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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z/JoU je  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KtT.WHr(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, <Rs#y:  
h\oAW?^  
u,zA^%   
x>>#<hOz[  
  class filler 'IorjR@ 40  
  { -8L 22t  
public : x[mxp/ /P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I9! eL4e  
} ; Z~g I)  
o -< 5<  
\m3'4#  
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: rjmKe*_1V  
*K9I+t"g  
0WasE1t|  
[-Zp[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]Qo.X~]  
nkKiYr  
1'skCR|!<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^i"C%8  
9,?\hBEu  
vybQ}dscn  
yIm@m[B;  
二. 战前分析 9uXuV$.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U>q&p}z0 H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 AN!MFsk  
Sv*@3x  
ISQC{K']J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }Pm>mQZ},  
  /* --------------------------------------------- */ uS9:cdH  
vector < int *> vp( 10 ); ]!u12^A{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AML8.wJ  
/* --------------------------------------------- */ jlmP1b9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !Gv*iWg  
/* --------------------------------------------- */ _(CuuP$`I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %X)i-^T  
  /* --------------------------------------------- */ i[:S *`@S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2v!ucd}  
/* --------------------------------------------- */ *WSH-*0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %+WIv+ <  
'Zq$ W]i  
-hM nA)+  
u N%RB$G  
看了之后,我们可以思考一些问题: _eB?G  
1._1, _2是什么? ep"YGx  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 64Ot`=A"  
2._1 = 1是在做什么? GVFR^pzO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 )$V&Nf  
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。 vepZod}D  
q<Zdf  
;5wmQFr  
三. 动工 `w_?9^7mH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  &cjE+  
=)56]ki}  
U'pm5Mc\q  
Zk#^H*jgx  
template < typename T > tEz6B}  
class assignment P;&rh U^[  
  { oDyrf"dl  
T value; -Cb<T"7  
public : Sm(QgZO[4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9Fe(],AzF  
template < typename T2 > M`W%nvEDE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (S :+#v  
} ; (Bta vE  
5lp L$  
3xhv~be  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~R`Rj*Q2Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;WQ@dC  
"J0,SFu:  
t@GPB]3[  
A#s`!SNv  
  class holder 8\-Q(9q(  
  { IAr  
public : K^V*JH\G  
template < typename T > {HV$hU+_)Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *>Z|!{bI  
  { :n3)vK   
  return assignment < T > (t); m){.{Vn]  
} \bt+46y@]  
} ; jB8n\8 Bs  
`={s*^Ta  
PZ/gD  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %G%##wv:  
^!]Hm&.a  
  static holder _1; +ahr-v^R<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !/4f/g4Ze  
?Rc+H;x=f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wsn}Y-x  
而不用手动写一个函数对象。 RP]hW{:U  
j@c fR  
M@a?j<7P,m  
4X2XSK4  
四. 问题分析 SnK j:|bV  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {(}Mu R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %IS'R`;3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ALw5M'6q0\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yVThbL_YJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7w7mE  
4\HB rd#P  
五. 问题1:一致性 h&7]Bp  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =<-tD<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 55vpnRM  
o.tCw\M$g  
struct holder LGN,8v<W(  
  { ETP}mo  
  // X\SZ Q[gN  
  template < typename T > M\wIpRD,  
T &   operator ()( const T & r) const xCH,d:n=  
  { L[zg2y  
  return (T & )r; iSTr;>A  
} QK0  
} ; Vp $]  
$or?7 w>  
这样的话assignment也必须相应改动: }i1p &EN^  
[/#c9RA  
template < typename Left, typename Right > GyV3]Qqj  
class assignment !F0MLvdX7^  
  { g-=)RIwm  
Left l; tt=?*n  
Right r; $tyF(RybG  
public : ?iH`-SY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,jWMJ0X/N=  
template < typename T2 > i/rdPbq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /#Y)nyE  
} ; M.K-)r,  
73/kyu-0%  
同时,holder的operator=也需要改动: s)$N&0\  
-Iz&/u*}f  
template < typename T > U;n$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7%Zl^c>q  
  { 4!Ez#\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `d#l o  
} F]~rA! g1  
ScrEtN  
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。 ! /Z{uy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 = GirUW D  
**rA/*Oc  
return l(rhs) = r;  `"v5bk  
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。 &sL(|>N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @;}bBHQz{p  
eqcV70E8cK  
template < typename Tp > %dTkw+J  
class constant_t C+-GE9=  
  { hR3lo;'  
