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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rQ_cH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @d~]3T  
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, 2;>uP#1]  
a@jM%VZ  
OET/4( C  
~D}fy  
  class filler C}<e3BXc  
  { .hxFFk%5  
public : ]!sCWR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6?%$e$s  
} ; F%$q]J[  
K<::M3eQ  
dF 6od  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *q=\ e9  
7J5jf231  
eDP&W$s#  
12'MzIsU's  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,N,@9p  
 24 [cU  
 u? >x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cSB_b.@"1  
r vq{Dfo=  
V6d,}Z+"z'  
>f Hu  
二. 战前分析 6l2O>V  
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`sKe &  
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 PR!0=E*}  
+ug2p;<B  
k=kkF"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =s*c(>  
  /* --------------------------------------------- */ )K]p^lO  
vector < int *> vp( 10 ); wAW{{ p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6p&2 A  
/* --------------------------------------------- */ (z)#}TC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V*O[8s%5v  
/* --------------------------------------------- */ H1q,w|O9j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;:oJFI#;  
  /* --------------------------------------------- */ {`*Fu/Upb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~"\v(\Pe  
/* --------------------------------------------- */ Q'3tDc<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z]{=Jy !F  
mDp8JNJNE  
{ g[kn^|  
ndDF(qHr  
看了之后,我们可以思考一些问题: |P& \C8h  
1._1, _2是什么? 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。 fW=<bf  
2._1 = 1是在做什么? >)NS U  
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。 'L7u`  
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。 @N<h`vDa  
dQrz+_   
. 4RU'9M  
三. 动工 LU8[$.P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tMP"9JE,  
Oh10X.)i  
-&1P2m/46  
YR/I<m`]}  
template < typename T > QX}JQ<8  
class assignment (U$;0`  
  { /%7&De6Xg  
T value; 7D>_<)%d=  
public : 9 5j`^M)Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} P"}"q ![  
template < typename T2 > V>obMr^5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u' kG(<0Y  
} ; B0Z>di:  
wE<r'  
[+W<;iep  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X-" +nThMn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #/H2p`5  
~;]zEq-hG  
TUwX4X6m  
x)eF{%QB  
  class holder =a+  } 6  
  { 2/A*\  
public : 9* 3;v;F  
template < typename T > -~JYfj@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ci2Z_JA+  
  { tcl9:2/^]  
  return assignment < T > (t); SvkCx>6/G  
} FAc^[~E  
} ; n!SHExBp  
*]R5bj.!o  
`Xeiz'~f8  
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: =E!Y f#p+q  
5wAKA`p"z  
  static holder _1; ! N!pvK;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r: >RH,  
mqsAYzG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^[bFGKE  
而不用手动写一个函数对象。 -O1$jBQ S  
]n"RPktx  
"LkBN0D  
Nr*X1lJ6  
四. 问题分析 w?8\9\ ;?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A1Uy|Dl  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B1U!*yzG6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GNrRc3dr$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l. cp[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `J03t\  
\k"CtzoX  
五. 问题1:一致性 t54?<-  
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?| v#s*I/kw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ="vg/@.>i  
/uR/,R++  
struct holder BAvz @H  
  { kQd|qZ=:w  
  // PP!-*~F0Jr  
  template < typename T > I#;dS!W"'  
T &   operator ()( const T & r) const [ "3s  
  { .Oc j|A6  
  return (T & )r; (.Ak*  
}  CDuA2e  
} ; *pnaj\  
Uz rf,I[  
这样的话assignment也必须相应改动: 6L\]Ee  
t18j2P>`  
template < typename Left, typename Right > EVaHb;  
class assignment K*,,j\Q.  
