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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ML'R[~|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U .rH,`  
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 Sr'B;`p  
S\ li<xl  
Dho~6K }"  
&/ zs Ix+  
  class filler N2~z&y8.  
  { *i\7dJ Dj  
public : uUJ2d84tV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'Gc6ZSLM  
} ; ~bwFQYY=  
8=SNLO  
r|#4+'  
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: \UE9Ff+{  
hrW.TwK  
&3^40s/+  
V}J W@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T|}HK]QOX  
\l[5U3{  
yy>4`_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @-7K~in?^  
1X{A}9nA  
Z$pR_dazU  
C qxP@  
二. 战前分析 x##Iv|$  
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。 ce;9UBkOg2  
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 `"bm Hs7  
ogPfz/ hw  
oZ=e/\[K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G>!"XK:fB  
  /* --------------------------------------------- */ Lr+2L_/v`  
vector < int *> vp( 10 ); 7f(UbO@BD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QvqBT  
/* --------------------------------------------- */ %] Bb;0G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i|=XW6J%  
/* --------------------------------------------- */ "w A8J%:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IGp-`%9  
  /* --------------------------------------------- */ :2?'mKa7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C {'c_wX  
/* --------------------------------------------- */  q)%C|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !#X^nlc  
6^wiEnA  
!",@,$  
 CZuxH  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7i'vAOnw^  
1._1, _2是什么? lE`ScYG  
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。 +I/P5OGRN  
2._1 = 1是在做什么? aE;!mod  
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。 ^@)+P/&  
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。 Y<|L|b6  
xWlB!r<}Gz  
]]]7"a  
三. 动工 -x RsYYw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #{]=>n)j  
Vxw?"mhP  
!k[ zUti  
M 35}5+  
template < typename T > aN7u j  
class assignment QF^An B  
  { q=EQDHmh  
T value; /bw-*  
public : foN;Q1?lS  
assignment( const T & v) : value(v) {} 't>Qj7vh0  
template < typename T2 > iCc \p2p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Onk~1ks:  
} ; H)4Rs~;{'g  
``O\'{o&  
3 $RII -}>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J=Jw"? f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y>z(F\  
nbYaYL?&  
n_w,Ew,>5  
W6*(Y  
  class holder [s2%t"H-y  
  { QzS{2Y[OQ  
public : co*5NM^  
template < typename T > V*/))n?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k%LE"Q  
  { :b ;5O3:B  
  return assignment < T > (t);  %k2zsM  
} CBvBBt*  
} ; LyQO_mT2  
'DIE#l`  
qItI):9U  
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: M0]fh5O  
k20H|@g2  
  static holder _1; 8G@FX $$Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H;Bj\-Pa  
bM!`C|,[s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |l ~ADEg  
而不用手动写一个函数对象。 Kp99y  
2L\h+)  
{vU '>pp  
"5e]-u'  
四. 问题分析 YvU#)M_h  
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。 &iSQ2a!l8b  
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。 Mu:H'$"'H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h&Sl8$jVp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `q/y|/v<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 im?nR+t+X  
g)"6|Z?D"  
五. 问题1:一致性 oW8[2$_N+  
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?| D2hvf ^g'*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -~xd-9v?  
R0+m7mx#E  
struct holder !7w-?1?D  
  { 1DBzD%@Oz  
  // !K@y B)9  
  template < typename T > I4)vJ0  
T &   operator ()( const T & r) const Obd!  
  { Rp|:$5&nE  
  return (T & )r; "C.$qk]  
} _%>.t  
} ; !]`]67lC  
6 tzn% ?  
