]f'l  
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。 ^r]-v++  
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 4K4u]"1  
]#q$i[Y  
V2tA!II-s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p!?7;  
  /* --------------------------------------------- */ oW(8bd)  
vector < int *> vp( 10 ); q?L*Luu+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  wJvk  
/* --------------------------------------------- */ G`;mSq6i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F%{z E ANm  
/* --------------------------------------------- */ U^-J_ yq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wjOqCF"  
  /* --------------------------------------------- */ ;[Eso p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o5Knot)Oy  
/* --------------------------------------------- */ [r'hX#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x0TE+rf5   
Gt!Hm(  
: B1 "=ly  
o+R(ux"  
看了之后,我们可以思考一些问题: I4c %>R  
1._1, _2是什么? )_kEy>YscZ  
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。 4L,&a+)  
2._1 = 1是在做什么? b~8&P_  
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。 CyB1`&G>  
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。 U[#q"'P|l  
$.B}zY{  
?:zMrlX  
三. 动工 Ox'K C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: % %2~%FVb  
!yV)EJ:$  
15DlD`QV  
{>brue*)  
template < typename T > dQ<e}wtg  
class assignment x}reeqn  
  { Ja@ ?.gW  
T value; T16B2|C"Y  
public : qEkhgJqk  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ac[;S!R  
template < typename T2 > x_H"<-By  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [Kbna>`  
} ; O9p^P%U"  
0upZ4eN  
!A_KCM:Ym  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2b :I .  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mFIIqkUAL  
v\kd78,  
V<REcII.  
>rh<%55P`  
  class holder %g4)f9>  
  { (Pt*|@i2c  
public : _&xkj8O  
template < typename T > fAvB!e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HlX7A 1i/  
  { VAa;XVmB  
  return assignment < T > (t); &0-Pl.M  
} H{Na'_sL  
} ; 27H4en; o=  
HsK5 2<  
<5sfII  
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: } x'o`GuUf  
 +!wkTrV  
  static holder _1;  uQW d1>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `"bp -/  
[{_K[5i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1+Y; "tT  
而不用手动写一个函数对象。 .fY$$aD$4  
nON "+c*  
)/tdiRpn  
yXc@i)9w3  
四. 问题分析 6K9-n}z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )v.\4Q4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]JI A\|b6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0j{KZy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a3(f\MM xE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y? 65*lUl  
/p@0Q [E  
五. 问题1:一致性 zPb "6%1B  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #kQLHi3##  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c-a;nAR  
%M05& <  
struct holder {|@N~c+  
  { Wy$Q!R=i  
  // \G1(r=fU  
  template < typename T > /M_kJe,%  
T &   operator ()( const T & r) const DRi/<  
  { +;;pM[U  
  return (T & )r; TC'^O0aZ_  
} wijY]$  
} ; 1) G6  
.s@[-! p  
这样的话assignment也必须相应改动: #.\X% !  
N" oJ3-~  
template < typename Left, typename Right > %] 7.E  
class assignment ^KFwO=I@PV  
  { !^A t{[U  
Left l; *yA. D?  
Right r; Bk~M^AK@~  
public : .'N#qs_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {eo?vA8SE  
template < typename T2 > /?QBMI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oI%.oP}G  
} ; :~9F/Jx  
w9a6F  
同时,holder的operator=也需要改动: MT@Uu  
SkA"MhX  
template < typename T > '~'3x4Bo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @BXV>U2B{  
  { tA{<)T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &rxR"^x\  
} zX/9^+p:  
3836Di:{  
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。 Cqk6Igw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mxe  
%5H>tG`]   
return l(rhs) = r; L"!BN/i_  
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。 yh Ymbu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gG=E2+=uy  
bDPT1A`F  
template < typename Tp > .c.#V:XZ#U  
class constant_t ;rH@>VrR  
  { pF"IDC  
  const Tp t; O8ZHIs  
public : tI(co5 W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .{W)E  
template < typename T > sWnU*Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YEqWTB|w  
  { Bhrp"l +|  
  return t; :!Tb/1  
} v4Q8RE?  