  { ),Yk53G6c  
Left l; P?|\Ig1Gk  
Right r; gzat!>*  
public : , #GB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "zXrfn  
template < typename T2 > {n|Uf 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UmGKj9u  
} ; Rmn{Vui9\  
/)K;XtcN  
同时,holder的operator=也需要改动: j%bC9UkE3  
|7A}LA  
template < typename T > {=Jo!t;f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const coPdyw'9&  
  { f##/-NG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H%rNQxA2 +  
} 5|pF*8*  
 #$2/<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 } d8\ Jg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LA 2/<:  
&hL2xx=  
return l(rhs) = r; 4J(-~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q/4ICgo4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &)||~  
cbm;45 L|  
template < typename Tp > oUN\tOiS+  
class constant_t "sDs[Lcq  
  { TKGaGMx6@  
  const Tp t; 'yA/sZ  
public : V'Kied+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZPb30M0  
template < typename T > m]fUV8U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -D=Sj@G  
  { kRX?o'U~C  
  return t; GGcODjY>  
} w3>11bE  
} ; cVxO\M  
<`; {gX1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f$-n %7  
下面就可以修改holder的operator=了 55$';gh,9  
m F+8Q  
template < typename T > !V/\_P!I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nz`v+sp  
  { r[;d.3jtP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X;)/<:mX  
} ceCO*m~  
qS!N\p~>  
同时也要修改assignment的operator() Pz:,de~5Qm  
9Sd?,z  
template < typename T2 > * O?Yp%5NH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q#qfuwz  
现在代码看起来就很一致了。 u'_}4qhCC;  
zP2X}VLMo  
六. 问题2:链式操作 zYY]+)k?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G?XA",AC  
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。 Mb\(52`)Q  
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。 ,>kVVpu  
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。 Ng W"wh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ty[p5%L1  
MOCcp s*  
template < typename T > 0wV9Trp  
struct result_1 g%[:wjV;  
  { /w5*R5B{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qb/:E}h]$  
} ; 8uH8)  
T=M##`jP%  
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: CZeZk  
=4SXntU!e  
template < typename T > 9609  
struct   ref =*lBJ-L  
  { $)o0{HsL+  
typedef T & reference; Mz2TwU_  
} ; JJbd h \  
template < typename T > >8OY6wb  
struct   ref < T &> 5.&)hmpg  
  { vGh>1U:  
typedef T & reference; 2/s42 FoG  
} ; Jkbeh.  
(g X8iKl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WR"1d\m:  
:0 n+RL*5  
template < typename T > |D/a}Av>B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $^{#hYq)o  
  { ]|,}hsN  
  return l(t) = r(t); G&1bhi52  
} "uIaKb  
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。 c};%VB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z/?{{}H+  
\( {'Xo >(  
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 U1) Zh-aR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (y.N-I,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +BL46 Bq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X"_ ^^d-  
最后的布局是: "zd_eC5  
                Add {en'8kS  
              /   \ HSRO gBNI:  
            Divide   5 HNBmq>XDc  
            /   \ vFntzN>#  
          _1     3 a oU"  
似乎一切都解决了?不。 W~D_+[P|_  
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。 u|Mx}  
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。 +D]raU  
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: 0D@$  
-/{FGbpR;  
template < typename Right > {b4`\ I@<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wDW%v@  
Right & rt) const *w*>\ZhOm  
  { |M5#jVXj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [yQ%g;m  
} 9.M'FCd~M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R3|4|JlGR  
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。 \#dacQ2E@  
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。 jLVD37 P^  
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。 =%IyR  
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。 6Nn+7z<*&z  
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? 8t*sp-cy|  
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: At=d//5FFP  
H#;*kc a4  
template < class Action > GK'p$`oJm  
class picker : public Action LPJ7V` !k  
  { q: FhuOP  
public : FV "pJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lm;hW&O9  
  // all the operator overloaded a0sz$u  
} ; !aF~5P7%  
TK\3mrEI  
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。 ' :B;!3a0d  
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: -~ ~h1  
+@3+WD  
template < typename Right > %wOkp`1-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HFy9b|pjy  