这样的话assignment也必须相应改动: O8lOr(|l  
!P;qc  
template < typename Left, typename Right > 6z(_^CY  
class assignment 5-g02g  
  { FJD*A`a  
Left l; ,CdI.kV>o2  
Right r;  aCTVY1  
public : $~2A o[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fb*;5VNU.  
template < typename T2 > ~C[,P\,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _,'UP>Si  
} ; m1cyCD  
nQgn^z#  
同时,holder的operator=也需要改动: 7z$+ *]9-  
v:+se6HY?p  
template < typename T > n1LS*-@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %GIla *  
  { }%}eyLm(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MRa>@Jn??A  
} x 1 _(j  
E^qKkl  
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。 z4<h)hh"k6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A76=^ iw  
?,!qh  
return l(rhs) = r; O=mJ8W@  
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。 :r6 bw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >,y QG+  
6D+9f{~r  
template < typename Tp > t2E_y6  
class constant_t m:H )b{  
  { (2{1m#o  
  const Tp t; ffWvrY;j[  
public : N$3F4b%+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %AJdtJ@0H  
template < typename T > ) HmpVH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i7p3GBXh[  
  { $;">/ "7m  
  return t; WT0U)x( m5  
} b :+ X3  
} ; F |GWYw'%  
`aUA_"f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @B[V'|  
下面就可以修改holder的operator=了 59)PJ0E  
lyT~>.?{  
template < typename T > ND`~|6yb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2vur _`c V  
  { "'8$hV65.p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ugL$W@   
} rN*4Y  
UR\*KR;yM  
同时也要修改assignment的operator() j jwY{jV  
fu|I(^NV  
template < typename T2 > e]5QqM7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dW=]|t&  
现在代码看起来就很一致了。 %>s y`c  
aR3W9  
六. 问题2:链式操作 ei"FN3Rm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7+z%O3k'I  
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。 a7CJ~8-1K  
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。 +[>m`XTq  
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。 2qEy"DKu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  mbd@4u  
4u;W1=+Vn  
template < typename T > w ggl,+7  
struct result_1 'Kq%t M26!  
  { _LS=O@s^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rj6wKf z  
} ; +XQS -=  
J"z8olV  
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: 1M+mH#?  
^,rbA>/L  
template < typename T > m!PN1$9V  
struct   ref |+[ bKqI5  
  { 5bAy@n  
typedef T & reference; m=#2u4H4  
} ; ptsi\ 7BG  
template < typename T > 9SU;c l  
struct   ref < T &> .qHgQ_%  
  { ]v+\v re  
typedef T & reference; -Z#A}h  
} ; wWH5T}\  
vm Hf$rq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t n}9(Oa)  
JU~l  
template < typename T > toP7b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zIlQqyOQ8  
  { 0R; ;ou  
  return l(t) = r(t); (l$bA_F \  
} X09& S4  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x&7!m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?{+}gS^  
1_F2{n:yp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ? 1_*ct=g9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }3QEclZr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y0z}[hZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jPFA\$To  
最后的布局是: 'Yj/M  
                Add UGAP$_j ]P  
              /   \ d#A.A<p*  
            Divide   5 m. XLpD  
            /   \ O8M;q!)y  
          _1     3 eE7+fMP{  
似乎一切都解决了?不。 @Gl=1  
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。 TT>;!nb  
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。 j{nL33T%  
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: )WD<Q x&  
cm-! 6'`  
template < typename Right > 9V\5`QXu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &6!x;RB  
Right & rt) const _TkiI.'  