  const Tp t; qr%9S dvx  
public : "J]_B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7<[p1C*B  
template < typename T > o+W5xHe^1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]=p@1  
  { 16MRLDhnD  
  return t; *loPwV8  
} 2= X2M  
} ; -ea>}S  
8P r H"pI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =whZ?,u1   
下面就可以修改holder的operator=了 0uzm@'^  
4C^;lK  
template < typename T > P"0S94o:5J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V,bfD3S3  
  { '~i} 2e.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wZVY h  
} ua1ov7w$]  
BP2-LG&\  
同时也要修改assignment的operator() @cPb*  
f3e#.jan  
template < typename T2 > ((A]FOIbO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U@+ @Mc  
现在代码看起来就很一致了。 uR{HCZ-  
\1'3--n  
六. 问题2:链式操作 (OT /o&cQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3*$A;%q  
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。 )xiiTkJd5  
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。 5Qhu5~,K  
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。  ~dfc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6_/691  
Z]l<,m  
template < typename T > R6HMi#eF  
struct result_1 <}-[9fW  
  { Pg" uisT#>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9Vz1*4Ln  
} ; O(;K ]8  
hK9Trrwau  
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: Dt)\q^bH)  
knX0b$$  
template < typename T > 6> v`6  
struct   ref J& }/Xw)  
  { Pl<r*d)h  
typedef T & reference;  6\ /x  
} ; ~H/|J^ J  
template < typename T > yiGq?WA7  
struct   ref < T &> j <>|Hi #`  
  { ^,')1r,  
typedef T & reference; 24"Trg\WK[  
} ; tLe!_p)  
Q=J"#EFs  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H];|<G  
^RytBwzKM  
template < typename T > Rk.YnA_J6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Rkm1fYf  
  { WS8m^~S@\  
  return l(t) = r(t); <jF]SN  
} cc7*O  
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。 ^D\1F$AjC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xc[@lr  
IW3ZHmrpA  
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 ]&\HAmOQS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xaSvjc\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5bM/ v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zpg/T K  
最后的布局是: X=_pQ+j`^  
                Add wEENN_w  
              /   \ 02:]  
            Divide   5 A,i.1U"w8  
            /   \ e>~g!S}G  
          _1     3 b{<qt})  
似乎一切都解决了?不。 q}>1Rr|U`  
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。 Htn=h~U`z  
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。 ,~8:^*0s  
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: !/+ZKx("9  
i`/_^Fndyu  
template < typename Right > q\ FF)H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yjUZ 40Dq  
Right & rt) const Ov"]&e(I[  
  { `rsPIOu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mg;%];2Nt  
} 5G=<2;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8A}w}h  
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。 tGnBx)J|  
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。 #pu6^NTK  
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。 6M9t<DQV  
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。 lP& 7U  
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? :8aa#bA  
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: ^%|,G:r  
OQMkpX-dH  
template < class Action > P:h;"  
class picker : public Action J$  
  { p3ox%4  
public : exw~SvT3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,gGIkl&  
  // all the operator overloaded &C<K|F!j!  
} ; cHOtMPyQ  
MTo<COp($  
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。 +aaj3m  
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: 73B,I 0U  
ehk5U,d  
template < typename Right > vN:gu\^-   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8uq^Q4SU  
  { L;zwqdI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k8H@0p  
} |D+"+w/  
d4KT wn5g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I Y%M5(&Q  
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。 n2&*5m&$  
W1'F)5(?7  
template < typename T >   struct picker_maker uKc x$  
  { 7S$Am84%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eqbQ,, &  
} ; >)*'w!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \MBbZB9@  
  { 2g5i3C.q$  
typedef picker < T > result; koOkm:(,  
} ; $U%M]_  
r/zuo6"5  
下面总的结构就有了: ^Pl(V@  
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。 ?q a  
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。 't:$Lx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F: %-x=q  
至此链式操作完美实现。 ly"Jl8/<  
pgbm2mT9  
0$)s? \  
七. 问题3 q1ybJii  
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。 i!g}PbC[  
h}-}!v  
template < typename T1, typename T2 > `G*7y7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I?` }h}7.  