  { 1r$-Uh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,jis@]:  
} wT" :  
a!:N C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V)/J2-w  
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。 ,/b!Xm:  
qq&U)-`  
template < typename T >   struct picker_maker H@xS<=:lM  
  { ySO\9#Ho  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jj]\]6@+P  
} ; # lvt4a"P"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UcQ]n0J=Z  
  { ~>=.^  
typedef picker < T > result; 5qQMGN$K  
} ; vQi=13Pw  
PZ8,E{V  
下面总的结构就有了: 5<ruN11G  
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。 oHx :["F  
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。 L7 }nmP>aR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ; o_0~l=-/  
至此链式操作完美实现。 Hm'"I!jyO  
%w65)BFQ  
L>sLb(2\i  
七. 问题3 <6 Rec^QF  
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。 ANu>*  
^)>( <6  
template < typename T1, typename T2 > PtW2S 1?j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m#RJRuZ|2V  
  { gU x}vE-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g-d{"ZXd J  
} 63u%=-T%a  
aH_c84DS  
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: lY tt|J  
^{MqJ\S7H  
template < typename T1, typename T2 > JnBc@qnP6  
struct result_2 )x/#sW%)  
  { _< .VP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OU,FU@6,7w  
} ; }bS1M  
d0I s|Gs  
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? p)/e;q^  
这个差事就留给了holder自己。 /)_4QSz7  
    o1(;"5MM  
Wds>'zzS  
template < int Order > c 1F^Gj!8  
class holder; K& ^qn&  
template <> 'M"z3j]m-,  
class holder < 1 > St%x\[D  
  { +-|""`I1I  
public : ^ul1{  
template < typename T > 0@ "'SKq  
  struct result_1 M+ %O-B  
  { (rBsh6@)  
  typedef T & result; Zio! j%G  
} ; #2_FM!e  
template < typename T1, typename T2 > u5}:[4N%I  
  struct result_2 ]ouoRlb/  
  { u$aK19K/  
  typedef T1 & result; q%;cu1^"M  
} ; qK%N{ro[{?  
template < typename T > xQvI$vP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _j , Tc*T  
  { "H(3pl.  
  return (T & )r; cDz@3So.b  
} n?r8ZDJ'  
template < typename T1, typename T2 > cF15Mm2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 45.ks.  
  { np^&cY]  
  return (T1 & )r1; e5bXgmyil  
} Lf%3-P  
} ; W'vekuM  
^ou)c/68aQ  
template <> X:Z3R0  
class holder < 2 > a+LK~mC*  
  { L-?ty@-i  
public : GZaB z#U  
template < typename T > ||X3g"2W9  
  struct result_1 y$7Ys:R~  
  { F?2UHcs  
  typedef T & result; QTa\&v[f  
} ; bxh-#x &  
template < typename T1, typename T2 > A-4;$ QSm  
  struct result_2 _$$.5?4  
  { y_L8i[  
  typedef T2 & result; /A0_#g:2*#  
} ; CJN~p]\  
template < typename T > {c)\}s(}F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k vZw4Pk  
  { o7E|wS  
  return (T & )r; DQ+6VPc^o  
} ShC$ue?Q  
template < typename T1, typename T2 > !o`7$`%Wz\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'v<v6vs  
  { BJ5MCb.w  
  return (T2 & )r2; V. i{IW  
} O'98OH+u  
} ; E'4Psx9: =  
-B-G$ii  
tx d0S!  
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> >。 HUjX[w8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G8vDy1`q6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =cV|o]  
O'(Us!aq  
return l(i, j) = r(i, j); $)NS]wJ]3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !D['}%  
v@QnS  
  return ( int & )i; }&/>v' G  
  return ( int & )j; d@ 8M_ O |  
最后执行i = j; 0fX` >-X  
可见,参数被正确的选择了。 5QK%BiDlr  
XcT!4xG0  
(/$-2.@  
ZMlBd}H  
)rP,+B?W  
八. 中期总结 c6 &k?Puy  
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: uz+ WVmb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;MNUT,U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L }{3_/t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )B $Q  
#z>I =gl  
g]Y%c73  
!0hyp |F:>  
-V;Y4,:c  
RiAg:  
九. 简化 bv h#Q_  
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。 wipl5O@L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ] / Nt  
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: @"NP`#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4vi?9MPz  
  +-*/&|^等 R98YGW_ dT  
2. 返回引用。 QAx9W%  
  =,各种复合赋值等 uQH]  
3. 返回固定类型。 `XE>Td>Bs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @yb'h`f]  
4. 原样返回。 @` Pn<_L  
  operator, ?jfh'mCA  
5. 返回解引用的类型。 ]Xa]a}[uE  
  operator*(单目) e0 y.J  
6. 返回地址。 @C@9Tw2Y  
  operator&(单目) e eN`T&cI  
7. 下表访问返回类型。 ~Yc~_)hD  
  operator[] r4[=pfe25  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9^g8VlQdT  
  operator<<和operator>> O,),0zcYF  
@1'OuX^  
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。 N[O .p]8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >WZ%Pv *  
Pq<43:*?  