  { 8?ZK^+]y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1YQ|KJ*K  
} >8QLo8)3C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VJm).>E3k  
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。 Es)Kw3^a  
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。 KecRjon~  
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。 $My%7S/3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 yV_aza  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? qL] !/}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 2x t 8F  
zs WYV n]  
template < class Action > \|Us/_h  
class picker : public Action CGPPo;RjK  
  { RtN5\  
public : ^ @sg{_.~l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f7\$rx  
  // all the operator overloaded JZ9w!)U  
} ; <&Y7Q[  
| tyVC=${  
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。 )]?sCNb  
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: cbNrto9  
6 fL=2a  
template < typename Right > xa??OT`(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H71LJfH  
  { K oo%mr   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y&UcTE2;%(  
} N<9C V!_  
([^1gG+>J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZI}7#K<9X  
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。 e'p'{]r<w  
(xy/:i".V  
template < typename T >   struct picker_maker 'tklz*  
  { zcy!YB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pFx7URZA  
} ; '0lX;z1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]*D=^kA0[  
  { COZ<^*=A#p  
typedef picker < T > result; 8.bdN]zn  
} ;  lEh;MJ  
3* 1cCM42  
下面总的结构就有了: I& DEF*  
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。 9-5H~<}fF  
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。 Ho2#'lSKM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !0i  
至此链式操作完美实现。 jEo)#j];`<  
>;LXy  
% tTL  
七. 问题3 k+t?EZ6L  
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。 j KGfm9|zj  
~+ Mp+gE  
template < typename T1, typename T2 > -XRn%4EX?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \QGh@AQp"  
  { Y{ijSOl3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 49W@?: b  
} N2#Wyt8MC  
5<^ $9('  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C8W#$a  
oc7&iL  
template < typename T1, typename T2 > &e0BL z  
struct result_2 m&a.i B  
  { x-1RmL_%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  qr~P$  
} ; Jz<-B  
 d|;S4m`  
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? 0%&ZR=y(G  
这个差事就留给了holder自己。 B]iPixA6  
    {<+B>6^  
0n<>X&X  
template < int Order > E^qJ5pr_P  
class holder; W8,4LxH  
template <> Ve)P/Zz}^  
class holder < 1 > GJS3O;2*  
  { @cRR  
public : lY -2e>  
template < typename T > 3dheT}XV?p  
  struct result_1 UTwXN |'|  
  { t/%{R.1MN  
  typedef T & result; ,a 2(h  
} ; <;kcy :s  
template < typename T1, typename T2 > Sqn|  
  struct result_2 /<C}v~r  
  { ut j7"{'k|  
  typedef T1 & result; Fj;];1nt  
} ; vxE#6  
template < typename T > `xv2,Z9<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UI2TW)^2  
  { /o L& <e  
  return (T & )r; pW5ch"HE  
} #!?jxfsFa  
template < typename T1, typename T2 > H?oBax:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *^ aEUp6&  
  { h @AKfE!\~  
  return (T1 & )r1; )SU\s+"M  
} hQ7-m.UZw  
} ; 4*Uzomb?q  
fab. %$  
template <> w}|XSJ!  
class holder < 2 > G`D rY;  
  { x%_VzqR`  
public : RISDjU3  
template < typename T > F+@/"1c  
  struct result_1 8FT]B/^&m  
  { {&dbxj-'  
  typedef T & result; T3wQRn  
} ; 5}C.^J`  
template < typename T1, typename T2 > qTZ\;[CrP"  
  struct result_2 amTeT o]Tg  
  { A4uKE"WE  
  typedef T2 & result; j)nL!":O  
} ; FP=up#zl  
template < typename T > ,ArHS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qPQ6`rD\  
  { Nwwn #+  
  return (T & )r; )fy-]Ky *  
} <?Ln`,Duk  
template < typename T1, typename T2 > pl }nb Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C]EkVcKFA  
  { *c<6 Er>s  
  return (T2 & )r2; jlxY|;gZ-0  
} v*";A  
} ; g ?.y7!m  
]SC|%B_*  
LUs)"ZAi|  
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> >。 mO=A50_&,Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O*7vmPy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %g_ )_ ~  
TUBpRABH  
return l(i, j) = r(i, j); {=%,NwPs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `- HI)-A97  
TTa$wiW7'  
  return ( int & )i; HKL/ D  
  return ( int & )j; efr9  
最后执行i = j; Rtu"#XcBw+  
可见,参数被正确的选择了。 n!-]f.=P  
v!`:{)2C  
&HQ_e$1  
$PstEL  
?:tk8Kgf  
八. 中期总结 gc\/A\F<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DFkDlx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {^D; ($lm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z+Guu8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v,'k 2H  
;kI)j ?  
