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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P](/5KrK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <c%  
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, >t#5eT`_ w  
dk/f_m  
F1*xY%Jv^M  
|_njN  
  class filler S ^]mF>xX8  
  { uA4x xY  
public : muAgsH$/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =O%'qUj`q  
} ; BEtFFi6ot  
@.)WS\Cv#E  
FQBE1h@k0u  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ',Y`\X  
nc3u sq  
8 qlQC.VA[  
y!8m7a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E(F?o.b  
|@5G\N-  
`*WzHDv5p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^P|Zze zwU  
} _=h]|6t  
NY?pvb  
 oP~%7Jt  
二. 战前分析 5[LDG/{Tys  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 BdB9M8fM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6<fcG  
=%SH2kb  
+,]_TxL|C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0YZ66VN!  
  /* --------------------------------------------- */ <ivq}(%72  
vector < int *> vp( 10 ); v]\T&w%9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ioBYxbY`  
/* --------------------------------------------- */ CHyT'RT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3tW}a`z9  
/* --------------------------------------------- */ j^.|^q<Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ''($E /  
  /* --------------------------------------------- */ xwu b-yz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RK/>5  
/* --------------------------------------------- */ :}-VLp4b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rn]F97v@]  
IdoS6   
!5 ?<QKOe  
?)gc;K  
看了之后,我们可以思考一些问题: <m/XGFc  
1._1, _2是什么? _6m{zvyX>  
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。 @6M>x=n5  
2._1 = 1是在做什么? [9d\WPLC  
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。 N6Dv1_c,  
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。 MU4BAN   
87F]a3  
NIAji3  
三. 动工 >9y!M'V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %?3$~d\n  
H#M;TjR  
0a9[}g1=#  
XVF!l>nE  
template < typename T > 5Y 7 %Z  
class assignment H2'djZ  
  { Gd`s01GKQ  
T value; drvz [ 9;  
public : HQSFl=Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,#bT  
template < typename T2 > ^fV-m&F)K*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \E6 0  
} ; `_sKR,LhB  
XqGa]/;}  
I+QM":2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #r,!-;^'p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cd`P'GDF  
r`$P60,@C  
c_t7<  
MO? }$j  
  class holder _q4Yq'dI  
  { Fr-Vq =j&  
public : k(xB%>ns  
template < typename T > %XQJ!sC`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {8 &=t8,c  
  { vXZ )  
  return assignment < T > (t); pgW^hj\  
} %jJIR88  
} ; |tC=  j.  
QRx9;!~b}  
N;DE,[:<  
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: fymmA faR  
)LsUO#%DO  
  static holder _1; *to#ZMR;!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i*8j|  
] f5vk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K+d{R=s^  
而不用手动写一个函数对象。 Xy}>O*  
b8 1cq,  
{L \TO,  
 4&%E?_M  
四. 问题分析 HIUP =/x  
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。 zCv)%y  
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。  hOYX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <nK@+4EH"o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~.#57g F"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (w`_{%T  
0>"y)T3   
五. 问题1:一致性 oFhBq0@  
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?| aWNj l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "([lkn  
3m~,6mQ  
struct holder L3\( <[  
  { I+`>e*:@W  
  // 1ed^{Wa4$9  
  template < typename T > {suQ"iv  
T &   operator ()( const T & r) const t. HwX9  
  { HdyE`FY\  
  return (T & )r; ]bbP_n8  
} 3NdO3-~)  
} ; ti3S'K0t  
}S4+1 U3  
这样的话assignment也必须相应改动: wv=U[:Y  
i ~)V>x  
template < typename Left, typename Right > \9~Q+~@{G  
class assignment F&C< = l\X  
  { >p`i6_P0P/  
Left l; \=$G94%  
Right r; ;2[OI  
public : TW wE3{iF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7+Nl)d:C J  
template < typename T2 > EWq < B)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wKoar  
} ; :H#D4O8UiH  
>[~`rOU*|Y  
同时,holder的operator=也需要改动: >jnx2$  
:;IZ|hU  
template < typename T > "Z~@"JLb%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t3*.Bm:^  
  { F=PBEaX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QIdml*Np?H  
} 9Z"WV5o  
Ft}nG&D  
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。 `-Tb=o}.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MwL!2r  
/7ShE-.5#  
return l(rhs) = r; F&Rr&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。 uL:NWgN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e;LC\*dG  
4q?R3 \e;  
template < typename Tp > ?kRx;S+  
class constant_t Xc&J.Tw#4*  
  { 'Tskx  
  const Tp t; 3JD"* <zs  
public : 9yu#G7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'j?H >'t{  
template < typename T > I0;gTpt9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &i6JBZ#~,  
  { rl2(DA{  
  return t; "*S_wN%  
} &x4*YM h  
} ; fo <nk|i  
TkIiO>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ks,d4b=->  
下面就可以修改holder的operator=了 jw/@]f;N  
m63>P4h?  