template < typename Left > Hk+44   
struct value_return V C VqUCc  
  { gQik>gFr  
template < typename T > cd,'37pZ  
  struct result_1 EwG+' nlE  
  { yxx_%9X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y_faqmZ 9]  
} ; r)>'cjx/  
"UD)3_R  
template < typename T1, typename T2 > qU6!vgM&  
  struct result_2 vh"';L_*37  
  { U7fpaxc-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l2W+VBn6  
} ; OO/>}? ob  
} ; _Q^jk0K8ga  
NM9ViYm>P  
yD3vq}U!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $/Wec,`&  
oIOeX1$V  
下面我们来剥离functor中的operator() ?xKiN5q"6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ap\]v2G  
b*| ?7  
return l(t) op r(t) sR PQr ?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UE_>@_T  
return op l(t) N0lFx?4  
return op l(t1, t2) nq7)0F%e  
return l(t) op Th,]nVsGs~  
return l(t1, t2) op wMF1HT<*  
return l(t)[r(t)] $(J)F-DB i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hHw1<! M  
$aXYtHI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FhH*lO&  
单目: return f(l(t), r(t)); Rbm+V{EF&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p(4Ek"  
双目: return f(l(t)); j }^?Snq  
return f(l(t1, t2)); YA8/TFu<_  
下面就是f的实现,以operator/为例 vA*NJ%&`  
xop\W4s_  
struct meta_divide Obc,    
  { Dh{P23}  
template < typename T1, typename T2 > :1iXBG\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aM[fag$c  
  { >>J!|  
  return t1 / t2; ,aWfGh#$  
} <N 80MU L|  
} ; 0\$Lnwp_  
2(D&jL  
这个工作可以让宏来做: kgmb<4p  
_x#r,1V+D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a~tBgy+9  
template < typename T1, typename T2 > \ 4f0dc\$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kr1^`>O5  
以后可以直接用 yNx"Ey dk`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =(k0^ #++G  
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 x~yd/ R  
(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。。。) 10/3-)+  
Q([g1?F9*  
~0.@1zEXj  
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 GWShv\c}  
M[T!AO-S$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P|)SXR  
class unary_op : public Rettype t;ga>^NA"  
  { gD fVY%[Z  
    Left l; ':]w  
public : `+@%l*TQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WUi7~Ei}  
?at~il$z'  
template < typename T > 2I39fZa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l}c<eEfOy"  
      { /L[:C=u  
      return FuncType::execute(l(t)); 2Z..~1r  
    } {gi"ktgk  
mKq9mA"(E  
    template < typename T1, typename T2 > `Op ";E88  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %s)E}cGH  
      { oq<#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Bp6Evi  
    } -XY]WWlq  
} ; (/Y gcT  
&q` =xF  
QnOa?0HL/  
同样还可以申明一个binary_op p|bpE F=U  
+Q_Gm3^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uTJ?@ ^nq  
class binary_op : public Rettype ? 8!N{NV  
  { #6m//0 u  
    Left l; C"mb-n 7s  
Right r; KoXXNJax  
public : J<zg 'Jk^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n2O7n @8  
C,z]q$4  
template < typename T > 1Q;` <=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \1B*iW  
      { SoY&R=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ia"bP` L  
    } :3Jh f$  
I5"=b}V5  
    template < typename T1, typename T2 > SO&;]YO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EX5kF  
      { D 7E^;W)H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |)_<JAN  
    } 6qA{l_V  
} ; p_(hM&>C  
5Np.&  
XZT( :(  
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 Wl2>U(lj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [E/3&3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xO@OkCue  
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。 p.IfJ|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e)bqE^JP  
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。。。 M*{e e0\`r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |ZKchd8Yq  
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)[(4R>  
下面是修改过的unary_op ozo8 Tr  
\%VoX` B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g?+P&FL#I  
class unary_op ?{dno=  
  { +]_} \  
Left l; Zj0&/S  
  fj JIF%  
public : *Ee# x!O  
%qv7;E2C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 87/{\h  
ZqGq%8\.s  
template < typename T > cS[`1y,\3  
  struct result_1 0nuFWV  
  { A,/S/_Q=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P$QfcJq&c*  
} ; 3WVHI$A9  
$_UF9 l0  
template < typename T1, typename T2 > ;Os3 !  
