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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda So 5N5,u@=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o+9j?|M  
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, 6i*sm.SDw  
4,0{7MLgK  
;Q&5,< N)j  
h65-s  
  class filler -Vhw^T1iV  
  { &=k,?TJO>  
public : =kqt   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :Lug7bUVD  
} ;  JSg$wi8  
Y)a^(!<H<  
_]*>*XfF(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: vA.MRu#  
Zr,VR-kW+  
+&"zU GTIc  
}-3mPy(*%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Uv~QUL3>  
T"}vAG( .O  
^<-+@v*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zNuJjL  
t!\tF[9e  
XF_pN[}  
lUiL\~Gq  
二. 战前分析 /[>sf[X\I9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T${Q.zHY[!  
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 N{~Y J$!8  
BI}Cg{^km  
@Pzu^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o7LuKRl   
  /* --------------------------------------------- */ 9 5RBO4w%w  
vector < int *> vp( 10 ); Y7[jqb1D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -\n@%$M]G  
/* --------------------------------------------- */ 'oC) NpnH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _H=Uwi_g  
/* --------------------------------------------- */ ~BkCp pI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }Ys >(w  
  /* --------------------------------------------- */ U~l$\ c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '!a'ZjYyi  
/* --------------------------------------------- */ r{%qf;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E1U",CMU  
ApXy=?fc  
6qd\)q6T&x  
G<^{&E+=  
看了之后,我们可以思考一些问题: H1(Uw:V8  
1._1, _2是什么? NS6:yX,/  
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。 LAe6`foW/  
2._1 = 1是在做什么? Sa`Xf\  
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。 ?#YE`]  
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。 Q({ r@*g  
m<qJcZk  
=k:,qft2  
三. 动工 _W'-+,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a"g!e^  
*%t^;&x?  
E'.7xDN  
3CGp`~Zf  
template < typename T > a,#j =  
class assignment B[?CbU  
  { Y,e B|  
T value; 0|\$Vp  
public : ~PahoRS  
assignment( const T & v) : value(v) {}  \qK&q  
template < typename T2 > ?vHU #  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :+|Z@KB  
} ; [o5Hl^  
 A4<Uu~  
m&?r%x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4^OY C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %lGfAYEM=  
p >t#@Eu|  
JNUt$h  
zeC RK+-  
  class holder u4%Pca9(=  
  { Y6L ~K?  
public : W$ 2C47i  
template < typename T > oW Nh@C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tWa) _y  
  { :s6o"VkW  
  return assignment < T > (t); r[Hc>wBv  
} t; {F%9j{  
} ; 'V=P*#|SR  
z4]api(xZ  
\3aoM{ztD  
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: #!KE\OI;@5  
YgV817OV  
  static holder _1; zXxT%ZcCj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4l45N6"  
6Yxh9*N~]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YLE!m?  
而不用手动写一个函数对象。 '9j="R;  
mh[75(  
Gc;{\VU  
{_Rr 6  
四. 问题分析 s^uS1  
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。 K]" #C  
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。 [ )dXIIM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JU5C}%Q6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b4ONh%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A_5P/ARmI  
0h\smqm  
五. 问题1:一致性 -Z Ugx$  
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?| CxG#"{&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6WJ)by  
"Yj'oE% \  
struct holder aAMVsE{  
  { C-MjJ6D<  
  // zvH8^1yzG  
  template < typename T > :Ab%g-  
T &   operator ()( const T & r) const 2=`o_<P'"  
  { )MchsuF<  
  return (T & )r; }n2M G  
} $!yW_HTx  
} ; ~`\?"s:  
MgrLSKLT  
这样的话assignment也必须相应改动: /M4{Wc  
T iiWp!mX  
template < typename Left, typename Right > QY?~ZwYB  
class assignment j; y#[|  
  { !F1N~6f  
Left l; ,+xB$e  
Right r; O-I[igNl  
public : q):5JXql~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9-DZU,`P  
template < typename T2 > A.F738Zp{Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :~T99^$zA  
} ; ,\n&I(  
DBD%6o>]K  
同时,holder的operator=也需要改动: &NoS=(s,  
D9 |n)f  
template < typename T > MET' (m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9Ujo/3,Ak  
  { fNt`?pW H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {~s DYRX  
} A}N?/{y)G  
SY^t} A7:/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7KL v6]b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kDN:ep{/  
,>-< (Qi  
return l(rhs) = r; g/+C@_&m  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4^~(Mh-Mw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DN~nk  
u TK,&  
template < typename Tp > k+Czj  
class constant_t D (m j7oB  
  { ;y\IqiA{o  
  const Tp t; (Dl$kGn  
public : W$OG( m!W>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s1NKLt  
template < typename T > K3;nY}\>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sOJQ,"sB  
  { !&/{E [  
  return t; *HO}~A%Lx  
} CcFn.omA  
} ; 3.W@ }   
X+S9{X#Cm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O_ DtvjI'  
下面就可以修改holder的operator=了 6%Pdy$ P  
Vz~nT  
template < typename T > (Cd\G=PK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J/GSceHF  
  { RyK\uv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f Tl<p&b  
} D+z?wuXk  
]<pjXVRt"  
同时也要修改assignment的operator() m~u5kbHOi=  
O#k6' LN?  