template < typename T > hpq\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *|cs_,3  
  { dp2FC   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xCyD0^KY  
} F>?~4y,b7  
"*TP@X?@f  
同时也要修改assignment的operator() ,Ww.W'#P  
bIzBY+P  
template < typename T2 > Fh&USn"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y'<5P~W!a  
现在代码看起来就很一致了。 P,#l~\  
:H]MMe  
六. 问题2:链式操作 LG{50sP`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2_Zn?#G8dl  
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。 z~i>GN_  
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。  .4Mc4'  
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。 0LTsWCUQ6e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %WqUZ+yy  
vrh2}biCR  
template < typename T > &o&}5Aba9  
struct result_1 J<9}) m  
  { #%/Jr 52<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )EcfEym.>  
} ; dZddo z_  
TxKNDu  
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: *ozXilO  
}h|HT  
template < typename T > !u/c'ZLZ>  
struct   ref '$4&q629d  
  { OLGMy5  
typedef T & reference; @Y ?p-&  
} ; IK8" 3+(  
template < typename T > cnDF`7xrT  
struct   ref < T &> 67||wh.BU  
  { umpa!q};  
typedef T & reference; n" vO?8Sx  
} ; YllW2g:  
V<U9Pj^?^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q AsTiT6r  
`'9t^ 6mk  
template < typename T > 5!57<n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T?1e&H%USV  
  { er@.<Dc  
  return l(t) = r(t); c'Q.2^w^  
} $J]NWgXl@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1C/Vwf:@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &x@N5j5Q  
sqj8I"<`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 B9`_~~^U5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R$">  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KB{/L5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A>)W6|m|  
最后的布局是: Z5*O\kJv  
                Add   [ L  
              /   \ dd@ D s  
            Divide   5 YdYaLTz  
            /   \ b8 6c[2  
          _1     3 g}BS:#$  
似乎一切都解决了?不。 aq9Ej]1b  
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。 kZcGe*  
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。 N0YJ'.=8,  
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: awLSY:JI  
GwG(?_I"  
template < typename Right > u~Y+YzCxV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V9;IH<s:  
Right & rt) const |9)y<}c5oM  
  { _1jeaV9@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K~qKr<)  
} w3Dqpo8E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n ,@ ge  
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。 l HZ4N{n  
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。 ?zYR;r2'b)  
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。 1V]j8  
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。 9 vNz yh\  
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? Xx^v%[!`+  
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: Gd|jE  
/f>I;z1  
template < class Action > ;v ~xL!uQ  
class picker : public Action Fl\kt.G  
  { cdg &)  
public : b\xse2#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =05jjR1  
  // all the operator overloaded \'B%lXh  
} ; i>=y3x"  
C1-Jj_XQ.  
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。 '~xjaa;.  
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: u}jC$T>2%6  
Hc\oR(L  
template < typename Right > (V`ddP-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~b 9fk)z!  
