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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O?X[&t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {]+t<  
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, Mq$K[]F  
ULAr!  
eMRH*MyD  
B`mJT*B[  
  class filler 5(H%Ia  
  { upuN$4m&{  
public : bvtpqI QZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _H]^7`;  
} ; ]"_c-=  
}AS/^E  
5z_d$.CIc  
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: 5VV}wR  
0<%$lr  
g[G /If  
^0.8-RT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); es*$/A  
Dylm=ZZa  
F_*']:p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W q<t+E[  
,Iyc0  
.j:,WF<"l5  
FPYk`D  
二. 战前分析 tkctwjD  
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。 /Q3>w-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 ~W21%T+  
|4mvB2r  
=#u4^%i)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -i8KJzPL f  
  /* --------------------------------------------- */ `0NU c)`  
vector < int *> vp( 10 ); /u$'=!<b;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ==[(Mn,%d  
/* --------------------------------------------- */ J|BElBY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^^V3nT2rR3  
/* --------------------------------------------- */ 4<-Kd~uL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eS!]..%y  
  /* --------------------------------------------- */ 6o^>q&e}%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -{0Pq.v  
/* --------------------------------------------- */ |E >h*Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K+`GVmD  
NTt4sWP!I  
i pn-HUrE@  
aLh(8;$  
看了之后,我们可以思考一些问题: .u)KP*_  
1._1, _2是什么? t,9+G<)>H  
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。 2V@5:tf  
2._1 = 1是在做什么? *5PQ>d G  
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。 naaKAZ!S  
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。 |<c9ZS+  
,7s>#b'  
w<H Xe  
三. 动工 qO"QSSbZqQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G^ GIHdo  
U(f@zGV  
i W6O9 ~  
?1ey$SSU]  
template < typename T > `NQ  
class assignment futYMoV  
  { %AO6 =  
T value; >\1twd{u]  
public : E,m|E]WP  
assignment( const T & v) : value(v) {} pX_  
template < typename T2 > Dd1k?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <~dfp  
} ; QG*hQh  
aA4RC0'  
iAH,f5T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t5E$u(&+'B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :XY%@n  
~Fb@E0 }!  
|X=p`iz1&  
:\~>7VFg  
  class holder 4dbX!0u1l  
  { ,?yjsJd.  
public : tCrEcjT-  
template < typename T > 0Ye/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0hoMf=bb$  
  { d`= ~8`  
  return assignment < T > (t); 1vo3aF  
} (n kg  
} ; Tg^8a,Lt  
K.yc[z)un  
eI ( S)q  
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: 2-'_Nwkl*  
>IS4  
  static holder _1; _-vlN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6{5T^^x?<  
'yCVB&`b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FC+-|1?C  
而不用手动写一个函数对象。 Ou1kSG|kM  
$?F_Qsy{d  
IrZjlnht  
RP2$(%  
四. 问题分析 O.FTToh<  
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。 g ba1R  
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。 rCa]T@=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3YLK?X8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h1q 3}-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #v(As) 4^  
DTC IVLV  
五. 问题1:一致性 {qHQ_ _Bl  
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?| YQD `4ND  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X}'rPz\Lu  
HB p??.r  
struct holder # fF5O2E'3  
  { ?xwi2<zz  
  // y" H5>  
  template < typename T > .*N,x(V  
T &   operator ()( const T & r) const }uMu8)Q  
  { =EVB?k ,  
  return (T & )r; OF*E1B M  
} D% *ww'mt0  
} ; R7IFlQH%  
s[7$%|~W  
这样的话assignment也必须相应改动: h*^JFZb  
]A[}:E 5}  
template < typename Left, typename Right > M+")*Opq  
class assignment Wg%]  
  { r } Wdj  
Left l; cl`kd)"v  
Right r; /mJb$5=1  
public : \ 3E%6L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \#biwX  
template < typename T2 > 5 xr2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JQ ?8yl  
} ; 15_"U+O(/  
@B0fRG y  
同时,holder的operator=也需要改动: @8\0@[]  
v3[ZPc;;  
template < typename T > Ew]&~:$Ki  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LntRLB'  
  { '\QJ{/JV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T=w0T-[f  
} YP!}Bf  
GF@` ~im  
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。 ug}u>vQ>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1WaQWZ:=  
dgQ<>+9]6  
return l(rhs) = r; @RB^m(> 5  
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。 !gyW15z'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '~yxu$aK  