  { j8n_:;i*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `)V1GR2 ES  
} <=.0 P/N  
F5UvD[i  
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:  8:=&=9%  
o V"d%ks  
template < typename T1, typename T2 > xxjg)rVuy  
struct result_2 biAI*t  
  { sd4eJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X`#,*HkK  
} ; oSVo~F  
Gl8D GELl;  
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? rR`'l=,t  
这个差事就留给了holder自己。 \kSoDY`l&  
    3ARvSz@5  
BS3Aczwk  
template < int Order > ,=sbK?&  
class holder; mGx!{v~i&  
template <> <Sds5 d  
class holder < 1 > +B(x:hzY9  
  { ,fWQSc\}  
public : 1Q_  C  
template < typename T > vHR-mQUs  
  struct result_1 CTawXHM  
  { Q{%2Npvq  
  typedef T & result; dRw O t  
} ; :"m~tU3&  
template < typename T1, typename T2 > ( w4w  
  struct result_2 }/tT=G]91  
  { 7$3R}=Z`\q  
  typedef T1 & result; eC%uu  
} ; =5:L#` .  
template < typename T > z4t.- 9(C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $t*>A+J  
  { W|@7I@@$"  
  return (T & )r; s5/5>a V  
} ;+v5li  
template < typename T1, typename T2 > 6Gt~tlt:L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9%fd\o@X  
  { oCtg{*vp  
  return (T1 & )r1; $cl[Qcw  
} ;]*V6!6RR  
} ; wQ1_Q8:Z  
'Br:f_}  
template <> y98 v  
class holder < 2 > s|er+-'  
  { qHwHP 1  
public : 'ec G:B`S  
template < typename T > 5zk<s`h  
  struct result_1 E :gS*tsY  
  { w+A:]SU  
  typedef T & result; Skb,cKU  
} ; 5L ]TV\\  
template < typename T1, typename T2 > 'XW[uK]w)  
  struct result_2 :Y? L*  
  { ;8F|Q<`pV  
  typedef T2 & result; j /d? c5  
} ; (<M^C>pldf  
template < typename T > ?yAp&Ad  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +65OR'd  
  { )1CYs4lp  
  return (T & )r; )"( ojh  
} 8aDSRfv*  
template < typename T1, typename T2 > hz:^3F`>/&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $'Pn(eZHGv  
  { q%H`/~AYM  
  return (T2 & )r2; G.j  R  
} S8=Am7D]1  
} ; $ghAC  
V[9#+l~#  
* SAYli+@  
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> >。 bx!uHL=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9NUft8QB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \R"}=7  
'K|Jg.2  
return l(i, j) = r(i, j); k8>(-W"A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }s*H| z  
mT]+wi&  
  return ( int & )i; 8]SJ=c"}Xf  
  return ( int & )j; $? 'JePC  
最后执行i = j; '*4>&V.yX  
可见,参数被正确的选择了。  Iw07P2  
i 4sd29v  
D8 S?xK7[  
WUC-* (  
0wFa7PyG?  
八. 中期总结 L&D+0p^lI  
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: P<. TiF?@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aJ!(c}N~97  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +jpaBr-O#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $x5,Oen  
b*;zdGX.A9  
N 3M:|D  
f82$_1s^  
 {J aulg  
?nVwT[  
九. 简化 Vki'pAN  
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。 5,Q3#f~!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <V> [H7  
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: rwZI;t$hf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tQ:g#EqL9B  
  +-*/&|^等 tVAWc$3T  
2. 返回引用。 C(=$0FIR  
  =,各种复合赋值等 h;q= <[h\  
3. 返回固定类型。 .2K4<UOAbm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,5Vc  
4. 原样返回。 >rbHpLm1`  
  operator, ~RdD6V  
5. 返回解引用的类型。 '7'*+sgi$  
  operator*(单目) Mx-? &  
6. 返回地址。 ,H_b@$]n8  
  operator&(单目) 7m4gGkX#r  
7. 下表访问返回类型。 "PFczoRZ  
  operator[] E?VPCx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0r4,27w  
  operator<<和operator>> &1=Je$,  
rL kUIG  
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。 9EPE.+ns  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v jTs[eq>  
"7]YvZYu0  
template < typename Left > >DFpL$oP  
struct value_return n;Nr[hI  
  { *qX!  