template < typename T2 > S=nzw-(I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MIoEauf  
现在代码看起来就很一致了。 I`LuRl w  
$!(pF  
六. 问题2:链式操作 Jjv=u   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M|qteo  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H {k^S\K  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 * %M3PTY\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i2(1ki/|O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pxf$ 1  
k |%B?\m  
template < typename T > }J1tdko#  
struct result_1 .CU5}Tv-  
  { mkF"   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qX   
} ; Boz@bl mCB  
wl$h4 {L7  
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: Y2SJ7  
0[*qY@m:Z  
template < typename T > ^(h+URFpA  
struct   ref Mo @C9Y0  
  { B'EKM)dA  
typedef T & reference; @reeO=  
} ; dJ""XaHqf  
template < typename T > YY!6/5*/]  
struct   ref < T &> \y)  
  { J@X'PG< 6B  
typedef T & reference; ";Rtiiu  
} ; $8[r9L!  
}S$@ Ez6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UE ,t8j  
x{c/$+Z[  
template < typename T > <l9-;2L4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !\L/[:n  
  { +g]yA3  
  return l(t) = r(t); .0O2Qqdg  
} 3*)ig@e6  
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。 ?Poq2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ehG/zVgn  
Ve!fU  
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 D{d>5P?W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HnCzbt@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m"jV}@agX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i?e`:}T  
最后的布局是: $Gv9m  
                Add /BV03B  
              /   \ x61U[/r  
            Divide   5 H;fxxu`cS  
            /   \ A\#P*+k0  
          _1     3 e=;AfK  
似乎一切都解决了?不。 % v7[[U{T  
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。 Zg`Mz _?  
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。 S"k *6 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: 'hv k  
qt^T6+faaQ  
template < typename Right > ^=SD9V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5-0{+R5v  
Right & rt) const jSuL5|Gui  
  { cEd+MCN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9n5<]Q (  
} 2hQ>:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B0!"A  
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。 fpN- o  
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。 FEW_bP/4  
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。 z2hc.29t  
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。 \$OF1i@  
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? @b~fIW_3>  
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: 9Q-*@6G  
(N=5 .7"T  
template < class Action > XNb ZNaAd  
class picker : public Action "0k8IVwp  
  { P#/HTu5q7  
public : SdwS= (e6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %8M)2 ?E  
  // all the operator overloaded Io|Aj  
} ; 0{PzUIM,W  
n[,w f9  
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。 JS>Gd/Jd  
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: -"[<ek  
]a3iEA2 (  
template < typename Right > (?! ,p^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "a/ Q%.P  
  { u@%r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BEgV^\u  
} :C8$Xi_i}  
"y<?Q}1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $Qy7G{XJ[^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d@G}~&.|  
rf%7b8[v  
template < typename T >   struct picker_maker \VFHHi:I  
  { W|,V50K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5pRV 3K{H  
} ; j]m|7]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ed_FiQd  
  { iTg;7~1pY  
typedef picker < T > result; @b3#X@e}  
} ; }Lw>I94e  
c9nH}/I_  
下面总的结构就有了: .ol'.t ,S  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T!}[yW  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {?}*1,I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *8tI*Pus  
至此链式操作完美实现。 cFF*Z=L _  
79yd&5#e?  
