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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9&VfbrBM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >/eV4ma"  
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, EDAVU  
p*l]I *x'<  
Ph Ep3o&"  
JA(M'&q4  
  class filler KvtX>3#qM  
  { PD$@.pib  
public : '3'*VcL(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ! {c"C  
} ; :0o,pndU  
SGK=WLGM8  
azT@S=,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R.rxpJ+kU  
W{js9$oJ  
Z.x9SEe1t  
@Z{!T)#}j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o%1dbbh  
q(iM=IeiN  
 XeRbn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `^#V1kRmH  
=(%+S<}  
%hO/2u  
Uc>$w?oA  
二. 战前分析 ~Q36lR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C;BC@OE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Zwm2T3@e  
~SD8#;v2  
|WMP_sGn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '$m uA\  
  /* --------------------------------------------- */ 8<X,6  
vector < int *> vp( 10 ); !hS~\+E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ` fm^#Nw  
/* --------------------------------------------- */ u?-X07_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PY{])z3N  
/* --------------------------------------------- */ !b:;O +[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cZd{K[fuK  
  /* --------------------------------------------- */ /ltGSl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G j9WUv[P  
/* --------------------------------------------- */ WK)2/$7@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;E0aTV)Zp  
:3$$PdZ  
,MRAEa2  
4,.B#: 8  
看了之后,我们可以思考一些问题: i{.%4tA4  
1._1, _2是什么? Qe,aIh  
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。 6'YsSde".  
2._1 = 1是在做什么? NKJ+DD:'  
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。 a ]~Yi.H  
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。  p;k7\7  
<+iL@'SgF  
0'Y'K6hG`  
三. 动工 ^;[|,:8f7L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z3+7gp+I;  
XzV:q!e-  
nJ{vO{N  
ehe;<A  
template < typename T > Q q7+_,w  
class assignment AFN"#M  
  { wr+r J  
T value; "S ~(|G  
public : f:_mrzz  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6r3.%V.&  
template < typename T2 > LH_rc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +#Q\;; FNP  
} ; X6`F<H`  
/6@iRswa  
pZUXXX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gLGu#6YVu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (s?Rbd  
8kA2.pIk  
ZT'VF~  
e <]^7pz  
  class holder 0%f}w0]:  
  { _t'S<jTI  
public : qS.TVNZ  
template < typename T > 34e> R?J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E!_mXjlPc  
  { +T|M U  
  return assignment < T > (t); $22_>OsA  
} -o`Eka!ELz  
} ; c@&-c[k^W  
rz'A#-?'oG  
IA$)E  
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: %40uw3  
l%^VBv> 2  
  static holder _1; Q(gc(bJV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S.Rqu+  
S( nZ]QEG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g4"0:^/  
而不用手动写一个函数对象。  |)'6U3  
=}h8Cl{H/  
Q3OGU}F  
hnf7Q l}  
四. 问题分析 4x;vn8 yh  
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。 9]E;en NQ  
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。 vy&< O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /j|Rz5@ =  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rQ+2 -|#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8;vpa*  
o fw0_)!Q  
五. 问题1:一致性 U0Q:sA U  
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?| : U:>X6f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q[rBu9  
`~ ,  
struct holder 14LOeo5O  
  { eq<giHJM  
  // P}dhpU  
  template < typename T > vsDR@Y}k  
T &   operator ()( const T & r) const pD )$O}  
  { ESQgN+llj  
  return (T & )r; V_.n G;  
} <R%]9#re  
} ; |5(< Vk=  
'tRaF  
这样的话assignment也必须相应改动: Kq. MmR!gl  
mxxuD"5  
template < typename Left, typename Right > VUD ?iv7  
class assignment H[S 4o,  
  { Q \E [py  
Left l; n@"h^-  
Right r; ?~g X7{>  
public : COC6H'F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :kMEL*  
template < typename T2 > Wdp?<U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2S`D7R#6s  
} ; vI)-Zz[3  
J#L"kz  
同时,holder的operator=也需要改动: M1sR+e$"  
p~h)@  
template < typename T > ={GYJ. *Ah  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ejID5NqG  
  { t(,_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a*fUMhIi  
} TGe)%jZ  
fQ@k$W\  
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。 Xgs 31#K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K.{:H4_  
Z\@m_ /g  
return l(rhs) = r; I,pI2  
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。 r'C(+E (  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hj8S#  
/!//i^  
template < typename Tp > 7j <:hF~  
class constant_t k'hJ@ 6eKS  
  { Gx.iZOOH/  
  const Tp t; 9sR?aW^$,/  