z*VK{O)o  
template < typename Tp > 6GAEQ]  
class constant_t Y, Lpv|  
  { WTD86A  
  const Tp t; k3LHLJZ#  
public : YO.ddy*59  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0 {d)f1  
template < typename T > &9gI?b8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UH&1QV  
  { kb$Yc)+R4  
  return t; 'ym Mu}q  
} PQi(Oc  
} ; V,Bol(wY  
Z[ !kEW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bOYM-\ {y  
下面就可以修改holder的operator=了 dM}c-=w`  
u=PLjrB~}  
template < typename T > L8E4|F}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >`WQxkpy  
  { - ]/=WAOK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wt5pK[JV  
} uCt?(E>  
g9Dynm5  
同时也要修改assignment的operator()  ^[I> #U  
3it*l-i\  
template < typename T2 > !F ?j'[s8]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z2R?GQ5 A  
现在代码看起来就很一致了。 %Ze7d&  
(uHyWEHt  
六. 问题2:链式操作 _^?_Vb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nql{k/6  
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。 3 %BI+1&T_  
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。 F1}d@^K 7d  
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。 o]]tH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m+dQBsz\  
g^:`h VV  
template < typename T > RHd no C  
struct result_1 1LSD,t|  
  { ,9KnC=_y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $qpW?<>,0  
} ; lQgavP W!  
2.{zf r  
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: vytO8m%U  
7#&Q-3\:  
template < typename T > y9T 5  
struct   ref wU/fGg*M2  
  { <}xgp[O  
typedef T & reference; :v45Ls4J  
} ; $WRRCB/A6  
template < typename T > %b h: c5  
struct   ref < T &> <Pf4[q&wM  
  { # dUi['  
typedef T & reference; Q"!GdKM  
} ; lkp$rJ#6  
`.~*pT*u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zDm3 $P=  
E&"V~  
template < typename T > >CcDG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c[3x>f0  
  { `PLax@]2  
  return l(t) = r(t); XE0b9q954  
} re4z>O*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F *U.cJ%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =pj3G?F#  
6xr%xk2E  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;S&anC#E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2H] 7=j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F U L'=Xo  
最后的布局是: ^P.U_2&  
                Add ".pQM.T  
              /   \ 1(i%nX<U  
            Divide   5 AnE] kq u  
            /   \ ~XXNzz ]?  
          _1     3 JCB3 BZg7&  
似乎一切都解决了?不。 [T3%Xt'4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4 B[uF/[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =RM]/O9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WXf[W  
LF{8hC[  
template < typename Right > m}beT~FT_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^mut-@ N9  
Right & rt) const !F Zg' 9  
  { C0^r]^$Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $EdL^Q2KAy  
} fU.z_ T[@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (_N(K`4#W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U9\w)D|+eE  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 D deKZ)8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]Ee$ulJ02  
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。 eT2Tg5Etc  
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? #op0|:/N  
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: ?5% o-hB|  
n-GoG(s..b  
template < class Action > lG[j,MDs  
class picker : public Action oe=1[9T"  
  { [CAFh:o  
public : )g^O'e=m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <a+ @4d;  
  // all the operator overloaded B <G,{k  
} ; w)R5@ @C*  
s._,IW;   
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。 g">^#^hBE  
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: {=,I>w]T|W  
+KTHZpp!c2  
template < typename Right > .jbxA2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CFoR!r:X  
  { r&F 6ZCw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4`o<e)c3  
} \0e`sOS`L  
{=U*!`D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S C}@eA'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D '% O<.m  
R$Qhu xT|  
template < typename T >   struct picker_maker g`2O h5dA  
  { e;|$nw-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XBcbLF  
} ; B)P]C5KRD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v5{2hCdt  
  { Ef@Et(f_mQ  
typedef picker < T > result; Uaj_,qb(  
} ; .F$cR^i5u  
<29K! [  
下面总的结构就有了: Jy('tfAHp  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 e:rbyzf#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]8'PLsS9<w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t4hc X[  
至此链式操作完美实现。  &Du S*  
T_9o0Qk  
=u.23#.  