5+jf/}t A  
七. 问题3 [ dE.[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @Ehn(}  
a`u S[r>  
template < typename T1, typename T2 > 'iY*6<xS<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 34R!x6W0  
  { zPKr/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e~T@~(fft  
} ;u(Du-Os!  
&h,5:u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J!*/a'Cv  
'XUKN/.  
template < typename T1, typename T2 > ,xT?mt}P  
struct result_2 e%>b+ Sv  
  { hwDbs[:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n!E2_  
} ; U\?g*  
g3%t8O/M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ro[Y-o5Q0  
这个差事就留给了holder自己。 Fequm+  
    -n? g~(/P  
.M4IGOvOS  
template < int Order > 5b6s4ZyV  
class holder; ,s^<X85gp\  
template <> 6dEyv99  
class holder < 1 > PZD>U)M  
  { rB%$;<`/  
public : =N|kn<h4  
template < typename T > 8%~t  
  struct result_1 VIR.yh  
  { S2VVv$r_6  
  typedef T & result; Q^Bt1C  
} ; D["MUB4l  
template < typename T1, typename T2 > H_IGFZCh  
  struct result_2 )hj|{h7  
  { GW2')}g  
  typedef T1 & result; 1[;@AE2Y  
} ; YO:&;K%  
template < typename T > jec:i-,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '7im  
  { Kt.~aaG_  
  return (T & )r; ;#G%U!p  
} :'r6 TVDW  
template < typename T1, typename T2 > Y+/l X6'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mi2o1"Jd$`  
  { Gr(|Ra .  
  return (T1 & )r1; 3|Y!2b(:?  
} ~tGCLf]c\  
} ; | H ;+1  
7XyOB+aQO  
template <> lg1PE7  
class holder < 2 > Jll-X\O`-  
  { v&MU=Tcqi  
public : r5/R5Ga^  
template < typename T > u>Ki$xP1  
  struct result_1 ZZ)G5ji  
  {  9|S`ub'  
  typedef T & result; a1MFjmq  
} ; 2#_38=K=@  
template < typename T1, typename T2 > 5`E))?*"Pe  
  struct result_2 \T-~JQVj  
  { `HX3|w6W;  
  typedef T2 & result; 1ZKzumF  
} ; H"+c)FGi  
template < typename T > R.1Xst &i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M} .b" ljZ  
  { =J |sbY"]  
  return (T & )r; <5Mrp"C[i  
} Eb.;^=x  
template < typename T1, typename T2 > Dr"/3xm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mPVE?jnR^0  
  { ".2A9]_s  
  return (T2 & )r2; 4^!4eyQ^  
} w&lZ42(mF  
} ; 5su.+4z\  
f(u&XuZ  
En9R>A;`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %3a|<6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :LV.G0)#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <Ns &b.\h6  
>v0:qN7|  
return l(i, j) = r(i, j); {&nV4c$v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nJVp.*S  
{(vOt'  
  return ( int & )i; ,{j4  
  return ( int & )j; +*t|yKO>[  
最后执行i = j; TV{)n'aA  
可见,参数被正确的选择了。 t^@T`2jL  
c#q"\"  
6d{j0?mM  
?TuI:dC  
"]]q} O?  