public : mV58&SZT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9)Jc'd|  
template < typename T > HS% P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k8~/lE.Wy  
  { H$j`75#u?-  
  return t; ) C?emTih  
} :gvw5h%  
} ; p` '8M  
n qR8uL>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ND3(oes+;K  
下面就可以修改holder的operator=了 q!5 *) nw"  
!oDX+hd,%>  
template < typename T > { 4(E @  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f-!A4eKe  
  { $Bd13%>)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?uq7K"B  
} Wg3\hv29  
~S='~ g)  
同时也要修改assignment的operator() jZ;dY~fE  
jw^Pt~@  
template < typename T2 > -wqnmK+G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m3La;%aA0  
现在代码看起来就很一致了。 T==(Pw7R7  
5,pKv  
六. 问题2:链式操作 :Ur=}@Dj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]nEZ Q+F  
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。 ?\eq!bu  
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。 v@8 =u4  
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。 n<. T6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct quvdm68  
hkh b8zS  
template < typename T > JMnk~8O  
struct result_1 *t,J4c  
  { ?2#v`Z=L;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K1F,M9 0]  
} ; &?-LL{W{  
7xmyjy%c  
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: :n4X>YL)  
:4ndU:.L  
template < typename T >  3e<FlH{  
struct   ref Pd,+= ML  
  { 8, >YB+Hb  
typedef T & reference; z&"-%l.b@}  
} ; u)DhkF|  
template < typename T > q $Hg\ {c  
struct   ref < T &> XuQ7nlbnq  
  { KvFGwq"X  
typedef T & reference; UP@a ?w  
} ; sw(dd01a 7  
gD[Fkq$]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OYWW<N+R2  
_Gpq=(q)  
template < typename T > 4|&7j7<u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }WN0L?h.E  
  { l>Nz]Ul%{  
  return l(t) = r(t); ON(H7  
} GYx_9"J\5  
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*7Z&1*3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1-Fz#v7p  
rt7Ma2tK  
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 2 us-s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W.xlS ZEB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F^ m`j6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V7zF5=w  
最后的布局是: Pgy&/-u  
                Add +&W%]KEh  
              /   \ m"2KAq61  
            Divide   5 FyZa1%Tv@  
            /   \ k \|[=  
          _1     3 H$:Z`CQt<  
似乎一切都解决了?不。 VtR?/+8X  
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。 5aF03+ko  
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\nd{  
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: vZdn  
Fb<r~2  
template < typename Right > FBjIft5e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AnbY<&OC1  
Right & rt) const RP 2MtP"M  
  { d(>7BV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mulK(mp  
} C] <K s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VQm)32'  
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。 +\`D1d@  
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。 t|gEMDGa3  
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。 O1@-)<_71  
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。 ~ caKzq  
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? wAr (5nEbx  
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: ?fog 34g  
"t<$ {  
template < class Action > @j%r6N  
class picker : public Action \dyJ=tg  
  { }lzyl*.  
public : C043h?x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ` Nn^   
  // all the operator overloaded kIAWI;H{  
} ; r h*Pl]'3z  
U9D4bn D  
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。 `U4R% qhWA  
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: Bi"7FF(z  
tylMJ$ 9*.  
template < typename Right > x%ZgLvdp,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qll)  
  { ,3G8afo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EDR;" G(N  
} ta>:iQ a  
DWB.dP *8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8>Xyz`$kH  
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。 ~jab/cR  
_y}]j;e8>{  
template < typename T >   struct picker_maker Azx4+`!-  
  { q$EicH}k8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vUGEzCM  
} ; N[ %^0T$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (F$V m  
  { l`L}*Q- 5  
typedef picker < T > result; ~X^L3=!vf  
} ; :)v4:&do  
V#?GDe}[  
下面总的结构就有了: 6!} @vp![  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 OO@ (lt  
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。 n'D1s:W^B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7|6uY  
至此链式操作完美实现。 !>B|z=  
1F*gPhm  
}&d@6m]  
七. 问题3 xrX^";}j  
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。 )v1n#m,W  
w/r wE  
template < typename T1, typename T2 > \|Pp%U [  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (W3~r  
  { ^[}^+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UY*3b<F}  
}  k%V#{t.  