} ; /=qn1  
>j$CM:w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \D #NO  
下面就可以修改holder的operator=了 g@lAk%V4  
sxLq'3(  
template < typename T > 5ERycC y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SLc'1{  
  { WChJ <[]W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <kmn3w,vi  
} QRv2%^L  
r yO\$m  
同时也要修改assignment的operator() 1jozM"H7Q  
p(Q5!3C0q  
template < typename T2 > _\LAWQ|M4[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &6 L{1  
现在代码看起来就很一致了。 r 6STc,%5  
+d736lLe%  
六. 问题2:链式操作 Sc*O_c3D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fm\IQqIK%  
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。 pJ5Sxgv{;  
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。 DFt1{qS8@u  
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。 K(HP PM\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,tL<?6_  
L[*Xrp;/&  
template < typename T > I.\fhNxHY  
struct result_1 /^\6q"'  
  { #\$R^u]!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?J~(qaa;  
} ; 7m=tu?@  
puz~Rfn#*  
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: X@)5F 9  
{e?D6`#x  
template < typename T > mPxph>o  
struct   ref 9_F2nmEv  
  { GV([gs  
typedef T & reference; PDo%ob\Ym  
} ; eVDI7W:(Sn  
template < typename T > *eytr#0B-  
struct   ref < T &> [x 5T7=  
  { >LwZ"IE V  
typedef T & reference; NQ!jkojD  
} ; q8.K-"f(Q  
MD S;qZx=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0> m-J  
aQaO.K2  
template < typename T > u%S&EuX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yla&/K;|*  
  { F%x8y  
  return l(t) = r(t); j']m*aM1>  
}  `' 5(4j  
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。 _*+ 7*vAL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %@5f+5{i!z  
Qe=!'u.nL  
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 `|;R}"R;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;K0kQ<y-Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W@1Nit-R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?*a:f"vQ  
最后的布局是: @U(D&_H,K  
                Add C-$S]6  
              /   \ 1 {dhGX  
            Divide   5 n=n!Hn  
            /   \ fNc3&=]]  
          _1     3 Lz S@@']  
似乎一切都解决了?不。 RUmJ=i'4/  
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。 ZUb6d*B  
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。 \&J7>vu^y  
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: s3W)hU)  
x(7K=K']  
template < typename Right > m6)8L?B   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4QZ -7_  
Right & rt) const k#% BxT  
  { mh!;W=|/"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <IGQBu#ZH  
} 7%9Sz5z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {SW}S_  
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。 Ym5q#f)|  
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 7uw  
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。 INsc!xOQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e;56}w  
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? h84}lxT^]  
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: ^Pf FW  
[Zk|s9  
template < class Action > *Y6BPFE*4  
class picker : public Action "*WzoRA={  
  { =m=`|Bn  
public : !12W(4S5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H~1*`m  
  // all the operator overloaded 2Tt@2h_L  
} ; Bhl@\Kq  
Ft>Abj,6  
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。 $6T*\(;T@A  
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: `itaQGLD  
oW(p (>  
template < typename Right > ~fn2B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %8tlJQvu  
  { T%Vii*?M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #vYdP#nWb  
} Nrva?W_i  
Iw8;",e2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tB4- of3+  
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。 a5:Q%F<!  
%lAJ]$m  
template < typename T >   struct picker_maker ? r=cLC  
  { )R+@vh#Q<$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W\o(f W  
} ; eP$0TDZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r@0HqZx`  
  { iTi<X|X  
typedef picker < T > result; IM}T2\tZ}  
} ; p mcy(<  
J (Yfup  
下面总的结构就有了: .G#S*L  
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。 /Ws@YP  
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。 d {a^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oorit  
至此链式操作完美实现。 wX" 6 S:  
1g5%Gr/0$5  
'H <?K  
七. 问题3 i2A>T/?{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9~bje^M  
g= k}6"F~  
template < typename T1, typename T2 > i2/:' i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zh]d&Xeq  
  { yv^j~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `h/j3fmX?  