Z;O!KsJ  
t[r 6jo7  
Sa[?B  
=Vm3f^  
九. 简化 0u;a*#V@  
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。 ds9U9t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h#p[6}D  
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: htT9Hrx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0GlQWRa  
  +-*/&|^等 sWmqx$  
2. 返回引用。 \G#_z|'dN  
  =,各种复合赋值等 5X>K#N  
3. 返回固定类型。 %[, R Q">v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =8v NOvA  
4. 原样返回。 KE.O>M ,I.  
  operator, ;hPVe _/  
5. 返回解引用的类型。 %iB,hGatE  
  operator*(单目) NCdDG  
6. 返回地址。 GorEHlvVh  
  operator&(单目) v#lrF\G5  
7. 下表访问返回类型。 ZZw2m@T>  
  operator[] fH@cC`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &OlX CxH  
  operator<<和operator>> S{RRlR6Z  
,.kmUd  
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。 QOX'ZAB`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <5E)6c_W)  
:>}7^1I  
template < typename Left > @SH[<c  
struct value_return XuWX@cK  
  { Q<NQ9lX  
template < typename T > ]4ck)zlv   
  struct result_1 x<`^4|<  
  { lVuBo&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b<!' WpY-  
} ; a@Vk(3Rx_  
a ~YrQI-@  
template < typename T1, typename T2 > /!JxiGn  
  struct result_2 sSf;j,7V  
  { 9OFH6-;6`\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^*YoNd_kpN  
} ; 6 .9C 4  
} ; d~MY z6"  
|"PS e~ u  
GSs?!BIC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V?Q45t Ae  
4X",:B}  
下面我们来剥离functor中的operator() ,Ne9x\F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (t){o> l  
3dz{" hV  
return l(t) op r(t) a x)J!I18  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pTaC$Ne  
return op l(t) +PnuWK$  
return op l(t1, t2) 7Vk9{x$z  
return l(t) op UD8e,/  
return l(t1, t2) op 5t-d+vB  
return l(t)[r(t)] 6ddRFpe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (-Q~@Q1  
w_V A:]j4  
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: E7i/gY  
单目: return f(l(t), r(t)); 8bQXC+bK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [m4M#Lg\0  
双目: return f(l(t)); Ie K+  
return f(l(t1, t2)); @{U UB=}9  
下面就是f的实现,以operator/为例 p0y|pD  
$tF\7.e@  
struct meta_divide ~3-"1E>Rgy  
  { RX%)@e/@  
template < typename T1, typename T2 > nGwon8&]]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U.V/JbXX  
  { 3#x1(+c6  
  return t1 / t2; m]*a;a'}#  
} (, ik:j  
} ; +=Q:g,kP  
\D k >dE&I  
这个工作可以让宏来做: HL]J=Gh  
; wxmSX9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |'&$VzA  
template < typename T1, typename T2 > \ 5Ok3y|cEx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x4PzP  
以后可以直接用 bI3GI:hp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #?+[|RS|  
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 FZ}^)u}o  
(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。。。) K2e68GU  
]'7Au]Us`  
~ES%=if~Y  
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   NV-l9  
WO{7/h</  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pouXt-%2X  
class unary_op : public Rettype q.<)0nk  
  { /P-#y@I  
    Left l; 9D &vxKE  
public : T{^P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  r73W. &  
l*]hUPJ  
template < typename T > rW|%eT*/'A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {chZ&8)f  
      { d>mT+{3  
      return FuncType::execute(l(t)); =-~))!(  
    } {}8C/4iP  
6]Q#4  
    template < typename T1, typename T2 > { `Z~T&}~T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <"6\\#}VG  
      { [3qH? 2&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (]\p'%A)  
    } TQKcPVlE  
} ; 63%V_B|  
wsQ],ZE  
,C"6@/:l  
同样还可以申明一个binary_op }:YL'$:5!  
QZG<sZ0"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %'i_iF8.  