八. 中期总结 d]M[C[TOX  
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: 2X @G"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qiNliJ>40E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \mXqak,y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }h~'AM  
/ = ^L iP  
9!t4>  
9p> /?H|  
KZK,w#9.  
s[-]cHQ  
九. 简化 ]A!.9Ko}u  
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。 hmGdjw t$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <7g Ml  
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: /{G/|a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YhgUCF#  
  +-*/&|^等 5a$$95oL  
2. 返回引用。 &]3:D  
  =,各种复合赋值等 yzc pG6 ,  
3. 返回固定类型。 `)tK^[,<W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g[!Cj,  
4. 原样返回。 gNa#|  
  operator, hh&Js'd  
5. 返回解引用的类型。 &N{zkMf  
  operator*(单目) %\yK5V5  
6. 返回地址。 0QR.   
  operator&(单目) Jn,w)Els  
7. 下表访问返回类型。 zPQ$\$7xB  
  operator[] om7`w ]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D9ywg/Q91  
  operator<<和operator>> MxN]7  
A[ 1)!e  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3LrsWAz'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j_pw^I$C  
&HxT41pku  
template < typename Left > WLy7'3@  
struct value_return l%bq2,-%  
  { Y\u_+CG*  
template < typename T > /.-m}0h|W-  
  struct result_1 :bw6k  
  { 3"B+xbe=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ' C6:e?R  
} ; Y~GUR&ww0n  
w)<4>(D  
template < typename T1, typename T2 >  oUS ,+e  
  struct result_2 8OBF^r44R  
  { g*r/u;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; STp!8mL  
} ; 5V rcR=?O  
} ; u-M] A z-  
u~)%tL  
ok=40B99T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ={xqNRVd  
`]LODgk~  
下面我们来剥离functor中的operator() h *waRD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a^*B5G1(&  
`7>K1slQ}S  
return l(t) op r(t) ws().IZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eU"mG3 __  
return op l(t) G,/Gq+WX  
return op l(t1, t2) 4I1K vN<A  
return l(t) op *lY+Yy(  
return l(t1, t2) op d5q4'6o,  
return l(t)[r(t)] ;;6\q!7`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5 {fwlA  
:b,o B==%  
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: [Z% l.  
单目: return f(l(t), r(t)); 4Qhx[Hv>(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S `wE$so>  
双目: return f(l(t)); S r[IoF)  
return f(l(t1, t2)); 9 G((wiE  
下面就是f的实现,以operator/为例 z.A4x#>-  
k2wBy'M .'  
struct meta_divide j>V"hf  
  { =*[, *A  
template < typename T1, typename T2 > mC "7)&,F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0. (zTJ  
  { _jk|}IB;X  
  return t1 / t2; ]t7ClT)n!  
} w=gQ3j#s  
} ; U!_sh<  
,^M]yr*~  
这个工作可以让宏来做: Q{`@ G"'  
]uJM6QuQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mf#fA2[  
template < typename T1, typename T2 > \ f!^)!~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MXh^dOWR  
以后可以直接用 lWIv(%/@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @#1cx  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I@+lFG   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,$o-C&nC  
_4~k3%w\`l  
gnYnL8l`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 e=-YP8l  
\S'cW B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oNrEIgaA(+  
class unary_op : public Rettype Ep,1}Dx  
  { V~JBZ}`TG<  
    Left l; *(>Jd|C  
public : '>"`)-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }[ 7Nb90v  
kaV%0Of]  
template < typename T > Lq3(Z%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const THb A(SM  
      { V5cb}xx  
      return FuncType::execute(l(t)); xqU^I5Z  
    } -fhAtxkg  
jDFp31_X  
    template < typename T1, typename T2 > J,6!7a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fHW-Je7mG  
      { T27:"LVw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K@y-)I2]  
    }  9F/|`  
} ; 1g+LF[*-~  
(tgEa{rPAP  
WvIK=fdZ$  
同样还可以申明一个binary_op bbM4A! N  
(}VuiNY<3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U[blq M  
class binary_op : public Rettype 7^`RP e^a+  
  { YAX #O\,  
    Left l; Y#GT*V  
Right r; [>Ikitow  
public : axHxqhO7zp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "[FCQ  
:t_}_!~  
template < typename T > ?< -wHj)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y=PzN3  
      { oM/B.U2a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~:R4))qpg  
    } mxtlr)  
Rc;1Sm9\  
    template < typename T1, typename T2 >  ]v/t8`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 39'X$!  
