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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w nQy   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xgkCN$zQ`  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, V{q*hQd_3  
DOFW"SpE  
i={4rZOD^  
ZDp^k{AN9a  
  class filler WW6-oQs_#*  
  { V*2 * 5hx  
public : |"%OI~^%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >iK LC  
} ; .L%pWRxA[  
,38M6yD  
3$P  
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: acUyz2x  
"m6G;cv  
mDv<d=p!  
@f|~$$k=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $`\qY ^.(  
[9 :9<#?o^  
%rrD+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OIw[sum2  
bw/mF5AsW  
qHyOaK Md  
a[j]fv*6  
二. 战前分析 H<ovIMd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c'VCCXe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 F|!=]A<  
9mXmghoCO  
vyWx{ @  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jz;{,F  
  /* --------------------------------------------- */ FwB xag:u  
vector < int *> vp( 10 ); <v_Wh@m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CXz9bhn<4  
/* --------------------------------------------- */ FcZ)^RQ4G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); reYIF*  
/* --------------------------------------------- */ hMS:t(N{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZR|s]'  
  /* --------------------------------------------- */ :?z @T[-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u-jc8W`Zd  
/* --------------------------------------------- */ B+R|fQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z]2z*XD  
nB :iG  
{hf_Xro&  
m*)jnd XY  
看了之后,我们可以思考一些问题: rbv  
1._1, _2是什么? J~`!@!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3rN}iSF^  
2._1 = 1是在做什么? L_:~{jV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &Y9%Y/Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %1GKN|7  
r+#g  
]Y->EME:W  
三. 动工 :TKx>~`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XrMw$_0)  
K+L9cv4 |*  
+G!# /u1  
!J{[XT  
template < typename T > vg X7B4  
class assignment z$g__q-  
  { k[<i+C";  
T value; s{X+0_@Q  
public : 4T$jY}U  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6q0)/|,@  
template < typename T2 > H0lW gJmi|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OU]"uV<(  
} ; >bhF{*t#;y  
h?4EVOx+  
TL$w~dY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `RURC"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &E!m(|6?+  
?/,V{!UTtq  
<pG 4 g  
h5aPRPUg  
  class holder gth_Sz5!#  
  { zt|1tU:  
public : tOk=m'aUK  
template < typename T > Abmi=]\bx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )`W|J%w+  
  { MX!N?k#KhP  
  return assignment < T > (t); [?,+DY  
} #\xy,C'Y  
} ; 4v5qK  
SjA'<ZX>TM  
QiVKaBS8  
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: u~'_Uqp  
,}>b\(Lk  
  static holder _1; \>j@! W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |VyN>&r~6  
%|R]nB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1`Bhis9X8  
而不用手动写一个函数对象。 KNP^k$=)3c  
:y{@=E=XSC  
hQ L@q7tUr  
@l_rB~  
四. 问题分析 ?e+y7K}"]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 JH2-'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PuBE=9,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HG5E,^1n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `!ja0Sq]U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w; f LnEz_  
JV !F<  
五. 问题1:一致性 7fT_]H8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +^rt48${ y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j/ARTaO1]"  
%(\et%[]  
struct holder pVjOp~=U  
  { 0Uk;&a0s  
  // {irl}EeyC  
  template < typename T > :V)=/mR  
T &   operator ()( const T & r) const FiXE0ZI$0q  
  { Z)u_2e  
  return (T & )r; AuBBSk8($  
} 00Ye ]j_  
} ; 9r8bSV3`  
a?W<<9]  
这样的话assignment也必须相应改动: {G|= pM\'  
H:16aaMn(  
template < typename Left, typename Right > .NF3dC\  
class assignment { "f} }}l  
  { mD?={*7%  
Left l; {HVsRpNEf  
Right r; |F ~U  
public : "p>kiNu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Te^_gdf  
template < typename T2 > Je K0><  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8ux  
} ; o7v9xm+  
;_=dB[M  
同时,holder的operator=也需要改动: m^tf=O<  
%~lTQCPE  
template < typename T > zmFKd5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3JF" O+@  
  { UH5A;SrTqR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O;(n[k  
} ~Hb0)M@y7  
ZJjm r,1  
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。 Vk1 c14i>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZRa~miKyM  
GgvMd~  
return l(rhs) = r; wu} Zu  
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。 %=vU Z4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iVM% ]\  
)Tn(!.  