*%L:soM'Ll  
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: Z 6^AO=3  
=[!&&,c=  
template < typename T1, typename T2 > !/G2vF"  
struct result_2 TI-8I)  
  { 7aVQp3<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1hj']#vBu  
} ;  4I7}  
>Ha tb bA  
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? F}P+3IaE  
这个差事就留给了holder自己。 [*U6L<JI  
    n7`R+4/s  
!es?GJq`  
template < int Order > g$s"x r`:  
class holder; 5" <7  
template <> S[rz=[7{  
class holder < 1 > 3z9}cOFq]z  
  { 8 /1 sy.R  
public : Zr,:i MPZ  
template < typename T > Al="ss&2  
  struct result_1 x@3Ix, b'  
  { ec/1Z8}p  
  typedef T & result; =$6z1] ;3  
} ; P.WEu<$  
template < typename T1, typename T2 > @K; 4'b~  
  struct result_2 JQQP!]%}  
  { ~=~|@K  
  typedef T1 & result; Sw<@u+Z;%  
} ; )(`I1"1   
template < typename T > X TpYf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X4LU/f<f  
  { iJE  $3  
  return (T & )r; He att?(RR  
} M<oIo 036  
template < typename T1, typename T2 > ]6NpHDip1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iE$qq ~%  
  { m.ev~Vv~  
  return (T1 & )r1; 6m_ fEkS[  
} ].=&^0cg  
} ; s86Ij>VLf  
&U%AVD[  
template <> ?s[ kUv+=  
class holder < 2 > uc]]zI6  
  { Vo^ i7  
public : Pu dIb|V2  
template < typename T > ,h,DB=!K<  
  struct result_1 H'E(gc)>)  
  { $s-/![ 6  
  typedef T & result; VWqmqR%  
} ; ) -x0xY  
template < typename T1, typename T2 > f0+)%gO{  
  struct result_2 &GF@9BXI3  
  { "w.gP8`  
  typedef T2 & result; ;5qZQ8`4  
} ; oUrNz#U  
template < typename T > 2mj?&p?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F)_zR  
  { {2Jo|z  
  return (T & )r; rnW(<t"  
} NO5\|.,Z  
template < typename T1, typename T2 > KECo7i=e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &5:83#*Oj  
  { {%W'Zx  
  return (T2 & )r2; y/57 >.3  
} 7 lc -  
} ; g,Z8I;A^  
IzPnbnS}  
qyzmjV6J2  
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> >。 d>[=]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H/"$#8-/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q-<N)K$F(4  
xwK{}==U  
return l(i, j) = r(i, j); 3Au3>q,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SPfz/ q{  
W]b>k lp;  
  return ( int & )i; C;]}Ht:~I  
  return ( int & )j; lezX-5Z  
最后执行i = j; 7]se!k,  
可见,参数被正确的选择了。 r'!L}^n  
h= tzG KI  
m,YBk<Bx  
_p0@1 s(U  
a=n* }.  