template < typename T > 'ycr/E&m{  
  struct result_1 >e g8zN  
  { t)#d R._q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9/8#e+L  
} ; +*I'!)T^B  
S":55YQev!  
template < typename T1, typename T2 > #!A'6SgbkM  
  struct result_2 qw#wZ'<n  
  { <yoCW?#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iRbTH}4i  
} ; Lip(r3  
} ; U<pG P  
pCB^\M%*  
&-S;.}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BLepCF38  
U-U^N7  
下面我们来剥离functor中的operator() "7> o"FQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .5S< G)Ja  
g6s&nH`Z2  
return l(t) op r(t) )2nx5 "  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D.!ay>o0#  
return op l(t) 5B|&+7dCw  
return op l(t1, t2) P!6 v0ezN  
return l(t) op G{ |0}  
return l(t1, t2) op *A^j>lV  
return l(t)[r(t)] S= NGJ 0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 31y>/*}  
nnzfKn:J  
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: jfLkp>2E'  
单目: return f(l(t), r(t)); |D@/4B1P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #hKaH -j  
双目: return f(l(t)); B-R& v8F  
return f(l(t1, t2)); "k;j@  
下面就是f的实现,以operator/为例 )}Vb+  
Bq l 5=p  
struct meta_divide _v[yY3=3  
  { ~o <+tL  
template < typename T1, typename T2 > B}:/2?gQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $!'S7;*uW  
  { `4xnM`:L"  
  return t1 / t2; 'aN`z3T  
} bu2@~  
} ; UY ^dFbJ  
_,"?R]MO  
这个工作可以让宏来做: )335X wA+  
b0PQ;?R#V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vp[;rDsIJ$  
template < typename T1, typename T2 > \ LR(Q.x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N!W# N$  
以后可以直接用 EgYM][:UU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M0B6v} ^H  
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[sW%# F  
(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。。。) /Ezx'h3Q  
2\b 2W_  
x;F^7c1  
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 B#A .-nb  
#"T< mM7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ej[:!L  
class unary_op : public Rettype @5[9iY  
  { Tc3~~X   
    Left l; nEG+TRZ)\  
public : 0\y{/P?I$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fQ[& ^S$  
[|vE*&:uO  
template < typename T > y^iju(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LH@xr\^  
      { z#j)uD  
      return FuncType::execute(l(t)); Ala~4_" WL  
    } l DWg%pI+  
+WH|nV~lQ  
    template < typename T1, typename T2 > ,A{'lu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *GGiSt  
      { *EB`~s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^D}]7y|fm  
    } e@`"V,i  
} ; ZCcKY6b  
sOf;I]E|  
1DTA Dh0  
同样还可以申明一个binary_op id" -eMwp  
w,s++bV;L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +L]$M)*0&  
class binary_op : public Rettype TV['"'D&i  
  { cu@i;Hb@  
    Left l; 4/Mi-ls_  
Right r; fOHgz ,x=  
public : 2 omKP,9,2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AB:JXMyK  
MS=zG53y  
template < typename T > iC.k8r+~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MjNq8'$"  
      { d%EUr9~?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {,9^k'9  
    } $vR#<a,7>  
q!OB?03n  
    template < typename T1, typename T2 > ]zt77'J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jG E=7  
      { {\ P`-'C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >QcIrq%=  
    } Vzmw%f)_+  
} ; 7<Yf  
L3@upb  
%77X/%.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 z2 m(<zb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I\8F.J1_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jfe<$-$$7  
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。 Ed>Dhy6\r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Nr(t5TP^  
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。。。 YWK|AT-4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2X)n.%4g$;  
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) 2BGS$$pP  
下面是修改过的unary_op rZi\  
)o;oOPT!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `zw^ WbCO{  
class unary_op Ocp`6Fj  
  { oZ!1^o3V  
Left l; ElK7jWJ+  
  `p'(:W3a  
public : tW8&:L,m  
lR8Lfa*/7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jI;iTKjB(  
Z+%w|Sx  
template < typename T > dln1JZ!  