template < typename Tp > Y)AHM0;g  
class constant_t gm: xtN  
  { "Z-YZ>2  
  const Tp t; axkNy}ct  
public : NV2$ >D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OuPfB  
template < typename T > P@Pe5H"o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'H1k  
  { .;:dG  
  return t; Z,, qmwd  
} u6*0% Km  
} ; ~(.&nysZ-  
GM0pHmC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tRTJQ  
下面就可以修改holder的operator=了 0\o5+  
qcBamf  
template < typename T > *OY Nx4k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (Ii+}Mfp  
  { e{ZS"e`!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^8g<>, $  
} S$GWY^5}{  
[](] "r  
同时也要修改assignment的operator() C'joJEo  
19\ V@d^  
template < typename T2 > i6:O9Km  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7{OD/*|  
现在代码看起来就很一致了。 a#/~rNRY  
6lQP+! EF  
六. 问题2:链式操作 RJD(c#r$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6eK7Jv\K  
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。 m P./e8  
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*>gG{3;  
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。 {"*gX&;~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (S63:q&g  
VzuU 0  
template < typename T > f(c#1AJE53  
struct result_1 mqQC`Aqx:  
  { >ZnnGX6$(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N >];xb>  
} ; >\s+A2P  
~HUO$*U4<  
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: _6\"U5*Y  
nX+c HF  
template < typename T > 3?wL)6Uj8J  
struct   ref xGw|@d  
  { GrM`\MIO  
typedef T & reference; i#Z#(D `m  
} ; f"G-',O<  
template < typename T > (U|WP%IM'  
struct   ref < T &> Ap<j;s4`  
  { Ce@"+k+w  
typedef T & reference; e,@5`aYHM@  
} ; bxAHzOB(\  
7$JE+gL/7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {$_Gjv  
mFuHZ)iQG  
template < typename T > i[ n3ILn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }^*m0`H  
  { tAS[T9B  
  return l(t) = r(t); -N1X=4/fg  
} {6>:= ?7]R  
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。 Pt7yYl&n7^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _j\ 8u`^n  
AXPdgo6  
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 PED5>90  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X[1w(dU[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ##yH*{/&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U %aDkC+M  
最后的布局是: RnUud\T/  
                Add D'"l%p  
              /   \ Ak@y"!wnM  
            Divide   5 xc1-($Q,  
            /   \ u 236a\:  
          _1     3 3^Z@fC  
似乎一切都解决了?不。 /wJocx]vQ  
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。 c/-PEsk_TP  
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。 l\{r-F N  
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: q.d qr<  
cbv%1DT3  
template < typename Right > }?,Eb~q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X GDJCN  
Right & rt) const v2f|%i;tq  
  { /k=k rAz.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (iu IeJ^Z  
} 'M% uw85  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wf-Pa9  
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。 Y]+KsiOL  
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。 -;&-b>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。 }_9yemP  
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。 ~{{@m]P  
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? 0Q:l,\lY  
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: W-4R;!42  
Eyg F,>.4  
template < class Action > c^}DBvG,  
class picker : public Action Ca#T?HL  
  { 3u1\zse  
public : !~ZAm3GwL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +Al* MusS  