七. 问题3 {/,AMJ<:G]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _~F 0i?  
=)w#?DGpj  
template < typename T1, typename T2 > wAL}c(EHO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a#9pN?~  
  { p|BoEITL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %E [HMq<H  
} U: )Gc  
k7cY^&o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^oW{N  
zW)Wt.svP  
template < typename T1, typename T2 > RU>qj *e  
struct result_2 _w'_l>I  
  { !*?9n ^PaF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @tJic|)x  
} ; O,NVhU7,  
>Ml5QO$*.q  
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? *{\))Zmhd  
这个差事就留给了holder自己。 (<e<Q~(  
    i1bmUKZ8'L  
#ZP;] W  
template < int Order > D`Ka IqLz  
class holder; &H+n0v  
template <> ' d?6 L  
class holder < 1 > 7lKatk+7K  
  { "I9r>=  
public : ~mMTfC~9  
template < typename T > >6)|># Wi  
  struct result_1 lJT"aXt'M  
  { 7;&,L H  
  typedef T & result; Sn' +~6i  
} ; L1y71+iqU  
template < typename T1, typename T2 > "{Y6.)x  
  struct result_2 8N3y(y0  
  { rI6+St  
  typedef T1 & result; %hdjQIH  
} ; 2Vw2r@S/  
template < typename T > 'G>9iw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \wK4bvUrX  
  { VYt<j<ba  
  return (T & )r; m^,VEV>  
} M* {5> !\  
template < typename T1, typename T2 > Z/|=@gpw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :3b02}b7  
  { dep"$pys>  
  return (T1 & )r1; j0(jXAc;UB  
} rUAt`ykTmN  
} ; k]`-Y E  
M.:JT31>1  
template <> =);@<Jp  
class holder < 2 > j['B9vG  
  { Z_ Y'#5o#  
public : l\uNh~\  
template < typename T > x($Djx  
  struct result_1 uU^iY$w  
  { Xil;`8h  
  typedef T & result; Wcm8,?*  
} ; {Qn{w%!|  
template < typename T1, typename T2 > HPJHA ,  
  struct result_2 LIQ].VxIs  
  { s{j A!T}  
  typedef T2 & result; ;-;lM6zP  
} ; gU NWM^n  
template < typename T > P|]r*1^5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BBv+*jj  
  { Chx+p&!  
  return (T & )r; ;oDr8a<A  
} %qTIT?6'  
template < typename T1, typename T2 > EbVva{;#$;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i" )_Xb_1  
  { nj0]c`6rN@  
  return (T2 & )r2; siT`O z|,  
} G#^0Bh&  
} ; kRBO]  
3wcF R0f  
Dg{d^>T!_x  
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> >。 N^@:+,<3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5Dz$_2oM3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9cU9'r# h  
x{tlC}t  
return l(i, j) = r(i, j); dM P'Vnfj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GG +T-  
CH;U_b  
  return ( int & )i; ^w2 HF  
  return ( int & )j; n;Q8Gg2U  
最后执行i = j; cCNRv$IO\  
可见,参数被正确的选择了。 ;gD\JA  
SW'eTG  
Au}l^&,zN  
+oq<}CNr{  
x;\/Xj ;  
八. 中期总结 )5gj0#|CG@  
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: 7')W+`o8eL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,]W|"NUI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 evYn}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J%M [8  
:."oWqb)  
)|^8`f  
0K26\1  
H:~u(N  
rDa{Ve  
九. 简化 & d2 `{H  
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。 't0M+_J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fwV2b<[  
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: 79exZ7|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ahy6a,)K~  
  +-*/&|^等 y$SUYG'v  
2. 返回引用。 |5O>7~Tp  
  =,各种复合赋值等 $~W5! m  
3. 返回固定类型。 &} `a"tYr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =!xX{o?64  
4. 原样返回。 q CYu@Ho  
  operator, 3}F>t{FDk  
5. 返回解引用的类型。 El;"7Qn  
  operator*(单目) <r$h =hM  
6. 返回地址。 g=Vu'p 3u  
  operator&(单目) $Th)z}A}EA  
7. 下表访问返回类型。 $T^q>v2u  
  operator[] &ah%^Z4um  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oW 6Hufu+o  
  operator<<和operator>> =DD KGy.g  