  { ]w!=1(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); # tU@\H5kN  
} ~tB9kLFG  
%kk~qvW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TEbE-h0)]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "@itn  
K3`48,`?wA  
template < typename T >   struct picker_maker %:Zp7O2UB'  
  { bhCAx W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ahw0}S  
} ; ?'OL2 ~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tk+t3+  
  { 3`ze<K((  
typedef picker < T > result; _2xYDi  
} ; okBaQH2lUl  
XE;aJ'kt  
下面总的结构就有了: rTeADu_vf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 'uLYah  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ZC&4uNUr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bs<LJzS{V  
至此链式操作完美实现。 ^C{?LH/2  
9}11>X  
JL?|NV-  
七. 问题3 ]iaQD _'\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (9+N_dLx~P  
J 77*Ue ^  
template < typename T1, typename T2 > Bh6lK}9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .U,>Qn4/  
  { ?xo<Fv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZIaFvm&q7Z  
} z_:r&UP`"  
s1zkkLw`*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :LD+B1$y  
XQj+]-m  
template < typename T1, typename T2 > WZ ,t~TN  
struct result_2 > V@,K z1  
  { 'V*8'?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~tqNxlA  
} ; 62>/0_m5  
L$}'6y/@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? oRl@AhS  
这个差事就留给了holder自己。 QtfLJ5vi  
    Y= ^o {C6  
= 8\'AU  
template < int Order > -V}ZbXJD  
class holder; &fifOF#[ e  
template <> \LDcIK=  
class holder < 1 > Wu693<  
  { (9!kKMQW'  
public : :$oiP  
template < typename T > 15!b]':  
  struct result_1 liVDBbS_A?  
  { l78 :.  
  typedef T & result; bt?)ryu  
} ; ~;nW+S$o  
template < typename T1, typename T2 > 7`K)7  
  struct result_2 9S)A6]  
  { 5$ rV0X,O  
  typedef T1 & result; S3YAc4  
} ; ZRCUM"R_  
template < typename T > %l)~C%T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zuBfkW95+  
  { Q37zBC 0  
  return (T & )r; i<{/r-w=E  
} Z/I`XPmk  
template < typename T1, typename T2 > R]_fe4Y0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bqUQadDB  
  { 0"=}d y  
  return (T1 & )r1; x`p3I*_HT5  
} :n(!,  
} ; X]t *  
-!ERe@k(  
template <> SP5t=#M6  
class holder < 2 > u5dyhx7  
  { \E EU G^T  
public : ?a-}1A{  
template < typename T > XBHv V05mv  
  struct result_1 Uc|MfxsL  
  { WFpR@53Db  
  typedef T & result; ktK/s!bgY  
} ; 0d=<^wLi^  
template < typename T1, typename T2 > DZ0\pp?S  
  struct result_2 Jf8AKj3  
  {  tD}HL_  
  typedef T2 & result; {,i='!WIm  
} ; 2v\-xg%1  
template < typename T > SQx:`{O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^b(> Bg )T  
  { }@w Xm  
  return (T & )r; DR#[\RzNI  
} ? 8)$N  
template < typename T1, typename T2 > Dv+:d4|"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `z3"zso  
  { BcD%`vGJ  
  return (T2 & )r2; *g/@-6  
} 2E}^'o  
} ; =;HmU.Uek%  
@5(HRd  
`pd1'5Hm  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;V3d"@R,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `o!a RX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J*O$)K%Hx  
1Du9N[2'P  
return l(i, j) = r(i, j); b1qli5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jRIm_)  
>@U lhJtW  
  return ( int & )i; 4WV)&50  
  return ( int & )j; ) XHcrm&  
最后执行i = j; )Z2t=&Nw  
可见,参数被正确的选择了。 <0I=XsE1iX  
t ~"DQq E  
QYTwGThWR  
U9p^?\-=  
_ a,XL<9I  
八. 中期总结 >~^##bIb  
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: W4(O2RU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [u2)kH$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6 _\j_$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ihdtq  
b`sph%&  
EaGS}=qY5  
> jDx-H.N  
S=~8nr/V  
[M6/?4\  
九. 简化 xF3H\`{4x  
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。 /q8?xP.   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >w=xGb7  
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: D?"TcA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }~28UXb23  
  +-*/&|^等 S+YbsLf  
2. 返回引用。 ~cEr <mzR  
  =,各种复合赋值等 >K;'dB/m;1  
3. 返回固定类型。 MhpR^VM'.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q<cpU'-#  
4. 原样返回。 )ozN{&B6  
  operator, 0Ti>PR5M  
5. 返回解引用的类型。 *oX~z>aE  
  operator*(单目) )WFSUZ~  
6. 返回地址。 zdUi1 b  
  operator&(单目) W=~H_ L?/  
7. 下表访问返回类型。 [0G>=h@u  
  operator[] +2ih!$T;7>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I"=XM   
  operator<<和operator>> /aB9pD+%  
O}3M+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~:srm#IX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "V`MNZ  
{L8(5  
template < typename Left > vv,(ta@t2  
struct value_return }`9}Q O  
  { r8~U@$BBK  
template < typename T > 2O5yS  
  struct result_1 {9 Op{bZ  
  { :I}_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f 6P5J|'  
} ; g3%t+>$*  
}?Y+GT"E  
template < typename T1, typename T2 > VmB/X))   
  struct result_2 (IR'~ :W  
  { W$Bx?}x($  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P( W8XC  
} ; ^ffh  
} ; y|X\f!  