class binary_op : public Rettype QcX\z\'vg  
  { s3m \  
    Left l; |c8\alw  
Right r; +c!HXX  
public : SPRTJdaC9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L C##em=Y  
J)y g<*/3  
template < typename T > 2}XRqa.|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ `1` E1X  
      { }aVzr}!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lw gwdB  
    } E:M,nSc)53  
]\ !ka/%  
    template < typename T1, typename T2 > /*>}y$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YmFg#eS  
      { )eT>[['fm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hu} vYA7ZH  
    } :j .:t  
} ; tY]?2u%)  
N>YSXh`W`y  
/n(0w`   
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 `p9N| V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V s xI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'I+M*Iy  
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。 Nu?A>Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7FPSBvU#/  
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。。。 4)OOj14-V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !wQ?+ :6  
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) Al6%RFt  
下面是修改过的unary_op |a"]@W$>  
mjg@c|rTG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]UEA"^  
class unary_op %qo.n v  
  { J^CAQfcx  
Left l; MZX)znO  
  I}o} # OJ  
public : L~)8Q(f  
`Mt|+iT$p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B+~ /-3  
c1i:m'b_5  
template < typename T > 1$Q[%9  
  struct result_1 %i/|}K  
  { Q:Pp'[ RK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *yw!Y{e!9  
} ; U ^GVz%\  
EV Z1Z  
template < typename T1, typename T2 > `pCy:J?d>l  
  struct result_2 LTzdg >\oJ  
  { @v@F%JCZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e(a,nZF.  
} ; hKN ;tq,  
C P&u  
template < typename T1, typename T2 > lEwQj[ k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _V1:'T8  
  { GRYw_}Aa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w{dRf!b69  
} M&hNkJK*G  
HyWR&0J  
template < typename T > '" %0UflJS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f42F@M(:  
  { ~7KH/%Z-  
  return OpClass::execute(lt(t)); wG7>2*(  
} =v::N\&  
.TdFI"Yn  
} ; ezL1,GT  
7]1a3Jk  
!*~QB4\2b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hx;kNcPbI  
好啦,现在才真正完美了。 XC~"T6F  
现在在picker里面就可以这么添加了: gl`J(  
o$;&q *  
template < typename Right > g9JZ#BgZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,D }Ka?  
  { k) Lhzr[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "&f|<g5  
} \xggIW.^0  
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。 |;~2y>E  
LXxQI(RO  
p&Qm[!  
dL+yd0 b*  
ZAy/u@qt  
十. bind \db=]L=|  
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。 CC"a2Hu/  
先来分析一下一段例子 M[z1B!rT  
L>1y[ Q  
wGT>Xh!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gt.F[q3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;>6~}lMgJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O.QR1  
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@jo~ y<  
我们来写个简单的。 L-}Uj^yF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pGR3  
对于函数对象类的版本: 3b0|7@_E  
\6/ Gy!0h-  
template < typename Func > fgj$ u  
struct functor_trait /0gr?I1wr7  
  { 2bw) , W  
typedef typename Func::result_type result_type; xSM1b5=Pu  
} ; BH~zeJ*Pr  
对于无参数函数的版本: r0[<[jEh  
8N"WKBj|_d  
template < typename Ret > \MmOI<Hd-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eHs38X  
  { R+K|K2"  
typedef Ret result_type; #prYZcHv:_  
} ; ~F,Y BX  
对于单参数函数的版本: d`flYNg4  
Da8gOZ  
template < typename Ret, typename V1 > Xp06sl7 M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ic!% }S?  
  { r_Ou\|jU  
typedef Ret result_type; o^(I+<el  
} ; uK(]@H7~!c  
对于双参数函数的版本: n CX{tqy   
eXnSH$uI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5RWqHPw+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (G./P@/[  
  { 6S{F4v2/0  
typedef Ret result_type; Uvc$&j^k  
} ; t}Td$K7  
等等。。。 z?Z"*z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S},Cz  
^J hs/HV  
template < typename Func > cU ?F D  
struct func_return (X\]!'A  
  { : KFK2yD  
template < typename T > L?|}!  
  struct result_1 U<sGj~"#  
  { 1fIx@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {`M \}(E  
} ; tw zV-8\  
RR+kjK?  
template < typename T1, typename T2 > P/WGB~NH  
  struct result_2 w{L9-o3A  
  {  03zt^<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D~i5E9s5  
} ; !Z\Gv1  
} ; 3`{ vx  
J| wk})?  