nReld :#T  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vZ"gCf3#?3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }$'_%,  
E5M/XW\E6  
template < typename Left > !$oa6*<1  
struct value_return t'@mUX:-A  
  { J ~3m7  
template < typename T > t^FE]$,  
  struct result_1 VN!nef  
  { FpA t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V<jj'dZfW  
} ; J&,hC%]  
%oTBh*K'o  
template < typename T1, typename T2 > x5BS|3W$a  
  struct result_2 X3 kFJ{  
  { Opcszq5n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TnK<Wba  
} ; %HoD)OJe  
} ; 5)lcgvp  
1p$(\  
"8ellKh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kaB|+U9^  
o /[7Vo  
下面我们来剥离functor中的operator() iBSg`"S^]C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ] h(Iun  
2a eH^:u  
return l(t) op r(t) /}8Au$nA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,.cR@5qI  
return op l(t) _G/ R;N71  
return op l(t1, t2) UNa "\  
return l(t) op 1J"I.  
return l(t1, t2) op !ZH "$m|  
return l(t)[r(t)] $sda'L5^p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #NYnZ^6e  
dR1IndZl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *YvtT (Gt  
单目: return f(l(t), r(t)); ;'8P/a$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d\]KG(T  
双目: return f(l(t)); @ztT1?!e  
return f(l(t1, t2)); LkS tU)  
下面就是f的实现,以operator/为例 eTvjo(Lvx  
ZZI} Ot{  
struct meta_divide +u0of^}=  
  { @Xl(A]w%!  
template < typename T1, typename T2 > s.i9&1Y-!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WF~BCP$OR  
  { z}u`45W+  
  return t1 / t2; w a(Y[]V  
} ISs&1`Y  
} ; S*h^7?Bu  
%"A8Af**I  
这个工作可以让宏来做: >,]a>V  
N wk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )- &@ 8`  
template < typename T1, typename T2 > \ t,|Apl]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O@a OKk  
以后可以直接用 &'W7-Z\j-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?j.a>{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q!@M/@-Ky  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) E2>{ seZ  
K9%rr_ja!  
04Zdg:[3-!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 w!6{{m  
E0+L?(;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QjY}$  
class unary_op : public Rettype KJec/qca  
  { z:f&k}(  
    Left l;  g]?pY  
public : ,5;M(ft#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `J,>#Y6(J  
>:6iFPP  
template < typename T > M> WWP3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) Y)_T&O  
      { Ba m.B6-  
      return FuncType::execute(l(t)); pJ/]\>#5  
    } qr%N /7  
)y*&&q   
    template < typename T1, typename T2 > > UZ-['H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k}fC58q  
      { Tty'ysH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yO)xN=o^\  
    } ) ~=pt&+  
} ; B1 }-   
/'jX_ V_$|  
+ m-88  
同样还可以申明一个binary_op mc?IM(t  
yl~;!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _D{A`z  
class binary_op : public Rettype g@>llve{  
  { #17 &rizl  
    Left l; #Pg`0xiV  
Right r; !VWA4 e!+  
public : I~n4}}9M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .J O3#  
gdf0  
template < typename T > gxVr1DIkN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ uTrM8  
      { A)]&L`s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zb9G&'7  
    } lg-_[!4Z  
_S ng55s  
    template < typename T1, typename T2 > MN2i0!+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /io06)-/n  
      {  N~$>| gn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5HOl~E  
    } J"AR3b@,$?  
} ; ~@c<5 -`{  
(7G4v  
E42)93~C  
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 <7 U~0@<Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b&[".ibN1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &!/>B .  
