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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8jL^q;R_(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WjR2:kT  
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, lc~c=17  
 E^5  
mS;WNlm\  
-} j(_] t  
  class filler L>g6 9D !  
  { X )Tyxppf'  
public : +e*C`uP!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /=AFle2(  
} ; 3)o>sp)Ji$  
[.xc`CF  
H<q|je}e  
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: I9aiAD0s  
!t~tIJ>6  
u9,dSR  
1'(";  0I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .{?; #Cdn  
W-|C K&1  
<P0 P*>M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eg?p)|  
fr04nl  
[:(O`#  
K re*~ "  
二. 战前分析 eFf9T@  
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。 5izpQ'>  
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 we!w5./Xm  
T]1.":   
)=#Js<&3:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B:UPSX)A  
  /* --------------------------------------------- */ %uV,p!| )  
vector < int *> vp( 10 ); # c1LOz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5Rw2/J L  
/* --------------------------------------------- */ 3_boEYl0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y?0x/2<  
/* --------------------------------------------- */ JBOU$A ~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lk$Mfm5"M  
  /* --------------------------------------------- */ /g9^g(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R)$]r>YZF  
/* --------------------------------------------- */ 3*j1v:x`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CH!\uK22  
nm%qm  
c2 :,  
e&8Meiv+d  
看了之后,我们可以思考一些问题: NRP) 'E  
1._1, _2是什么?  lFcHE c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [okV[7  
2._1 = 1是在做什么? Kx,X{$Pe  
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。 s m G?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。 !blGc$kC  
L[Y$ `e{zd  
zPHx\z"  
三. 动工 &YD+ s%OL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;O~FiA~`c  
>0 o[@gJl  
s?1Aj<  
hv>Xr=RE  
template < typename T > ^{0*?,-x  
class assignment lWJYT <kt  
  { x30|0EHYl[  
T value; `}uM91;  
public : d!Y%7LmSE@  
assignment( const T & v) : value(v) {} e?07o!7[;  
template < typename T2 > .`J*l=u$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5\}Y=Pa  
} ; l& sEdEA  
%z[=T@  
-AVT+RE9z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )>Z@')Uk:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O tQ]\:p7  
l<S3<'&  
$I#~<bW,  
Rc D5X{qS#  
  class holder >,k2|m  
  { u6Ux nqNc  
public : #wvGS%  
template < typename T > '|v<^EH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zT/woiyB`  
  { =c#mR" 1  
  return assignment < T > (t); P@5-3]m=  
} r]QeP{  
} ; jY/(kA]}  
0v1~#KCm  
+9t{ovF?L  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l6xqc,h!K  
N~`r;E  
  static holder _1; Rw[!Jq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8(q8}s$>  
#_3-(H5u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F2<Q~gQ;  
而不用手动写一个函数对象。 3|G~_'`RLt  
eej#14 &  
asp\4-?$o  
g2LvojR  
四. 问题分析 ;BWWafZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }lJ|nl`c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7OXRR)]V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =*+f2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Iw#[K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 > 9z-/e  
vKdS1Dn1  
五. 问题1:一致性 g?}h*~<b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~WV1t][  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 " ? V;C  
4-'0# a  
struct holder zI(uexxPqd  
  { Ly v"2P  
  // @RoU   
  template < typename T > ,5t_}d|3C=  
T &   operator ()( const T & r) const @ZV>Cl@%2  
  { -\ew,y  
  return (T & )r; ?,hGKSC  
} z [u!C/  
} ; N5cC!K  
l#+@!2z  
这样的话assignment也必须相应改动: |r+hj<K  
_XrlCLp: d  
template < typename Left, typename Right > {Q]7!/>>  
class assignment Z.aeE*Hs$  
  { juM~X5b  
Left l; P^lRJB<$Q  
Right r; Dp^=%F{t  
public : ~:_10g]r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TDg<&ND3  
template < typename T2 > L/bvM?B^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z%3)w.  
} ; NJoHrhC='  
* "?,.  
同时,holder的operator=也需要改动: OMYbCy^  
NW21{}=4  
template < typename T > )B~{G\jS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }>YEtA  
  { ^QHgc_oDm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K3rsew n  
} 6BXZGE  
pm=s  
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。 H6 $pA^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yB;K|MXy?  