八. 中期总结 @I_!q*  
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: %0 cFs'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oD1rt>k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A=8%2U wI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9Z, K  
Msj(>U&}+  
Sep/N"7~t  
w)}' {]P"c  
/G*]3=cSe  
>1luLp/,$  
九. 简化 ;ED` 7  
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。 JmlMfMpXMs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /j%(Z/RM  
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: 9R$0[HbI3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QX`Qnk|Y  
  +-*/&|^等 haNi [|  
2. 返回引用。 q|N,?f9  
  =,各种复合赋值等 ~4-:;8a  
3. 返回固定类型。 C8dC_9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g"b{M  
4. 原样返回。 cX~J6vNy5  
  operator, a6Zg~>vX  
5. 返回解引用的类型。 j _]#Ew\q  
  operator*(单目) r xlKoa  
6. 返回地址。 T,G38  
  operator&(单目) )>-94xx|  
7. 下表访问返回类型。 D1G9^7:^E  
  operator[] wz[Xay9jW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rnNB!T   
  operator<<和operator>> 4v[Zhf4JM  
z[vHMJ 0  
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。 +"P!es\q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EhWYFQ  
pAdx 6  
template < typename Left > qXF#qS-28  
struct value_return V.\12P  
  { /O`<?aP%  
template < typename T > Mg pjC`  
  struct result_1 $c^,TAN  
  { Cpg>5N~;L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `2 6t+Tb  
} ; J_-K"T|f  
{KQ]"a 6  
template < typename T1, typename T2 > 85e!)I_  
  struct result_2 {pJf ~  
  { |f+`FOliP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /+ yIcE(&3  
} ; 58]C``u@Y  
} ; bf4QW JZD  
A!GQ4.~%  
;*+wg5|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5EX Ghc'  
4CH/~b1 (  
下面我们来剥离functor中的operator() .:wo ARW!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W)~}o<a)[  
@1c[<3xJ T  
return l(t) op r(t) g.,_E4L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q0t}  
return op l(t) Ea<kc[Q  
return op l(t1, t2) ov$S   
return l(t) op FTJvkcc?m  
return l(t1, t2) op j 3t,Cx  
return l(t)[r(t)] _48@o^{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YP4lizs.  
hBRcI0R  
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: fk5$z0/  
单目: return f(l(t), r(t)); ~~iFs ,9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pu OAt  
双目: return f(l(t)); a[ Y\5Ojm  
return f(l(t1, t2)); hI6Tp>b*~  
下面就是f的实现,以operator/为例 H$M{thW  
DnP "7}v  
struct meta_divide HSG7jC'_  
  { +3d.JQoKl  
template < typename T1, typename T2 > OAiSE`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v$d^>+Y#  
  { `z1E]{A  
  return t1 / t2; !+o`,KTYp  
} 96#aG h>  
} ; p|0ZP6!|  
)<K3Fz Bs  
这个工作可以让宏来做: ; 8B )J<y  
Oj]4jRew  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~TfN*0  
template < typename T1, typename T2 > \ zd0 [f3~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :ceT8-PBRx  
以后可以直接用 Va-.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1e)5D& njS  
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  k:i}xKu  
(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。。。) E``\Jre@  
w f""=;  
J#) %{k_  
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 ^3O`8o  
8{B]_: -:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $ISx0l~  
class unary_op : public Rettype _t-e.2a v  
  { N2.(0 G  
    Left l; spG3"Eodi  
public : MZWicfUy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c`s ]ciC  
(yO8G-Z0  
template < typename T > 'z$!9ufY,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Aa!#=V1d  
      { .T*89cEu  
      return FuncType::execute(l(t)); j 21>\K!p  
    } @g%^H)T  
u;Rm/.  
    template < typename T1, typename T2 > ZOzwO6(_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / 0ra]}[(  
      { I4Rd2G_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wagb|B\  
    } /I~(*X  
} ; $,8}3R5}  
J/>9w  
"NvB@>S  
同样还可以申明一个binary_op G_v^IM#B=  
ojbms>a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i~ITRi@  
class binary_op : public Rettype 7*C>4Gs  
  { W%P$$x5&  
    Left l; t2hI^J0y  
Right r; <d~IdK'\x  
public : 8dlhL8#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7OdJ&Gzd  
/;;$9O9  
template < typename T > Y*-dUJK-`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,tl(\4n  
      { M-zqD8D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P.W@5:sD  
    } V2o1~R~  
58[.]f~0  
    template < typename T1, typename T2 > zOn% \  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d 6=Z=4w  
      { <o: O<p@6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xu%8Q?]  