  // all the operator overloaded ic?(`6N8  
} ; U/>l>J5  
W%< z|  
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。 [yDOv Q[  
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: 6:`4bo  
(Iv*sd *  
template < typename Right > !w:pb7+G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {R5_=MG  
  { kQO5sX$;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DWk2=cO  
} <ua! ]~  
.}iRe}=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MQl GEJ  
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。 >xIb|Yp)&  
5ih5=qX  
template < typename T >   struct picker_maker B1z7r0Rm,  
  { G%SoC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #[sJKW  
} ; ,? V YrL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > agnEYdM_  
  { p+^K$w^Cs  
typedef picker < T > result; hCB _g  
} ; Ny]]L  
3PaMq6Ca  
下面总的结构就有了: /7K7o8g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Bh()?{q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GCp90  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3tCT"UvTD  
至此链式操作完美实现。 v'SqH,=d  
Ba9"IXKH  
+D M,+{}  
七. 问题3 %=i/MFGX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P&AaD!Qn  
e J:#vX86  
template < typename T1, typename T2 > {5JYu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qex::Qf  
  { Eg$Er*)h8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7}vx]p2  
} =T#?:J#a  
@Zfg]L{Lr  
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: d@{#F"o  
SHqz &2u  
template < typename T1, typename T2 > N`7+] T  
struct result_2 L:Me  
  { ^[1Xl7)`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \d QRQL{LL  
} ; s~g]`/h$r  
U DHMNubB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #kAk d-QY6  
这个差事就留给了holder自己。 -8&P1jrI  
    .zvvk  
J&;' gT  
template < int Order > *N%)+-   
class holder; N7Kkz /  
template <> F& ['w-n%  
class holder < 1 > /5Xt<7vm8  
  { KqWO9d?w.  
public : Q-||A  
template < typename T > |O[ I=!  
  struct result_1 0t)5KO  
  { ]v0=jm5A  
  typedef T & result; K(_8oB784  
} ; Hx ojxZwm  
template < typename T1, typename T2 > 6V-JyTcxGI  
  struct result_2 ;:P} s4p  
  { 3+V.9TL'a  
  typedef T1 & result; W(PNw2  
} ; AnQUdU  
template < typename T > ?r^>Vk}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *ub"!}$st  
  { %`]fZr A]#  
  return (T & )r; K#]FUUnj=  
} ]9hhAT44  
template < typename T1, typename T2 > /rv=ml pRL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (^^}Ke{J  
  { c5t7X-LB  
  return (T1 & )r1; 4J$dG l#f  
} `&SBp }W}  
} ; <Mf(2`T  
rnXoA, c/  
template <> -nnAe F  
class holder < 2 > g>_d,#F  
  { i[PksT#p  
public : 1"U.-I@  
template < typename T > nT@FS t  
  struct result_1 I6[=tB  
  { EK zYL#(i  
  typedef T & result; =_`cY^ib+  
} ; 8lF:70wia  
template < typename T1, typename T2 > Z xR  
  struct result_2 Qz([\Xx:  
  { ;%O>=m'4  
  typedef T2 & result; r& nE M6  
} ; 6o]>lQ}  
template < typename T > x.>[A^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5h p)Z7  
  { JiRfLB  
  return (T & )r; mlbSs_LT^  
} tdnd~WSR  
template < typename T1, typename T2 > \7 }{\hY-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'BNZUuUl  
  { 3 /LW6W|  
  return (T2 & )r2; 6?= ^8  
} Tywrh9[  
} ; g715+5z[  
~0 Mw\p%}  
_&PF(/w  
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> >。 _cQhT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9f$3{ g{m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {EVHkQ+o  
CMHg]la  
return l(i, j) = r(i, j); p\r V6+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @<44wMp  
Z^GXKOeq  
  return ( int & )i; h($Jo  
  return ( int & )j; M.KXDD#O  
最后执行i = j; !-q)9K?  