E 2DTE  
KV0e^c;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \(LHcvbb  
F#^.L|d4  
下面我们来剥离functor中的operator() ;D[b25  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jL)aU> kN  
5\tYs=>b<  
return l(t) op r(t) yXw xq(32  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BI=Ie?  
return op l(t) hGF(E*  
return op l(t1, t2) viBf" .  
return l(t) op >}/"g x  
return l(t1, t2) op +* )Qi)  
return l(t)[r(t)] 8X]j;Rb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z@ A5t4+3  
1W HR;!u  
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: ? F f w'O  
单目: return f(l(t), r(t)); $/45*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,Fg&<Be}Jx  
双目: return f(l(t)); 0r=Lilu{q  
return f(l(t1, t2)); s/Wg^(&M  
下面就是f的实现,以operator/为例 r/L3j0  
!U/: !e`N  
struct meta_divide (.!q~G  
  { N1(}3O  
template < typename T1, typename T2 > SJ7>*Sa(u$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j &Ayk*  
  { u6jJf@!ws  
  return t1 / t2; (s{%XB:K  
} Af0E_  
} ; a@,tf'Sr  
Zk}e?Grc  
这个工作可以让宏来做: ?#D@e5Wf  
Z#;ieI\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e= "/oo  
template < typename T1, typename T2 > \ =W !m`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lLtC9:  
以后可以直接用 ^O\tN\g;c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aM.l+D P  
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 m$hSL4 N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O,JthlAV4  
=OO_TPEZ  
kZGhE2np  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /IV:JVT  
Q:VD 2<2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,bmTB ZV  
class unary_op : public Rettype a$t [}D2  
  { _I|wp<R  
    Left l; S_2I8G^A  
public : e@^}y4 C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &[\rnJ?D  
ZVIBmx  
template < typename T > iJrscy-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o ohf))  
      { +bf%]   
      return FuncType::execute(l(t)); |klL KX&  
    } p dnL~sv  
rzaEVXbz1  
    template < typename T1, typename T2 > web&M!-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bJB:]vs$  
      { gYzKUX@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9fl !CG  
    } {Y'_QW1:2  
} ; !FpMO`m  
4 <]QMA0  
e$>5GM  
同样还可以申明一个binary_op }>frK#S  
\wDOE(>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nI_Zk.R  
class binary_op : public Rettype p-KuCobz]  
  { 29Q5s$YD@  
    Left l; R#\8jvv  
Right r; n{' [[2U  
public : }.b[az\T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H V   
6lWO8j^BN  
template < typename T > i,yK&*>JJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $V~%$  
      { Va*Uwy?x/)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s9[v_(W  
    } At bqj?  
dqKTF_+VhA  
    template < typename T1, typename T2 > +Qc^A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p Y>yJ)  
      { Ca1)>1 Vz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u5CT7_#)  
    } &_90E  
} ; ]B,S<*h  
b0t];Gc%b  
H8-,gV  
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 9I.v?Tap  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .cZ&~ N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;_Rx|~!!  