      { 7)g;Wd+H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Iwnj'R7:  
    } `#-p,NElV  
} ; -Pv P  
,^UcRZ8.H  
C!CaGf=  
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 Fmy1nZ   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ABd153oW"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8JQ<LrIt9  
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。 }M;sz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X`8Y[Vb3}  
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。。。 FjK Ke7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ju @%A@s  
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) H@VBP Q}Q  
下面是修改过的unary_op Y j ,9V],  
&Z;Eu'ia  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5%vP~vy_}  
class unary_op 54, Ju'r  
  { C@l +\M(  
Left l; _N[^Hl`\  
  |:`?A3^m#  
public : UHTb61Gs  
~hxeD" w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C.DoXE7  
V>~*]N^f  
template < typename T > ylo]`Nq  
  struct result_1 roK4RYJ7)  
  { MVu[gB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <v1_F;{n  
} ; EBN]>zz  
BxW||O|_N"  
template < typename T1, typename T2 > =|DkD- O  
  struct result_2 $i5G7b  
  { s.k`];wo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _rWTw+ L  
} ; (7 ]\p  
{Tjtj@-  
template < typename T1, typename T2 > *X"F:7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?dATMmT-  
  { NK*:w *SOI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VLl&>Pbe-  
} [U+<uZzOC  
2/a04qA#  
template < typename T > 7~Xu71^3s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?CL z@u~  
  { `UzCq06rJ1  
  return OpClass::execute(lt(t)); &**.naSo  
} i&AXPq>`  
jb6ZAT<8  
} ; r;5 AY  
]VO,} `  
0^|$cvYiL  
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 }b\ipA,~  
好啦,现在才真正完美了。 *(_ON$+3  
现在在picker里面就可以这么添加了: -h.3M0  
8k*k  
template < typename Right > ]c~rPi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n^I|}u\  
  { 'h+4zvI"8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sIQMUC[!  
} 0Zp<=\!;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .*clY  
>ZOZv  
;9- 4J  
's%ct}y\J  
ir1RAmt%  
十. bind h;mQ%9 Yd  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 rkER`  
先来分析一下一段例子 jw6ng>9  
QRn:=J%W W  
0[3tW[j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hr_x~n=w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~>wq;T:=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +O%a:d%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q0xE&[C[M  
我们来写个简单的。 p%i .(A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aO;Q%]VL'  
对于函数对象类的版本: lj%;d'  
[s& y_[S  
template < typename Func > \&|w;  
struct functor_trait vb4G_X0S  
  { itvy[b-*  
typedef typename Func::result_type result_type; ".7 KEnx  
} ; d#$i/&gE  
对于无参数函数的版本: FCw VVF0 y  
2* cKFv{  
template < typename Ret > FnU{C=P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I "+|cFq.  
  { 62KW HB9S  
typedef Ret result_type; >G -?e!  
} ;  MYW 4@#  
对于单参数函数的版本: OYCFx2{  
,4?|}xg  
template < typename Ret, typename V1 > KfI$'F #"/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3hpz.ISk  
  { E t[QcB3  
typedef Ret result_type; :/?R9JVI  
} ; {  /Q?  
对于双参数函数的版本: ob()+p.kK  
OAQ O J'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N"Nd$4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P^W$qy|  
  { %nK 15(  
typedef Ret result_type; S7~l%G>]b  
} ; nD{;4$xP`  
等等。。。 )a2m<"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GA*Khqdid  
& ;x1Rx  
template < typename Func > &|,qsDK(  
struct func_return OA5md9P;d  
  { ;Z<*.f'^fc  
template < typename T > {b8Y-  
  struct result_1 QRc=-Wu_(  
  { 3t}o0Ai9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >w2WyYJYH  
} ; p9bxhnn|  
B7^n30+L  
template < typename T1, typename T2 > h4xf%vA(;  
  struct result_2 Q $,kB<M  
  { n"VE!`B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?p\II7   
} ; 7m)ykq:?  