可见,参数被正确的选择了。 q8 Rep  
9a{9|p>L  
(h% xqXs  
ib~EQ?u{  
gBo~NLrf  
八. 中期总结 ^Rmrre`uU  
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: N1X;&qZDd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z2OXCZ*/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2 m2$jp0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {)& b6}2h  
p *GAs C  
q:G3y[ P  
+!"7=?}  
TXfG@4~kC  
9,0}}3J  
九. 简化 5!7vD|6  
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。 }xytV5a^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 61`tQFx,  
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: "S3U]zw0_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _)^`+{N<  
  +-*/&|^等 ;e\K8*o  
2. 返回引用。 IYB;X  
  =,各种复合赋值等 }r:8w*4 7  
3. 返回固定类型。 )Tad]Hd"W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c/`Rv{ *'o  
4. 原样返回。 mv1|oFVW  
  operator, Kg#s<#h  
5. 返回解引用的类型。 :w:ql/?X  
  operator*(单目) aN~x3G  
6. 返回地址。 anFl:=  
  operator&(单目) /5C>7BC  
7. 下表访问返回类型。 +!<{80w  
  operator[] YPS,[F'B.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8YkCTJfBGu  
  operator<<和operator>> #5_pE1  
mJS-x-@  
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。 -|_io,eL;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fo&ecWhw  
gBE1a w;  
template < typename Left > <& =3g/Y  
struct value_return J*]JH{  
  { E1Rz<&L  
template < typename T > M pLn)  
  struct result_1 .;NoKO7)  
  {  h]?[}&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ((tWgSZ3  
} ; "gq _^&  
L&qY709  
template < typename T1, typename T2 > Oa -~}hN  
  struct result_2 lK #~lC  
  { [300F=R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9XW[NY#)#  
} ; Xe\,:~  
} ; kF7`R4Sz  
,4kipJ!,yK  
QlWkK.<Z3_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T( sEk  
5fud:k  
下面我们来剥离functor中的operator() gPr&9pHU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $ iU~p  
;q" ,Bs  
return l(t) op r(t) > V%3w7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vX"jL  
return op l(t) gj1l9>f>]a  
return op l(t1, t2) 1A/li%  
return l(t) op D[CEg2$y  
return l(t1, t2) op &6@e9ff0  
return l(t)[r(t)] vKNxL^x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?iNihE  
s&Qil07 Vl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: QD*(wj  
单目: return f(l(t), r(t)); -vBk,;^>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,v*<yz/  
双目: return f(l(t)); ED R*1!d  
return f(l(t1, t2)); d)jX%Z$LC  
下面就是f的实现,以operator/为例 o$bD?Zn  
8:4`q 9  
struct meta_divide h_ J|uu  
  { j=TG&#e  
template < typename T1, typename T2 > XX'Rv]T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K iG/XnS  
  { [[d@P%X&  
  return t1 / t2; qVmG"et'J  
} iC\t@BVS  
} ; )ia$pe s  
WJ(E3bb  
这个工作可以让宏来做: Vr%!rQ  
cy4V*zwp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vxx7aPjC  
template < typename T1, typename T2 > \ ' C|yUsBC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a+{95"4  
以后可以直接用 K>fY9`Whm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @ei:/~y3  
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 +Ek('KOF  
(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。。。) IDr$Vu4LCW  
[:\8Ug8  
.6#Y- iJqc  
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 ;l'kPUv([  
,c'a+NQ_t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ](H vx  
class unary_op : public Rettype B%d2tsDw  
  { B~2\v%J  
    Left l; _Vxk4KjP5  
public : v_Y'o _  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j=,]b6(  
WgQ6EV`  
template < typename T > 3RTraF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [XP3  
      { rnC u=n  
      return FuncType::execute(l(t)); cYMlc wS  
    } :N([s(}!$2  
7A[`%.!F6  
    template < typename T1, typename T2 > Bn_@R`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _jCjq   
      { /R44x\nhr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [{!5{k!  
    } 1p9+c~4l:  
} ; xkzC+ _A  
bbO1`b-  
|k^ *  
同样还可以申明一个binary_op 4?{e?5)  
"|l-NUe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,:QDl  
class binary_op : public Rettype BnLWC  
  { N2^B  
    Left l; saaN$tU7  
Right r; 0jN?5j  
public : K q0!.455  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c 0%%X!!$  
W!BIz&SY:-  
template < typename T > JH0L^p   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W}U-u{Z  
      { 9 6'{ES9D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V+kU^mI  
    } ^l\^\ >8  
8+ <vumnw  
    template < typename T1, typename T2 > e.|_=Gd2/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sy<s/x^`  
      { 4W''j[Y/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,,>b=r_r&  
    } V5{^R+_)Ya  
} ; 8Dq;QH}  
0FV?By  
LGm>x  
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 -a[] #v9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &m6x*i-5\f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 75V?K  
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。 >9.xFiq<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fscAG\>8  
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。。。 5/O;&[lYy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?X.MKNbp  
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) bvM a|;f1  
下面是修改过的unary_op 3:h9cO/9  
B|Rnh;B-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |E)Es!dr  
class unary_op +89s+4Jn  
  { ;_lEu" -  
Left l; #~r+   
  ji[O?  