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。 1@nR.v"$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p6HZ2Q:a  
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。。。 RXWjFv~/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e&0B4wVAQ  
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) zw5~|<  
下面是修改过的unary_op Le3S;SY&  
Aoo'i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v\MH;DW^Z  
class unary_op aF;&#TsB  
  { ~l}TlRqL  
Left l; ^c(PZ,/#JB  
  G0(c@FBK  
public : ka>RAr J  
KT g$^"\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /p%K[)T(  
~hxB Pn."  
template < typename T > q]r!5&Z  
  struct result_1 .i=%gg  
  { D{l.WlA.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h |lQ TT  
} ; &^uzg&,;  
5r+0^UAO:J  
template < typename T1, typename T2 > %DV@2rC<  
  struct result_2 S|>Up%{n[  
  { I Mv^ 9T:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x1}q!)e  
} ; q;>BltU  
d#b{4zF"  
template < typename T1, typename T2 > mm{U5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,jt098W  
  { TAAsV#l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [y{ag{  
} Bs1-UI}+  
=)zq %d?i;  
template < typename T > _+Q$h4t   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Asn0&Ys4  
  { Gqia@>T4*N  
  return OpClass::execute(lt(t)); W?l .QQk  
} vfbe=)}[  
K4F!?#  
} ; ~lF lv+,%  
& 9]KkY=  
t~a$|( 9  
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 Q./ lX:  
好啦,现在才真正完美了。 $@Ay0GEI"  
现在在picker里面就可以这么添加了: `-/l$A} U  
(jm.vL&5j  
template < typename Right > ILO+=xU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LQh\j|e9  
  { F d\XDc[g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xXx`a\i  
} h#n8mtt&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。 ;OPCBdr  
Z*TW;h0ZQ3  
_kx  
j0%0yb{-^  
TcP1"wc  
十. bind =Hx~]1  
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。 N*SgP@Bt  
先来分析一下一段例子 hZ'oCRM  
QlS5B.h,  
x ?V/3zW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6_y|4!,:W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3'"M31iA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 op|mRJBq;  
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。 ~4>Xi* B  
我们来写个简单的。 &53#`WgJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <{U{pCT%  
对于函数对象类的版本: t@u\ 4bv  
cV{ZD q  
template < typename Func > `HM3YC  
struct functor_trait n>E*g|a  
  { R_qo]WvR;  
typedef typename Func::result_type result_type; VA%"IAl  
} ; Fkz  
对于无参数函数的版本: B@;)$1-UT  
YEQW:r_h.S  
template < typename Ret > YDNqWP7s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > osd^SnL1/5  
  { I1myuZ  
typedef Ret result_type; _M&.kha  
} ; ob] lCX)  
对于单参数函数的版本: ii;WmE&  
|tg?b&QR  
template < typename Ret, typename V1 > |x6mkSf]ke  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8Wj=|Ow-q  
  { fMQ*2zGu95  
typedef Ret result_type; UC1!J =f  
} ; Ke ?uE  
对于双参数函数的版本: VRX" @uCD  
bS<@Rd{g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Jrk^J6aa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }R1`ThTM  
  { gr 5]5u  
typedef Ret result_type; j>o +}p?3I  
} ; } x.)gW  
等等。。。 vaj66nV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @1F'V'  
0H3T'J%r  
template < typename Func > Q@2tT&eL  
struct func_return _=L;`~=C9e  
  { u!uDu,y  
template < typename T > .UrYF 0  
  struct result_1 gx*rSS?=N  
  { <!9fJFE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \ZFQ?e,d  
} ; s3-ktZ@  
>fye^Tx  
template < typename T1, typename T2 > l;BX\S  
  struct result_2 |"yf@^kdC  
  { S/-7Zo&w+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V./w06;0  
} ; B"PHJj  
} ;  y"\,%.  