} ; 7=[O6<+o  
J!gWRw5  
-O q=J;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 29E@e]Y,`  
T<~[vjA  
template < typename Func, typename aPicker > iZqFVr&JF  
class binder_1 o+WrIAR  
  { .Af)y_  
Func fn; YSUH*i/%  
aPicker pk; (~yJce  
public : Bd]DhPhJ  
C=f(NpyD6  
template < typename T > NNrZb?  
  struct result_1 x@(f^P  
  { pt;Sk?-1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gb)iB  
} ; Ud?d.  
mI*>7?  
template < typename T1, typename T2 > )ejqE6'[  
  struct result_2 r}M4()9L  
  { 9'r3L)[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;DWp>jgy  
} ; z Clm'X/  
?;QKe0I^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =1B&d[3;  
E MbI\=>yS  
template < typename T > ~2qG" 1[\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w)c#ZJHG  
  { ?ew]i'9(  
  return fn(pk(t)); L&k$4,Z9  
} %Q4w9d  
template < typename T1, typename T2 > w%u[~T7OI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PqeQe5  
  { 8*){*'bf  
  return fn(pk(t1, t2)); CU M~*  
} DY27'`n6  
} ; .VV!$; FB  
g5HqU2  
2xxwQwg8  
一目了然不是么? \O4=mJ  
最后实现bind s,q!(\{Pv  
R^C;D 2  
8+b3u05  
template < typename Func, typename aPicker > r_CN/a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *qOCo_=P8  
  { ;a77YL TQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &3/H P)*<]  
} YLd%"H $n  
`I<|*vW u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #FM 'S|  
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。 25KZe s)  
U?C{.@#w  
十一. phoenix O/"&?)[v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7im;b15j`'  
"qp_*Y  
for_each(v.begin(), v.end(), 89dC bF3b  
( AH,F[ vS  
do_ :Bc;.%  
[ !(tJZ5  
  cout << _1 <<   " , " +\m!# CSA  
] eW<hC (  
.while_( -- _1), Sgy~Z^  
cout << var( " \n " ) JFkjpBS  
) Nd)o1 {I  
); ?*dx=UI  
ps J 1J  
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: 9e6{(  
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 >QPS0Vx[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $5 [RR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MM7gMAA.mz  
>,1LBM|0u  
@~HD<K  
template < typename Cond, typename Actor > 40ZB;j$l  
class do_while 'D{abm0  
  { |e(x< [s5  
Cond cd; GT0'bge  
Actor act; +?'acn  
public : v#G ^W  
template < typename T > $cCB%}  
  struct result_1 34+}u,=  
  { 14zzWzKx  
  typedef int result_type; ShxX[k  
} ; 5eJd$}Lbc  
6Z=H>w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6.=b^6MV  
zD|W3hL2&  
template < typename T > 4'*K\Ul).H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Xg"B|FD0  
  { ~:Nyv+g,$  
  do v}i}pQ\DK  
    { 85]UrwlA4  
  act(t); vZsVxx99  
  } <Z[R08 k  
  while (cd(t)); 4[wP$  
  return   0 ; : r=_\?  
} 'Mtu-\  
} ; f{oWd]eAhb  
9NAlgET  
sq$|Pad[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6R j X  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R PQ)0.O7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  X'<xw  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;C%EF  
下面就是产生这个functor的类: 1C{n\_hR  
+J9lD`z  
&B C#u.^!  
template < typename Actor > +f+yh0Dj  
class do_while_actor MN4}y5  
  { \h4y,sl  
Actor act; *q BZi;1  
public : cx) EFy.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .}wir,  
V}?5=f'  
template < typename Cond > DEhA8.v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |Rc#Q<Vh|  
} ; Tc :`TE=2  
AJ mzg  
5[k35 c{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \;<Y/sg  
最后,是那个do_ DSp@  
> %,tyJ~  
W#Z]mt B  
class do_while_invoker tK*f8X+q  
  { `1gsrHi4N  
public : 4j5 "{  
template < typename Actor > @ Ia ~9yOY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2_C.-;!  
  { +Gko[<  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4(]k=c1<  
} @U5o;X!qU  
} do_; &[uGfm+@  
CDhk!O..  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5o*x?P!$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %qMk&1  
最后来说说怎么处理break和continue iuEdm:pW  
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。 \kx9V|A'  
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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