  struct result_1 :,f~cdq=  
  { ;dR4a@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ALO0yc  
} ; })#SjFq<V  
iL6Yk @  
template < typename T1, typename T2 > y+"6Y14  
  struct result_2 *i)3q+%.  
  { Af`qe+0E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6`JY:~V"  
} ; c2o.H!>  
-yJ%G1R  
template < typename T1, typename T2 > "N*bV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dU"ca|u  
  { iu$:_W_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N6%wHNYZ  
} MJ..' $>TC  
6A ;,Ph2  
template < typename T > 7+Z%#G~T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g)M"Cx.  
  { hUo}n>Aa  
  return OpClass::execute(lt(t)); >69-[#P!  
} 6 *GR_sMm  
Ks>l=5~v|  
} ; S5(VdMd"^  
kHhxR;ymA7  
{)5tov1  
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 n]Z() "D  
好啦,现在才真正完美了。 |vUjoa'.7E  
现在在picker里面就可以这么添加了: v&]k8Hc-  
~ 5@bW J  
template < typename Right > O`rKxP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _Xe" +  
  { mFa%d8Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \kS:u}Ip!  
} oz[Mt i*  
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。 H-g CY|W  
+WTO_J7  
 qH9bo-6  
M. o}?  
# ^q87y  
十. bind ,g~Iup  
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。 t8:QK9|1  
先来分析一下一段例子 m~;}8ObQE  
R<eD)+  
IJQ" *;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5%#V>|@e#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  nPRv.h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xJ(}?0h-X  
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。 n8RE  
我们来写个简单的。 rFLm!J]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wnr<# =,I'  
对于函数对象类的版本: DN0`vl{*  
]K!NLvz  
template < typename Func > +!JTEKHKH  
struct functor_trait (l_/ HQ32  
  { 5BAGIO<w  
typedef typename Func::result_type result_type; dZ6P)R  
} ; 6Qw5_V^0o  
对于无参数函数的版本: Py^fWQ5I~%  
+v{g'  
template < typename Ret > |J^}BXW'^)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wOLA8UYW  
  { ^NB\[ &  
typedef Ret result_type; R[vA%G  
} ; 0 YA  
对于单参数函数的版本: Po*G/RKu4W  
?? 2x*l1  
template < typename Ret, typename V1 > $O[$<D%H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |]UR&*  
  { N/V~>UJ0{*  
typedef Ret result_type; HD~o]l=H  
} ; 1{Kv  
对于双参数函数的版本: ODFCA. t  
5==hyIy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DV!10NqUr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @lhjO>@#I  
  { pW,)yo4  
typedef Ret result_type; 7 /7,55  
} ; 7]F@ g}8  
等等。。。 #e*jP&1S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9%& =n  
?K!^[aO}=  
template < typename Func > /t|Lu@&:Xo  
struct func_return HOSt0IHzty  
  {  c_ Dg0  
template < typename T > bD:[r))#e  
  struct result_1 $GJuS^@%  
  { &$NYZ3?9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /3KPK4!m  
} ; O-,0c1ts  
!eP)"YWI3  
template < typename T1, typename T2 > $_Kcm"oj  
  struct result_2 Yj{-|2YzL  
  { E'iN==p_:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m/bP`-/,  
} ; EN-;@P9;C  
} ; H/''lI{k)  
$VNj0i. Pr  
yR$ld.[uf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jzb%?8ZJ  
|6o!]~&e$1  
template < typename Func, typename aPicker > pybE0]   
class binder_1 (kmrWx= $  
  { !4vepa}Y  
Func fn; n]x%xnt  
aPicker pk; UNF@%O4_T  
public : r>_40+|&  
"STd ;vR  
template < typename T > 4r tNvf5`  
  struct result_1 zXZXp~7)  
  { ~kp,;!^vr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i38`2  
} ; +[B@83  
(,I9|  
template < typename T1, typename T2 > T?k!%5,Kj  
  struct result_2 ,JqCxb9  
  { B6-1q& E/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SSn{,H8/j  
} ; )N3XbbV  
8s9ZY4_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'B9q&k%<  
nw,XA0M3  
template < typename T > =Y {<&:%(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qtlcY8!  