w"v'dU^  
}%YHm9)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]VWfdG  
}Hz-h4Z  
template < typename Func, typename aPicker > Q$)|/Y))  
class binder_1 $a\Uv0:xRx  
  { @E}X-r.^f  
Func fn; VK'T[5e  
aPicker pk; b|dCEmFt  
public : *yaX:,'\$  
.gN$N=7<  
template < typename T > VxN64;|=  
  struct result_1 u`pROd/ R5  
  { 8A:^K:Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %%~}Lw  
} ; 4$aO;Z_  
cHL]y0>  
template < typename T1, typename T2 > hRr1#'&  
  struct result_2 Y_@"v#,  
  { [tqO}D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jRG\C=&(x  
} ; $W$# CTM  
ZB[(Tv1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g?~Tguv  
+oy&OKCa  
template < typename T > |WAD $3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~g1, !Wl  
  { PDIclIMS'F  
  return fn(pk(t)); 5ttMua <G?  
} KO|pJ3  
template < typename T1, typename T2 > "W@XP+POAY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C,r`I/;  
  { h4anr7g{  
  return fn(pk(t1, t2)); EF=dXm/\  
} 7"q+"0G  
} ; Q0cY/'>4  
x48'1&m  
7B(bH8  
一目了然不是么? `4%;qLxngP  
最后实现bind 5_)@B]~nM  
h.V]fS  
YN@6}B#1  
template < typename Func, typename aPicker > NLQE"\#a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'e]HP-Y<  
  { OB6J.dF[%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G*\abL  
} ZCQ< %f  
90s;/y(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T|@#w%c''  
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。 Cqgk  
>`89N'lZBm  
十一. phoenix MCeu0e^)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @8nLQh^  
BF36V\  
for_each(v.begin(), v.end(), HK0::6n{  
( 's[BK/  
do_ W7L+8LU;  
[ 4TUtY:  
  cout << _1 <<   " , " ~o@\ n  
] :)p)=c8%  
.while_( -- _1), Iy S"  
cout << var( " \n " ) -|}%~0)/bH  
) 0/\PZX+  
); 't( }Rq@  
{/d4PI7)tK  
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: {7?9jEj  
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 7]|zkjgI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l(%k6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: > BNw  
CE#\Roi x)  
cJ(BiL-uF  
template < typename Cond, typename Actor > 9 g Bjxqm  
class do_while H&X:!xa5  
  { A Jyq>0p  
Cond cd; aDL)|>"Q  
Actor act; [ $l"-*s4  
public : TZ_rsj/t  
template < typename T > x(PKFn  
  struct result_1 3ai (x1%  
  { QCOLC2I  
  typedef int result_type; ja[OcR-tX  
} ; Vkr`17`G  
'{[!j6wt\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y"^yYO  
Di*]ab  
template < typename T > 3J%V%}mD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q2e]3{l3  
  { bj@xqAGl  
  do Q,.By&  
    { 3;*z3;#}  
  act(t); ?7 #7:  
  } 6b?`:$Cw3)  
  while (cd(t)); <EMkD1e  
  return   0 ; =m}TU)4.  
} ^m*3&x8  
} ; E4+b-?PB~  
$$JIBf8  
ll^DY hx}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XHxz @_rw  
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。 v f`9*xF  
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。 H]s4% 9T  
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。 W h| L  
下面就是产生这个functor的类: 7*i }km  
S%kS#U${|  
McjS)4j&.  
template < typename Actor > ,"Tjpdf  
class do_while_actor y%4 Gp  
  { P5xI  
Actor act; q IM  
public : Z>F@n Tzb>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9x=3W?K:,  
S'o ]=&  
template < typename Cond > .Y1bY: =  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2FGx _ Y  
} ; $uCiXDKCq  
XaW4C-D&  
bGN 54{f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OX+hZ<y  
最后,是那个do_ 6lsL^]7  
*>k!hq;j  
$A`xhh[  
class do_while_invoker !.EcP=S  
  { )1f+ld%R  
public : o/cr{>"N  
template < typename Actor > nq' M?c#E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R:A'&;S  
  { I!0JG`&  
  return do_while_actor < Actor > (act); HA!t$[_Ve  
} 0Uw ^FcW  
} do_; WSLy}@`Vx  
!h CS#'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UfR~%p>K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  %[`a  
最后来说说怎么处理break和continue 3_W{T@T  
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。 s~J=<)T*6  
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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