  struct result_2 <Jk|Bmw;  
  { i\'N1S<D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C!P6Z10+j  
} ; 5-QXvw(TH  
~!OjdE!u  
template < typename T1, typename T2 > U#P#YpD;==  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y%y#Pb |  
  { J.d `tiN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w?C\YKF7  
} ?m.4f&X  
C u:-<  
template < typename T > h^)2:0#{I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dd+).*  
  { xVP GlU  
  return OpClass::execute(lt(t)); I|:j~EY  
} aU!UY(  
@mazwr{B  
} ; -wt2ydzos  
b,W '0gl  
wtKh8^:YD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }R x%&29&  
好啦,现在才真正完美了。 {%Y7]*D  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;sf/tX  
+A3 H#'  
template < typename Right > a*8}~p,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (!(bysi9  
  { F*=RP$sj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B+LNDnjO]  
} V_kE"W)  
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。 sFTIRVXN,  
AQ5v`xE4  
ao!r6:&v$e  
5  $J  
@6SSk=9_S  
十. bind ik*_,51Zj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,L;vN6~  
先来分析一下一段例子 ;<A/e  
5dk,!Cjg  
YovY0nO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v=>Gvl3&U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -Me\nu8(RF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p3o?_ !Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 luT8>9X^:a  
我们来写个简单的。 86g+c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c"ztrKQQ  
对于函数对象类的版本: 'Ap 5Aq  
\YS?}! 0  
template < typename Func > a5M>1&j/eC  
struct functor_trait <GN?J.B  
  { De_</1Au!2  
typedef typename Func::result_type result_type; as4NvZ@+r  
} ; F?kVW[h?q  
对于无参数函数的版本: @El<"\  
*@nUas 2"  
template < typename Ret > xJhbGK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `,Gk1~Wv  
  { [ UJj*n  
typedef Ret result_type; )QD}R36Ic  
} ; C.-a:oQ[  
对于单参数函数的版本: o{p_s0IX;S  
3XtGi<u  
template < typename Ret, typename V1 > @U JmbD{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &?6w 2[}  
  { \tx/!tA  
typedef Ret result_type; }nl)*l  
} ; ~tvoR&{I  
对于双参数函数的版本: GB3B4)cX4Y  
: 4WbDeR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l0{DnQA>I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P}`1#$  
  { iurB8~Y  
typedef Ret result_type; }i:'f 2/  
} ; VHCzlg  
等等。。。 h6i{5\7.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gu).*cU  
wlM ?gQXU[  
template < typename Func > w ZAXfNA  
struct func_return ~0|hobk  
  { 2\de |'  
template < typename T > ~*Qpv&y)  
  struct result_1 m 9@n  
  { nif' l/@"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rn_c9p  
} ; 9lCKz !E  
rgKn=8+a  
template < typename T1, typename T2 > RzQS@^u*F0  
  struct result_2 w>_EM&r6~u  
  { zP}v2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )6^xIh  
} ; rU@?v+i  
} ; t8 "-zd8  
"lf3hWGw  
_ZBR<{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .~ lt+M9  
=osw3"ng  
template < typename Func, typename aPicker > :j<JZs>`R  
class binder_1 ZiYzsn  
  { 0\@|M@X=  
Func fn; C/Bx_j((  
aPicker pk; ot#kU 8f  
public : 79g>7<vp  
0f/!|c  
template < typename T > , % jTXb  
  struct result_1 oH0F9*+W  
  { L"%eQHEC&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z 5+]Z a~  
} ; +lJ]-U|P  
8T )ELhTj  
template < typename T1, typename T2 > Eo&qc 17)`  
  struct result_2 ,D,f9  
  { y|{?>3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `+c9m^  
} ; Z8 %\v(L  
TR_oI<xB2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a' o8n6i  
}p?V5Qp  
template < typename T > eh4"_t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const os^SD&hL  
  { M|e n>P  
  return fn(pk(t)); (Gc`3jJ  
} =3dbw8I  
template < typename T1, typename T2 > <|Eby!KXR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |S`yXsg  
  { 'xoE [0!  