  { L]Dq1q8`  
  return fn(pk(t)); M{4U%lk  
} b<27XZ@  
template < typename T1, typename T2 > a&!K5(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m"f3hd4D_q  
  { 3,yzRb  
  return fn(pk(t1, t2)); tRVz4fk[G  
} pg.BOz\'q  
} ; K};~A?ET,h  
1"S~#  
P^^WViVX  
一目了然不是么? Y+nk:9  
最后实现bind ' '<3;  
jT*?Z:U  
L/xTW  
template < typename Func, typename aPicker > NiBly  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0q o]nw  
  { ;iO5 8S3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k*K.ZS688  
} uJSzz:\  
HlOn=>)<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U(:Di]>{  
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。 4`/Td?THx  
9GtVcucN  
十一. phoenix >Vph_98|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h'.B-y~c  
a`6R}|ZB  
for_each(v.begin(), v.end(), qGdoRrp0Ov  
( $ww0$  
do_ ;[B-!F>  
[ +'9E4Lpx  
  cout << _1 <<   " , " agd^ga3  
] D9JHx+Xf>  
.while_( -- _1), UIC~%?oIA  
cout << var( " \n " ) yrG=2{I  
) S*V!t=  
); q,T4- E  
.&2~g 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: g4^3H3Pd  
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 +?v2MsF']  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *nSKIDw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uc Ph*M  
B &e'n<  
*~kHH  
template < typename Cond, typename Actor > +vIsYg*#2M  
class do_while cRv#aV  
  { 7;9 Jn  
Cond cd; H>F j  
Actor act; bD`h/jYv  
public : #z =$*\u  
template < typename T > ]cM,m2^2  
  struct result_1 |ZG0E  
  { [LM9^*sG2V  
  typedef int result_type; 1#KBf[0  
} ; ^&KpvQNW_  
C."\ a_p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;: 0<(!^*  
k:8NOx|s"  
template < typename T > t"?)x&dS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dy]ZS<Hz8G  
  { <72q^w  
  do NA+7ey6  
    { yX.; x 0  
  act(t); 5Z`f .}^w  
  } H'}6Mw%ra  
  while (cd(t)); jI%glO'2  
  return   0 ; ,olP}  
} yof8LWXx  
} ; Nxr\Yey  
NqM=Nu\  
"V`5 $ur  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nd }Z[)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 v8K`cijSS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;tC$O~X  
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。 7Y5.GW\^  
下面就是产生这个functor的类: F *1w8+  
|t~*!0>3  
nP_)PDTFp  
template < typename Actor > ART0o7B  
class do_while_actor BS3{TGn  
  { m(`O>zS  
Actor act; 6+4SMf3  
public : <c$rfjM+JU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iKu4s  
#, h0K  
template < typename Cond > WAf"|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C{~O!^2G  
} ; 7^<6|>j4  
3mhjwgP<nn  
i,wZNX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "c+$GS  
最后,是那个do_ }#S1!TU  
"s}Oeu[  
gYBMi)`RT  
class do_while_invoker v.hQ 9#:  
  { $LVzhQlD  
public : [eFJ+|U9  
template < typename Actor > .DM-&P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ygc|9}  
  { K>TEt5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0 \V)DV.i  
} =#vJqA  
} do_; _9'hmej  
qWJHb Dd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t N4-<6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 / ;+Mz*  
最后来说说怎么处理break和continue Z!3R  
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。 8nwps(3  
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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