public : o0p%j4vac  
-m:i~^ u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :_q   
v^h \E+@  
template < typename T > oO4 Wwi  
  struct result_1 I"]5B  
  { 2>3gC_^go  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D %`64R  
} ; %7PprN0>  
2@ >04]  
template < typename T1, typename T2 >  h7-!q@  
  struct result_2 *@q+A1P7@  
  { nL+*-R!R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \ :8eN}B  
} ; BHE((3  
N;A #3Ter  
template < typename T1, typename T2 > pHFh7-vj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g< cR/  
  { `MgR/@%hr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zv]-(<B  
} )*I=>v.Jq  
dUtxG ~9  
template < typename T > 8z^?PZ/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "msCiqF{z  
  { nu] k<^I5|  
  return OpClass::execute(lt(t)); <_ 02)6j  
} r3l}I 6  
bh&,*Y6=  
} ; @^y/V@lDm  
*hAeA+:  
G qI^$5?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2hV#3i  
好啦,现在才真正完美了。 {4 !%'~  
现在在picker里面就可以这么添加了: 22\Buk}?  
FDaHsiI:  
template < typename Right > C+Wb_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "aN<3b  
  { GdavCwJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jK#y7E  
} . *>LD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 OE-$P  
X6 ~y+ R  
mD:d,,~  
:4h4vp<  
i+yqsYKO  
十. bind p#O#M N*  
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。  O+1 e  
先来分析一下一段例子 +vkqig  
5n r}5bum  
lnW/T--  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sJX/YGHt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >U^AIaW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !arcQ:T@G  
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。 YWeEvo(,=  
我们来写个简单的。 +~=>72/r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p 8BAan3  
对于函数对象类的版本: g# :|Mjgh  
{a9Z<P  
template < typename Func > ??{(.`}R~  
struct functor_trait !o*BRR*  
  { 6)P~3 C'  
typedef typename Func::result_type result_type; fcb:LPk;  
} ; Tfhg\++u  
对于无参数函数的版本: qt}vM*0}V  
} 1w[G;$  
template < typename Ret > A6}M F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *Xt#04_  
  {  r_]wa  
typedef Ret result_type; \~Zj](#  
} ; 71cc6T  
对于单参数函数的版本: BnqAv xX  
=2bW"gs I  
template < typename Ret, typename V1 > je.jui"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (`4^|_gw  
  { Kwfrh?  
typedef Ret result_type; WUAjb,eo  
} ; knpb$eX4  
对于双参数函数的版本: X#5dd.RR  
_< 69d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YWM$%   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GC H= X  
  { Mq42^m:qe  
typedef Ret result_type; Gp$[u4-6M6  
} ; nTY`1w.;  
等等。。。 N2;T\xx,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |A 7Yv  
:D-d`OyjG>  
template < typename Func > Ka2U@fK"  
struct func_return `8\pihww  
  { @fT*fv   
template < typename T > p{!aRB%  
  struct result_1 NaG1j+LN  
  { ZP*Hx %U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SS O$.rp  
} ; k\Oy\z@  
):&A\nb  
template < typename T1, typename T2 > >9F,=63A  
  struct result_2 DyG3|5s1R  
  { 8;p6~&).C~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uwQ{y>SG  
} ; !li Q;R&  
} ; :^3MN  
6YrkS;_HS  
.Q?cNSWU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5)V J  
)& %X AW{  
template < typename Func, typename aPicker > [f.[C5f%"'  
class binder_1 (p68Qe%OuG  
  { Lh"Je-x<<  
Func fn; @= 6}w_  
aPicker pk; 3w ?)H  
public : c>!>D7:7  
>t'/(y  
template < typename T > ]0xbvJ8oK  
  struct result_1 [xk1}D  
  { Ws4aCH1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W )q^@6[d  
} ; rYeFYPS  
rcq(p (!  