  return fn(pk(t1, t2)); @k6}4O?{  
} sNmC#,  
} ; \'tz|  
F6]!?@  
.+L_!A  
一目了然不是么? l!V| T?  
最后实现bind aw%vu  
P3ev 4DL  
L4*fF  
template < typename Func, typename aPicker > K |} ]<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JD`;,Md  
  { udI: ]:,P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,h.Jfo54,  
} yi-"hT`  
A<X :K nl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j{Jc6U  
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。 ZfCr"aL  
Qwo9>ClC  
十一. phoenix wDMB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4m[C-NB!g  
cW\Y?x   
for_each(v.begin(), v.end(), Yk@s"qm3  
( _QUu'zJ  
do_ \If!5N  
[ u+'@>%7  
  cout << _1 <<   " , " jI2gi1 ,a  
] bW.zxQ :  
.while_( -- _1), * r4/|.l  
cout << var( " \n " ) ;4v}0N~.  
) P9mxY*K)%5  
); "q>I?UcZ  
gXLZ)>+A+  
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: ;@YF}%!+W  
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 xgqv2s>L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uQtk|)T E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <bXWkj  
?$@ KwA  
m-S33PG{  
template < typename Cond, typename Actor > ;E?  hz  
class do_while Vt)\[Tl~  
  { 5OW8G][  
Cond cd; b|8>eY  
Actor act; *5_ 8\7d  
public : y_4krY|Zx  
template < typename T > #JR,C -w  
  struct result_1 g6/N\[b%  
  { vWi. []  
  typedef int result_type; Z0 IxYEp  
} ; 8xpYQ<cax  
NRuG?^/}d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a.&#dxgW[  
$X=D9h  
template < typename T > H^PqYLj N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ kSPUP5  
  { +V+*7s%fL  
  do :n>ccZeMv  
    { *[1u[H9Cv  
  act(t); +=*m! 7Mr  
  } "kBqY+:Cn  
  while (cd(t)); P2Qyz}!wo  
  return   0 ; r {B,uj"  
} fByh";<`P  
} ; l88a#zUQDN  
&c<}++'h  
@FdCbPl$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JfP\7  
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。 @+\S!o3m  
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。 4>"cc@8&~  
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。 4lh   
下面就是产生这个functor的类: p-'6_\F.Ke  
NzeI/f3K5  
'f?&EsIV?  
template < typename Actor > l@Eq|y,  
class do_while_actor o&XMgY~  
  { w^'?4M!  
Actor act; VmOFX:j!,  
public : bDFCZH-:'O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (&P0la 1  
0nD=|W\@{  
template < typename Cond > bhqq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~ S?-{X+  
} ; h\u0{!@}  
Q+!0)pG5#  
Oa\`;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rT sbP40  
最后,是那个do_ +>!B(j\gx  
5e/qgI)M5  
l@tyg7CwY  
class do_while_invoker MCi`TXr  
  { ZH;y>Z  
public : 3?*M{Y|  
template < typename Actor > d(DX(xg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^QXw[th!d  
  { JwI`"$ > w  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;la#Vf:]  
} s7.p$r  
} do_; I>kiah*  
hM36QOdm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `z?KL(rI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i (%tHa37  
最后来说说怎么处理break和continue gaw4NZd)0  
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。 hLyTUt~\L  
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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