    } a+ s%9l  
} ; $^5c8wT  
bOdQ+Y6  
HSlAm&Y\  
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 I;UCKoFT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I'c rH/z9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H]PEE!C;xC  
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。 4O '%$6KR(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,jJbQIu#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 WVdF/H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @XN*H- |  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (dHil#l  
下面是修改过的unary_op 4Ixu%  
h: Hpz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4=C7V,a  
class unary_op !~-@p?kW/  
  { k{E!X  
Left l; DgGG*OXY  
  EeDK ^W8N  
public : gT#hF]c:  
_Eus7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xi}3)5  
NU(YllPB  
template < typename T > d_)VeuE2  
  struct result_1 =@s{H +  
  {  Fm`c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fa 2hQJ02  
} ; f <LRM  
3}nkTZG  
template < typename T1, typename T2 > O>/& -Wk=  
  struct result_2 ~pPj   
  { Y~P* !g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }]+k  
} ; NflRNu:-  
9PWqoz2c  
template < typename T1, typename T2 > 2SJ|$VsLaE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qU+q Y2S:  
  { vxl!`$Pi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C~c|};&%  
} SxW.dT8{  
;, ^AR{+x  
template < typename T > IZ&FNOSZ+4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v 0D@`C  
  { f!13Ob<8r  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9e0t  
} 0<u(!iL  
2W6t0MgZ  
} ; iE* Y@E5x0  
B<!WAw+  
M:R|hR{=*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e<duD W$X  
好啦,现在才真正完美了。 r%vO^8FQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: qqr]S^WW  
gF~#M1!!  
template < typename Right > vhL/L?NB$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7qEc9S@  
  { df7 xpV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oWV^o8& GH  
} ;[!W*8.c  
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。 ?.6fVSa  
o>@9[F,h+  
U%l<48@8  
RZTC+ylj  
i1DJ0xC]  
十. bind r 9whW;"q  
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。 !"s~dL,7  
先来分析一下一段例子 D |9ItxYu  
u8b^DB#+W  
Bw4 _hlm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'WcP+4c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {7d\du&G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V[avV*;3i  
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。 C#:L.qK  
我们来写个简单的。 VD+y4t'^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z0xw0M+X  
对于函数对象类的版本: C0[ Z>$  
+d JLT}I8M  
template < typename Func > 6 u}c543  
struct functor_trait _OvIi~KW+  
  { qTrb)95  
typedef typename Func::result_type result_type; 1Gh3o}z  
} ; f/tJ>^N5  
对于无参数函数的版本: 1 2J#}|  
"cx#6Bo|  
template < typename Ret >  :qrCqFl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r"x/,!_E  
  { on)$y&lu  
typedef Ret result_type; BOWR}n!g  
} ; `m=u2kxY  
对于单参数函数的版本: 'h{| ]  
:{M1]0 NH  
template < typename Ret, typename V1 > ,]Q i/m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2PG= T/  
  { ]_y0wLq  
typedef Ret result_type; /..a9x{At>  
} ; ibv.M=  
对于双参数函数的版本: H* vd  
Cbjx{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > < SvjvV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~.&2N Ur  
  { w0Y V87  
typedef Ret result_type; 31`Eq*Y)4  
} ; lWWy|r'il  
等等。。。 I9g!#lbl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8 CCA}lOG  
v)-:0 f  
template < typename Func > y4`uU1=  
struct func_return )~=g}&  
  { N^xk.O_TO  
template < typename T > AlhPT (  
  struct result_1 ~WX40z  
  { 2pV@CT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]2@g 5H}M  
} ; 3p#BEH<re  
iw0|A  
template < typename T1, typename T2 > hp!. P1b  
  struct result_2 ]97`=,OUg  
  { 'X/(M<c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7MhN>a;A\  
} ; y)0wM~E;2  
} ; MfK}DEJK,  
'D17]Lp~.  