} [S9T@Q  
R3<>]/1p|P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c 's=>-X  
7-.Y VM~R  
template < typename T1, typename T2 > ?N<* ATC L  
struct result_2 6]rIYc[,  
  { k!b\qS~Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \1hbCv$Hf  
} ; u{yENZ^P  
[ /w{,+U  
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? cHs@1R/-s  
这个差事就留给了holder自己。 $R%xeih1fz  
    [WnX'R R  
$&Ng*oX  
template < int Order > mHB*4L  
class holder; I.A7H'j  
template <> ,5HQHo@  
class holder < 1 > B1 oi]hDy  
  { e3UGYwQ  
public : q [Rqy !,  
template < typename T > c_<m8b{AEF  
  struct result_1 X"YH49?  
  { ByoSwQ  
  typedef T & result; }(z[ rZ  
} ; 6 uW?xB9  
template < typename T1, typename T2 > ,J"6(nk  
  struct result_2 EFu2&P  
  { '{p/F $  
  typedef T1 & result; j1%o+#df  
} ; d76k1-m\o  
template < typename T > l9"0Wu@_x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CTQF+Oe8O  
  { > $DMVtE0  
  return (T & )r; )4>M<BO  
} ^&buX_nlO  
template < typename T1, typename T2 > ,y>,?6:>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I3]-$  
  { ?*|AcMw5  
  return (T1 & )r1; im|( 4 f  
} #\[h.4i  
} ; a,tzt ]>  
lfp[(Ph)9  
template <> &[$qA  
class holder < 2 > eRc+.m[  
  { Qyvn A|&  
public : l5QH8eNwME  
template < typename T > x7)j?2  
  struct result_1 Yb\t0:_  
  { 5drc8_fZ  
  typedef T & result; @H2c77%  
} ; q`_d>l  
template < typename T1, typename T2 > je@F:5  
  struct result_2 B:#5U85m  
  { 2K4Jkyi  
  typedef T2 & result; b<>GF-`w  
} ; r:lv[/ D  
template < typename T > +>h}Uz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {I0b%>r=  
  { +?Vj}p;  
  return (T & )r; q&OF?z7H  
} u+%Ca,6  
template < typename T1, typename T2 > /~[+'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GTL gj'B  
  { "<ua G?:  
  return (T2 & )r2; iq2)oC_  
} '8\7(0$c  
} ; V/5.37FSb  
CZ"~N`  
?,uTH 4  
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> >。 $Wt0e 4YSu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /(Mi2$@v1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cO/%;HEV  
e^2e[rp0  
return l(i, j) = r(i, j); ya7PF~:E-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F5la:0fb  
!=%0  
  return ( int & )i; )rcFBD{vM  
  return ( int & )j; \Jm fQrBQ  
最后执行i = j; ATx6YP@7~  
可见,参数被正确的选择了。 ^'>kZ^w0  
4g<F."  
h!.#r*vV  
u"eO&Vc  
8w1TX [b  
八. 中期总结 WeyH;P=  
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: ; ^+#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ev~/Hf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i4;`dCT|A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rP$vZ^/c  
RO.GD$ 3n  
z\64Qpfm  
Axp#8  
b{Srd3  
.x\fPjB   
九. 简化  +6paM  
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。 MO}J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dQP7CP  
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: }?[^q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 74f3a|vx/  
  +-*/&|^等 0-Z sV3I&  
2. 返回引用。 )Dn~e#  
  =,各种复合赋值等 V)x(\ls]SX  
3. 返回固定类型。 qkQ _#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E.~;  
4. 原样返回。 a(Q4*XH4  
  operator, =2+';Xk\  
5. 返回解引用的类型。 81?7u!=ic+  
  operator*(单目) x~1.;dBF  
6. 返回地址。 UrAg*v!Qy  
  operator&(单目) V.<$c1#=$  
7. 下表访问返回类型。 >JdA,i}1  
  operator[] >6 p <n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0LI:R'P+P[  
  operator<<和operator>> 2K >tI9);  
F:$Dz?F0v  
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。 'zYKG5A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "V/|RC  
j5hM |\]  
template < typename Left > Mou@G3  
struct value_return +Smt8O<N  
  { Q2^~^'Y k  
template < typename T > YA(_*h  
  struct result_1 <(|No3jx  
  { e| AA7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g~q+a-  
} ; ~vf&JH'!  