template < typename T1, typename T2 > g$?B!!qT  
  struct result_2 s41<e"  
  { wX#=l?,K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8~EDmg[  
} ; +=|Q'V  
n O$(\ z)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U[c,cdA  
x<P$$G/  
template < typename T > c3P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h;^h[q1'  
  { 7w|W\J^7r  
  return fn(pk(t)); Bb]pUb  
} {]] nQ  
template < typename T1, typename T2 > qeBfE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @?3u|m |Z  
  { (# eB %  
  return fn(pk(t1, t2)); Bg"b,&/^u  
} @YU}0&  
} ; ~ra2Xyl  
2hw3+ o6  
=YB3^Z  
一目了然不是么? '+Gt+Gq+  
最后实现bind Y@TZReb  
+0.$w  
O%tlj@?  
template < typename Func, typename aPicker > jWiB_8- 6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =JOupw  
  { -mO[;lO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iwJBhu0@#  
} E%3WJ%A  
6BFtY+.y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8K]fw{-$L  
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。 ><TuL7+  
c|:H/Y2n|  
十一. phoenix MH?|>6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PD$ay^Y  
2l{g$44  
for_each(v.begin(), v.end(), dU3UCD+2y  
( R6h(mPYA  
do_ 8PDt 7 \  
[ 9&g//JlD  
  cout << _1 <<   " , " p` B48TW  
] 'vhgR2/  
.while_( -- _1), Ua,Lg.z  
cout << var( " \n " ) k5$_Q#  
) J1 a/U@"  
); Ii,e=RG>  
{|^9y]VFu  
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: Um4 }`  
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 I6M 7xn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GW ?.b_6*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *["9;_KD  
YnNB#x8|  
UVUbxFq:  
template < typename Cond, typename Actor > !Jh-v  
class do_while G>M# BuU  
  { Vu*yEF}  
Cond cd; &AU%3b  
Actor act; ` *&*jdq&i  
public : PnFU{N  
template < typename T > Nw+0b4{  
  struct result_1 S?D|"#-,  
  { pez[qs  
  typedef int result_type; 6U @3 xU`  
} ; %?<C ?.  
<[Q#}/$"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (VO) Q  
w_ kHy_)  
template < typename T > q^JJ5{36e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {e/12q  
  { n (C*LK  
  do ]-bA{@tP.  
    { .LIEZ^@  
  act(t); 0 oEw1!cY  
  } Agl5[{]E  
  while (cd(t)); (WVN*OR?  
  return   0 ; " nq4!  
} m[LIM}Gu  
} ; rG:IS=  
*%:p01&+  
ZC_b`q<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c;xL.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 d}EGI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 VSx[{yn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1U;je,)  
下面就是产生这个functor的类: |[>`3p"&  
|n \HxU3  
MQ$[jOAqP  
template < typename Actor > H2BD5  
class do_while_actor 9b``l-rO  
  { qmdl:J|?  
Actor act; }9/30  
public : `l9Pk\X[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s_hf,QH  
U?[a@Hj{  
template < typename Cond > }W#Gf.$6C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kUUN2  
} ; E b-?wzh  
MG*#-<OV.  
^+F@KXn L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <K=:_  
最后,是那个do_ O"<D0xzF?  
X-|`|>3E  
$z1u>{  
class do_while_invoker 7m~+HM\  
  { Uq<c+4)5  
public : }y(1mzb  
template < typename Actor > o|>2X[T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 94=Wy-  
  { zy(sekX;  
  return do_while_actor < Actor > (act); k:Da+w_'1  
} "A~\$  
} do_; awB1ryrOF  
89v9BWF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DxdiXf[j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j5Vyo>  
最后来说说怎么处理break和continue :7K cD\fCj  
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。 \zR@FOl`q  
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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