FF^h(Ea  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1Vz^?t:  
XMZ$AeF@  
template < typename Func, typename aPicker > ,66(*\xT  
class binder_1 VR1]CN"G  
  { sk 8DW  
Func fn; $")Gd@aR  
aPicker pk; NV(jp'i~  
public : t$t'{*t( T  
ND.(N'/O  
template < typename T > Rsq EAdZw[  
  struct result_1 kjsj~jwvv  
  { - (((y)!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~Yl.(R  
} ; TTa3DbFp%  
`5Z'8^  
template < typename T1, typename T2 > V?.=_T<  
  struct result_2 3!sZA?q  
  { $iy!:Did  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y1}2hT0,  
} ; 80g}<Lwc  
o(?9vU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8mdVh\i!Kf  
Ue Z(@6_:  
template < typename T > 9yTDuhJ6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MxX)&327  
  { -W@nc QL}  
  return fn(pk(t)); K+M\E[1W  
} N\.g+ W  
template < typename T1, typename T2 > "'Gq4<&y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^:ny  
  { ~rjK*_3/  
  return fn(pk(t1, t2)); Yuf+d-%  
} E'mT%@M OM  
} ; }Ptv[{q]GE  
[hH>BEtm  
$gYGnh_,Q  
一目了然不是么? 8tjWVo  
最后实现bind bxL'k/Y$  
S[y_Ew zq  
0<4'pO.6Hq  
template < typename Func, typename aPicker > p-(V2SP/)t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %qeNC\6N  
  { o2$A2L9P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OKau3T]  
} Y^d#8^cP  
' i5}`\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bcu Uej:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VFnxj52<  
C{t}q*fG 5  
十一. phoenix Oi~Dio_?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G[>CBh5  
(yuOY/~k/  
for_each(v.begin(), v.end(), |cuKC \  
( 0d:t=LKw)  
do_ =2rdbq6R  
[ @Ss W  
  cout << _1 <<   " , " v;?W|kJ.u  
] uhaHY`w  
.while_( -- _1), Ywt9^M|z;  
cout << var( " \n " ) -%>Tjo@B n  
) qSD`S1'2;  
); ? ][/hL@[  
_*sd#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n[i:$! ,  
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 [GK## z'5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `e7vSp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Cl& )#  
'ju_l)(R  
5oB#{h  
template < typename Cond, typename Actor > +5R8mbD!  
class do_while >bhF{*t#;y  
  { h?4EVOx+  
Cond cd; TL$w~dY  
Actor act; Y Fj#{C.  
public : ;F%EW`7  
template < typename T >  9[YnY~z)  
  struct result_1 h;#^?v!+  
  { (+zU!9}I1  
  typedef int result_type; m`xYd  
} ; 4wEkxCWp/  
AhjCRYk+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g.8^ )u  
 =mcQe^M  
template < typename T > n >E1\($  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *N{k#d/  
  { vs$. i  
  do U F89gG4  
    { `8\" 3S  
  act(t); ?TW?2+  
  } aDLlL?r3  
  while (cd(t)); %7\l+g,  
  return   0 ; <+%y  
} 1`Bhis9X8  
} ; D^];6\=.i  
D6yE/QeK4  
:y{@=E=XSC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ] ONmWo77o  
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。 md\Vw?PkU  
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。 D=5%lL  
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。 Gw6!cp|/  
下面就是产生这个functor的类: _]3#C[1L  
nS.qK/.s  
g86^Z%c(k  
template < typename Actor > DmB?.l-  
class do_while_actor hS%oQ)zvE  
  { lPA}06hU  
Actor act; Ts=TaRwWf  
public : @K#}nKN'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6*|EB|%n  
ose)\rM'  
template < typename Cond > w#L`|cYCm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8r0;054  
} ; o9]!*Y!RA  
j/ARTaO1]"  
~@}n}aV'!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?AI`,*^  
最后,是那个do_ brqmi<*9"[  
6HVX4Z#VH  
/;}o0 DYeW  
class do_while_invoker {irl}EeyC  
  { bi-z%!Z  
public : ~Hx>yn94e  
template < typename Actor > KYg'=({x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7s0y.i~  
  { Y31e1   
  return do_while_actor < Actor > (act); >oAXS\Ts  
} 9r8bSV3`  
} do_; a?W<<9]  
{G|= pM\'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H:16aaMn(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .NF3dC\  
最后来说说怎么处理break和continue { "f} }}l  
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。 mD?={*7%  
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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