z9> yg_Q  
template < typename T1, typename T2 > 9{OH%bF  
  struct result_2 W40GW  
  { do3 BI4Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [h"#Gwb=;  
} ; >Hh8K<@NL  
} ; E>_?9~8Mf  
 }qf9ra  
t<`h(RczHI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait In1VW|4h  
FN$ hEc!  
下面我们来剥离functor中的operator() 3,`.$   
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,.# SEv5  
JGmW>mH  
return l(t) op r(t) M :m-iX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [,GXA)j  
return op l(t) p)  x.Y  
return op l(t1, t2) b0\'JZ  
return l(t) op B@ab[dm280  
return l(t1, t2) op iEDZ\\,  
return l(t)[r(t)] {?a9>g-BW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d<*4)MRN  
qF9rY)ifm  
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: 7Pt*V@DHS  
单目: return f(l(t), r(t)); $D,m o2I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); doR'E=Z4h  
双目: return f(l(t)); +{%@kX<V_  
return f(l(t1, t2)); + n1jP<[<N  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]mU,y$IQ  
0 O{Y Vk`  
struct meta_divide !;Mh5*-  
  { ETu7G5?  
template < typename T1, typename T2 > o?G^=0T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +B*8$^,V)  
  { >$.u|a  
  return t1 / t2; Q@3.0Hf|{  
} wf7<#jIq  
} ; `[+9n2j  
9"yBO`  
这个工作可以让宏来做: -25#Vh  
DdI7%?hK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E(G=~>P  
template < typename T1, typename T2 > \ Fa(}:Ug  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `I$qMw,@  
以后可以直接用 ;qI5GQ {  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l+'1>T.I  
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 {Y5h*BD>  
(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。。。) my#qmI  
Isq3YY  
FswMEf-|  
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 -`e=u<Y9@  
v{rc5 ]\R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "?j|;p@!>  
class unary_op : public Rettype >Kl78w:  
  { -X#J<u T/  
    Left l; ;F&wGe  
public : ^H+j;K{5,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mRCgKW<  
R|Ft@]  
template < typename T > UT [9ERS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A!v-[AI[  
      { CiP-Zh[gZ  
      return FuncType::execute(l(t)); SwQ.tK1p  
    } <!,q:[ee5  
,8( %J3J  
    template < typename T1, typename T2 > !DnG)4#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H+zn:j@~L  
      { GS{:7%=j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6RZ[X[R[}  
    } v)JQb-<  
} ; #e%.z+7I  
aMTY{  
]P0DPea  
同样还可以申明一个binary_op C# r_qn  
*f8,R"]-g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C!w@Naj  
class binary_op : public Rettype T4 SByX9  
  { "xdJ9Z-B  
    Left l; xsRMF&8L  
Right r; /3%]Ggwe  
public : /2u;w !oi.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v\Y;)/!  