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。 )^o.H~Pv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?m*e$!M0  
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。。。 ]?=87w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~ q-Z-MA  
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) -z`%x@F<&L  
下面是修改过的unary_op $f3IO#N  
<)T| HKx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G%bv<_R  
class unary_op J "I,]  
  { 8S8qj"s  
Left l; w~6UOA8}  
  g0zzDv7~  
public : Mrrpm% Y  
>IaGa!4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oI ick  
BQ Pmo1B  
template < typename T > gaz7u8$A=  
  struct result_1 }2;P`s  
  { b69nj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G"F O%3&|  
} ; 7e+C5W*9b  
F M6{%}4  
template < typename T1, typename T2 > )&O2l  
  struct result_2 aDRcVA$*  
  { x[{\Aw>$.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; : b`N(]  
} ; &q<k0_5Q  
Nksm&{=6S  
template < typename T1, typename T2 > ]6Iu\,#J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >} 2C,8N  
  { ys=} V|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D?_K5a&v,  
} "G@K(bnHn  
eB#I-eD  
template < typename T > qg#YQ'vWte  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U_IGL  
  { o.!o4&W H  
  return OpClass::execute(lt(t)); fPD.np}  
}  ?P +Uv  
p48enH8CO  
} ; q3#[6!  
Cqnuf5e>L  
aH. "| *.  
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 ]?(kaNQ "D  
好啦,现在才真正完美了。 v1{j1~ZR  
现在在picker里面就可以这么添加了: n{TWdC  
q{&c?l*2  
template < typename Right > oH=?1~ e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const , ]1f)>  
  { .*` ^dt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I4@XOwl{P  
} 1@OpvO5  
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。 bss2<mqlH  
2|bt"y-5r  
fr(Ja;  
X?t;uZI^  
$(D>v!dp  
十. bind 0~U%csPHt  
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。 eaf-_#qb  
先来分析一下一段例子 ]#G s6CsT|  
eAW)|=2  
:^kAFLU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o_Zs0/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y\_+,G0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H-pf8  
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。 K^<?LXJF  
我们来写个简单的。 H[.)&7M\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cV6H!\  
对于函数对象类的版本: b, a7XANsh  
F3(Sb M-  
template < typename Func > ) Z3KO  
struct functor_trait EmT_T 3v  
  { q!Ek EW\n  
typedef typename Func::result_type result_type; 01o<eZ,  
} ; yP3I^>AZ3  
对于无参数函数的版本: Ua \f]y  
$CMye; yL  
template < typename Ret > WOj}+?/3 R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > } +Sp7F1q  
  { Zy7kPL;b  
typedef Ret result_type; "T=j\/Q  
} ; FUL3@Gb$UV  
对于单参数函数的版本: )dfhy  
t,De/L  
template < typename Ret, typename V1 > vNjc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [z!m  
  { -crMO57/  
typedef Ret result_type; RI8*'~ix]  
} ; VLm\PS   
对于双参数函数的版本: goiI* " 6M  
:N<Qk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _fk}d[q0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pi"?l[T0  
  { 8lx}0U  
typedef Ret result_type; 6V$ )ym*F  
} ; UY9*)pEE  
等等。。。 [c=W p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c!\T 0XtT  
3?j: M]fR  
template < typename Func > a%c <3'  
struct func_return ^^}htg  
  { yn!;Z ._  
template < typename T > #+D][LH4  
  struct result_1 M <JX  
  { /#T{0GBXe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kHr-UJ!  
} ; r4P%.YO+X  
_k]R6V:  
template < typename T1, typename T2 > R5e[cC8o.  
  struct result_2 l/(~Kf9eQG  
  { ;N.dzH2yA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ggPGKY-b=  
} ; &*/= `=:C8  
} ; =b*GV6b  
h'S0XU ;  
T P#Ncqh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Io<T'K  
"Q+wO+}6  
template < typename Func, typename aPicker > =KQIrS:  
class binder_1 SM)"vr_  
  { 6 9$R.  