UY`U[#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N]7#Q.(~  
0uwe,;   
template < typename Func, typename aPicker > Y0ouLUlI  
class binder_1 *|^}=ioj*  
  { 2/.I6IbL  
Func fn; drW}w+ !  
aPicker pk; $x|4cW2  
public : IM*T+iRKqF  
YCS8qEP&  
template < typename T > dXewS_7  
  struct result_1 OYayTKxN  
  { '1[Bbs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v5g]_v*F  
} ; #SIIhpjA(  
ZGbY  
template < typename T1, typename T2 > jp viX#\S_  
  struct result_2 *$EcP`K$  
  { xa$p,_W:'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mxk0XFA  
} ; k(%h{0'  
w;8VD`>[|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M;zJ1  
~Lf>/w  
template < typename T > 3Q_L6Wj~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '?j,oRz^T  
  { ,G%?}TfC)  
  return fn(pk(t)); -:NFF'  
} |"o/GUI~  
template < typename T1, typename T2 > Ld$e  -dB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?^3Q5ye  
  { a+#Aitd  
  return fn(pk(t1, t2)); yjB.-o('  
} DqbU$jt`  
} ; f<}>*xH/k  
Y.}8lh eH  
i\94e{uty[  
一目了然不是么? &I=F4 z  
最后实现bind m* JbZT  
r8Pdk/CW^  
/FW{>N1   
template < typename Func, typename aPicker > PAHkF&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d>r_a9 .u  
  { #Y;tobB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?VP07 dQTe  
} H;=++Dh  
RY9h^q*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FNB4YZ6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VT~jgsY  
``9`Xq  
十一. phoenix =BNS3W6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [7*$Sd  
4E~!$Ustx  
for_each(v.begin(), v.end(), 04wO9L;  
( BkcA_a:W  
do_ HA W57N  
[ y`Km96 Ui  
  cout << _1 <<   " , " YKWts y  
] pJ ;4rrSK  
.while_( -- _1), |\iJ6m;a  
cout << var( " \n " ) 3,4m|Z2)  
) fx `oe  
); t $yt8#Tk  
?PSVVU q,Z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jZLD^@AP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1Z| {3W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gW(7jFl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nD/; Gq  
(TQhO$,  
C#Y_La  
template < typename Cond, typename Actor > ]v6s](CE  
class do_while [H&Z / .{F  
  { ];VJ54  
Cond cd; "O j2B|:s&  
Actor act; 6-vQQ-\  
public : - BE.a<  
template < typename T > &ytnoj1L(  
  struct result_1 =%IBl]Z!"  
  { >;M?f!  
  typedef int result_type; 9Vh>ty1|_  
} ; QGI_aU  
E,g5[s@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \$%q< _l  
u/g4s (a  
template < typename T > }8,[B50  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const byB ESyV!O  
  { ZuIw4u(9  
  do R;2q=%  
    { /ig'p53jL  
  act(t); 1j":j%9M  
  } z=/xv},  
  while (cd(t)); '<eeCe-  
  return   0 ; $Z!7@_Ys  
} sn6:\X<[  
} ; A(dWA e,  
~D$?.,=l  
o6LZ05Z-&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8R;A5o,  
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。 ;\[ el<Y)s  
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。  XBF]|}%  
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。 z0Bw+&^]}  
下面就是产生这个functor的类: NL76 jF  
5Dv ;-G;  
h%yw'?s  
template < typename Actor > T~" T%r  
class do_while_actor d9>k5!  
  { C\WU<!  
Actor act; ;DXcEzV  
public : IS9}@5`'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $&l} ABn  
1P1"xT  
template < typename Cond > ~Vf+@_G8`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1O{x9a5Z?O  
} ; 7g a|4j3%  
5^W},:3R  
Sgy_?Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jfs$VGZP;  
最后,是那个do_ Pm* N!:u  
L dyTB@  
%:~LU]KX  
class do_while_invoker Y::I_6[eV  
  { 5\6S5JyIL  
public : gBZ1Weu-'  
template < typename Actor > FBCi,_ \4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h;(#^+LH  
  { ;#F7Fp*U  
  return do_while_actor < Actor > (act); n,+/%IZ  
} TDtS^(2A7K  
} do_; i& ,Wg8#R  
A^9RGz4=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y>DvD)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B]xZ 4 Y  
最后来说说怎么处理break和continue (E.,kcAJ  
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。 |z`kFil%  
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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