^JtGT  
template < typename T > KGUpXMd^Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v>3ctP {  
      { rOY^w9!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <YL\E v/[  
    } kyJv,!};  
wrG*1+r  
    template < typename T1, typename T2 > #)R;6"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9BANCW"  
      { v%3)wD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0jv9N6IM  
    } z>j%-3_1  
} ; Y tGH>0}h  
G%YD2<V  
@6*<Xs =  
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 y<F$@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `Uk,5F5   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LWbWj ^  
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。 MC#bo{Bq3-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |iM*}Ix-  
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。。。 ?vRz}hiy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z-4A`@p  
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) j~DoMP5Ls  
下面是修改过的unary_op pq5)Ug  
e;3$7$n Pv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lu:!vTRmw  
class unary_op |0f\>X I  
  { qw87B!D  
Left l; O8u"Y0$*w  
  2|}p&~G(  
public : 8Z3+S)6  
y8+?:=N.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lRt8{GFy  
4)j<(5  
template < typename T > ]^ O<WD  
  struct result_1 ZuS+p0H"  
  { 2L<TqC{,-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]VJcV.7`  
} ; 4 d]  
6%S>~L66  
template < typename T1, typename T2 > ^ioTd  
  struct result_2 bT{P1nUu  
  { !W$Br\<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 62(WZX%b  
} ; |P?8<8p  
wuYo@DDU#  
template < typename T1, typename T2 > FeV=4tsy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h]EXD   
  { N[pk@M\vX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F$ h/k^  
} McsqMI6  
* n!0  
template < typename T > ^|sxbP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q=nMZVVlF(  
  { L0&!Qct  
  return OpClass::execute(lt(t)); V$v;lvt^Uq  
} r LfS9H  
}Xc|Z.6  
} ; CKBi-q FH  
 Mx r#  
{iQ<`,)Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /asyj="N7  
好啦,现在才真正完美了。 &H4UVI  
现在在picker里面就可以这么添加了: u|:VQzPd-  
d'3'{C|kk  
template < typename Right > :&:>sd(QD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Rkm7"dO0  
  { 19# )# n^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]ipVN  
} +mxYz#reX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0N T3  
ONfJ"Rp3  
+$ -#V   
^cAJCbp7  
"   c  
十. bind Ck^=H  
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。 1$Hf`h2  
先来分析一下一段例子 (u'/tNGS  
s+CXKb +  
8c/Ii"1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nVM`&azD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }E1Eq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 50R+D0^mh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W@S9}+wl*  
我们来写个简单的。 sN?:9J8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YJL=|v  
对于函数对象类的版本: X1'Ze,34  
ud#8`/!mq  
template < typename Func > &1u ?W%(Px  
struct functor_trait :<(<tz7dj  
  { *xjIl<`pK  
typedef typename Func::result_type result_type; ~Igo 8ykl  
} ; RI*%\~6t?  
对于无参数函数的版本: G7=8*@q>:  
./g#<  
template < typename Ret > h n ]6he  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =lmh^**4  
  { JR>B<{xB  
typedef Ret result_type; p-6.:y  
} ; *oWzH_  
对于单参数函数的版本: =N0cz%  
=~S   
template < typename Ret, typename V1 > o{Ep/O`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uJ y@  
  { vSL{WT]m  
typedef Ret result_type; h/VYH(Tj  
} ; UCWU|r<s,  
对于双参数函数的版本: ropiyT9;  
F>Oh)VL,Ev  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~VGK#'X:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Cwh;+3?C|  
  { [*<&]^  
typedef Ret result_type; VA%i_P,  
} ; 0q;] ;m  
等等。。。 7U7 i2 4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t8+93,*B  
E,$uN w']  
template < typename Func > SYwNx">Bq  
struct func_return ;(,Fe/wvC  
  { a RwBxf  
template < typename T > 'ng/A4  
  struct result_1 Bx)&MYY}[[  
  { 4%7*tVG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4>HGwk@+8  
} ; sP |i '  
CUG<v3\  
template < typename T1, typename T2 > tSYnc7  
  struct result_2 ]mh+4k?b  
  { Fo=6A[J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]rm=F]W/n  
} ; # 0 (\s@r.  
} ; }>:X|4]  
TK>}$.c%+  
;v'Y' !-J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OY#_0p)i  
pp`U]Q5"gX  
template < typename Func, typename aPicker > Oe!&Jma*>  
class binder_1 DIAP2LR ?  