Func fn; ZhCd**  
aPicker pk; 1/mBp+D  
public : >[wxZ5))  
EoutB Vm  
template < typename T > I*%3E.Z@g  
  struct result_1 7ucm1   
  { KKk~vwW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9~=zD9,|iA  
} ; 1v:Ql\^cT  
JZ`u?ZaJ/s  
template < typename T1, typename T2 > l4$ sku-  
  struct result_2 Eg1TF oIWl  
  { ??e|ec2%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (&79}IEd  
} ; .*6NqX$  
'eBD/w5U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )6%*=-  
e=h-}XRC  
template < typename T > tt-ci,X+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MPnMLUB$\  
  { *PlKl_nP6  
  return fn(pk(t)); Y>3zpeQ!&  
} ;Egl8Vhr  
template < typename T1, typename T2 > 6I(Y<LZ5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,5<AV K-#Q  
  { `vzMuL;  
  return fn(pk(t1, t2)); A?04,l]y  
} v(Kj6'  
} ; 0= bXL!]  
LkHH7Pd@  
7./-|#  
一目了然不是么? (D[~Z!   
最后实现bind lFf>z}eLy  
A-B>VX  
Ln6emXqw  
template < typename Func, typename aPicker > " ]k}V2l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tkm@&e=e%  
  { E3p$^['vx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); whe%o  
} lE%KzX?&  
H/`@6, j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A- m IWTa  
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。 3%r/w7Fc  
PUD8  
十一. phoenix ~pH!.|k-&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sa<\nH$_X  
o1\N)%  
for_each(v.begin(), v.end(), 19[oXyFI  
( , 0X J|#%  
do_ +MHIZI  
[ *ze/$vz-  
  cout << _1 <<   " , " 8(- 29  
] 45wqX h  
.while_( -- _1), 2A|mXWG}~  
cout << var( " \n " ) x(Uv>k~i}  
) #k/T\PQ0s  
); }LS.bQKqi,  
+68age;dM  
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: 6qmV/DL  
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 e/x 9@1s#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c1i[1x%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;2`t0#J$]  
W\0u[IV.x  
' xaPahx;  
template < typename Cond, typename Actor > I AUc.VH  
class do_while wAu]U6!  
  { }+S~Ah?(  
Cond cd; *!%n`BR '  
Actor act; sRBfLN2C  
public : h8M_Uk  
template < typename T > 9 4bDJy1  
  struct result_1 1NZpd'$c  
  { L~h:>I+pG  
  typedef int result_type; x]hG2on!  
} ; 0n4(Rj|}2  
=n=!s{A:t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )gU:Up24|"  
 )bYOy+2g  
template < typename T > _qOynW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fUis_?!  
  { =Gj~:|;$  
  do !Q_Kil.9  
    { RWu< dY#ym  
  act(t); $L|+Z>x  
  } .L^j:2(L  
  while (cd(t)); s!D?%  
  return   0 ; w(S&X"~  
} `'r~3kP*NT  
} ; 7)O+s/.P)  
p]~PyzG!  
Hsov0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KCbOO8cQS  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ('uUf!h?\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 P! j*4t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]C+P J:CC  
下面就是产生这个functor的类: kuLur)^  
2YQBw,gG  
5i{J0/'Xu)  
template < typename Actor > IcqzMm b  
class do_while_actor @o}J)  
  { <o|k'Y(-  
Actor act; "5$p=|  
public : dKXzFyW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J?t(TW6E  
Iq19IbR8  
template < typename Cond > F3q<j$y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &.yX41R  
} ; dpge:Qhr  
Zn*W2s^^{  
{@x-T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WHjJR   
最后,是那个do_ :KRNLhWb  
S}Z@g  
f2KH&j>~r  
class do_while_invoker Je^ ;[^  
  { is%ef  
public : wUg=j nY   
template < typename Actor > jC>mDnX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U"UsQYa_  
  { e<A>??h^  
  return do_while_actor < Actor > (act); }43qpJe8U  
} vz:VegS  
} do_; (VCJn<@@  
0[uOKFgE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9&kPcFX B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^*y 1Fn0  
最后来说说怎么处理break和continue 4 8; b  
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。 XfIsf9  
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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