  { zE/(F;> FV  
Func fn; QMY4%uyY!  
aPicker pk; `y#C%9#  
public : *2MTx   
 B" z5j  
template < typename T > }+J@;:  
  struct result_1 AF}"  
  { J|IDnCK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "!?bC#d#(  
} ; BxU1Q&  
(I.`bR  
template < typename T1, typename T2 > s`YuH <8  
  struct result_2 t@n (a  
  { cg%CYV)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HWBom8u0  
} ; qI^jwl|k  
A~V\r<N j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J.l%H U  
#O+]ydvT  
template < typename T > R-fjxM*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uek3Y[n  
  { Nk4_!  
  return fn(pk(t)); w"iZn  
} z:5ROlk0  
template < typename T1, typename T2 > 9m4rNvb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 55b |zf  
  { A5ID I<a  
  return fn(pk(t1, t2)); hp4(f W  
} x^2/jUc#B  
} ; sLp LY1X  
gDNW~?/  
U(4_X[qD  
一目了然不是么? z{L;)U B^  
最后实现bind neFno5dj  
E}/|Lja  
"Cj#bUw  
template < typename Func, typename aPicker > 3uG5b8?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M&c1iK\E8  
  { KocXSh U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /,Id_TTCO  
} ldvxYq<:  
{; cB?II  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t~K!["g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H)aC'M^  
an[~%vxw}  
十一. phoenix nvVsO>2{ o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -L?% o_  
aB6LAb2z;T  
for_each(v.begin(), v.end(), :vyf-K 74M  
( >/kG5]zxY  
do_ N: jiZ)  
[ Pt0}9Q  
  cout << _1 <<   " , " ~<[5uZIo  
] x0$:"68PW  
.while_( -- _1), g] C3 lf-  
cout << var( " \n " ) qq3Qd,$Z  
) XfK.Fj~-  
); A<CXdt+t  
:fKz^@mY4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: AaC1 ||?R  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor vek:/'sj3p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FDs^S)B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }\L !;6oy  
n9fA!Wic  
lrX0c$)  
template < typename Cond, typename Actor > 15T[J%7f  
class do_while {2gd4[:  
  { 4FE@s0M,  
Cond cd; |-Esc|J(  
Actor act; S}Y|s]6  
public : C 3XZD4.2  
template < typename T > c ^bk:=uj  
  struct result_1 a(DZGQ-as  
  { akCo+ @  
  typedef int result_type; [gns8F#H\  
} ; kxqc6  
qM!f   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T\ }v$A03  
._MAHBx+G  
template < typename T > PWN'.HQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i|]Va44  
  { L8]{B  
  do 3AQ>>)T~  
    { mV*/zWh_  
  act(t); DMcxa.Sd!  
  } 'uf\.F  
  while (cd(t)); "(\) &G  
  return   0 ; cI%"Ynq"3  
} vuo'"^ =p0  
} ; ?9gTk \s?R  
c6Aut`dK  
oAZF3h]po  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^2C /!Y<  
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。 4o4 =  
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。 *fH_lG%  
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。 + fd@K  
下面就是产生这个functor的类: 6snOMa GRu  
]C ~1]7vb  
m UWkb  
template < typename Actor > lTr*'fX  
class do_while_actor :K^gu%,&$  
  { phgexAq  
Actor act; GT'7,+<?N  
public : H\| ]!8w5Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ) Kc%8hBv  
3xzkZ8]/  
template < typename Cond > Z6^QB@moj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ```d:f  
} ; 7Y32p'  
4N~+G `  
a;"Uz|rz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I%9bPQ  
最后,是那个do_ dCZ\ S91q  
yOWOU`y?  
fimb]C I|x  
class do_while_invoker % Cu.u)/+  
  { LZM,QQ  
public : ]^:hyO K  
template < typename Actor > g@@&sB-A"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b4Cfd?'  
  { $T?*0"Mj[  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3ar=1_Ar  
} wfxOx$]z K  
} do_; |1(rr%  
OE'K5oIM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'lhP!E_)q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "v(G7*2  
最后来说说怎么处理break和continue xfq]9<  
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。 60GFVF]'2  
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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