=3 ;! 5P  
return l(rhs) = r; "Nq5FcS9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vsI|HxpyC,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4Xn-L&0z  
oVfRp.a  
template < typename Tp > EWVn*xl?  
class constant_t iy_3#x5>  
  { << YH4}wZ  
  const Tp t; 4Xv."L  
public : p8&rl|z|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1x+w|h  
template < typename T > O#vIn}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !|"LAr9u  
  { "Q tkNy%E  
  return t; `<R^ZL,  
} -Zg@#H  
} ; }72+i  
r6 pz(rCs}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {qSYe!`  
下面就可以修改holder的operator=了  {qH+S/  
k)9 pkPl  
template < typename T > ai4ro"H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2)q$HUIX  
  { +]C|y ,r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eE0nW+i  
} \9:IL9~F  
s=#[>^?  
同时也要修改assignment的operator() *zX^Sg-[  
jH9.N4L  
template < typename T2 > }\ya6Gi8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N&Uqzt*  
现在代码看起来就很一致了。 vFgnbWxG  
bGp3 V. H  
六. 问题2:链式操作 7zXX& S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6a{b%e`  
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。 XJ7mvLM;  
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。 U4._a  
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。 DpL|aRdbK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "j}fcrlG9  
Bjb8#n04  
template < typename T > a 0qDRB  
struct result_1 *{e,< DV  
  { :YmFQ>e?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "/\- ?YJjw  
} ; Novn#0a  
QWwEfL  
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: m&6)Vt  
`ItPTSOi  
template < typename T > }/%^;@q;  
struct   ref U {s T %G  
  { uup>WW  
typedef T & reference; (n@&M!a  
} ; M/8EaQs}  
template < typename T > 0"c(n0L  
struct   ref < T &> ;5aAnvgW  
  { X]Ma:1+  
typedef T & reference; {gS7pY%_W  
} ; ? y^t  
QPz3IK%   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t^<ki?*  
Q\Nz^~dQ:Y  
template < typename T > >xm:?WR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Eg]tDPN1  
  { #)<WQZ)  
  return l(t) = r(t); Z%Yq{tAt  
} zCpXF< _C  
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。 53?B.\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OjY#xO+'  
/y5a~3  
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 Ap%tm)@1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @-jI<g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1\if XJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P%kJq^&  
最后的布局是: ADlLodG  
                Add ,*{9g6  
              /   \ `bRt_XGPmF  
            Divide   5 os`#:Ao5  
            /   \ +"SYG  
          _1     3 rY(h }z  
似乎一切都解决了?不。 UP e@>  
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。 |gJI}"T  
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。 <a$'tw-8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9]*hP](  
7V7iIbi  
template < typename Right > (n~GKcA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t3FfPV!P"  
Right & rt) const aEC&#Q(]q  
  { 0HS"Oxx'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >=3ay^(Y2D  
} Z3nmC-NE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x[eho,6)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )|i]"8I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ADVHi3b  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P{h$> 6c  
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。 Uz; pNWMk  
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? Bis'59?U_  
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: `]l*H3+hg  
pe7R1{2Q_s  
template < class Action > DM)%=C6<  
class picker : public Action RS1c+]rr  
  { s*.&DN  
public : }SF<. A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c/ABBvd|  
  // all the operator overloaded %oN5jt  
} ; #~>ykuq  
YA4;gH+  
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。 }6^d/nE*T  
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: [%yCnt  
58.b@@T  
template < typename Right > P[bj {lo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J+20]jI  
  { #[aHKq:?b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v6_fF5N/  
} 9)]asY  
xr'gi(.o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j5qrM_Chg  
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。 |dQ-l !  
vB9v8@[I&  
template < typename T >   struct picker_maker ]2o?Gnn@  
  { zz~AoX7V6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B&k"B?9mL  
} ; &KZr`"cT#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s.uV,E*wu  
  { dAj;g9N/h  
typedef picker < T > result; C@Fk  
} ; y72=d?]W  
G^=C#9c.m  
下面总的结构就有了: q+/7v9  
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。 CHX- 4-84{  
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。 982n G-"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :")iS?l  
至此链式操作完美实现。 MZInS:Vj  
f)/5%W7n}  
Xeo2 < @[  
七. 问题3 'WLh D<  
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。 A ^wIsAxT  
 b"C1  
template < typename T1, typename T2 > ?#rejA:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^;]Q,*Q  
  { ct#3*]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )"Vd8*e  
} ,Rh6( I  
ekx~svcC&A  
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: \9}RAr#2]N  
lYt|C^  
template < typename T1, typename T2 > <; (pol|  
struct result_2 AqHH^adzA:  
  { !uJD hC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q(J6;s#b  
} ; +:&,Ts/  
0X"D!G):  
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? G`1FD  
这个差事就留给了holder自己。 r#CQCq  
    0j )D[K  
I"<ACM  
template < int Order > -*I Dzm  
class holder; Z} Ld!Byz  
template <> 9e*v&A2Y'  
class holder < 1 > O0VbKW0h3  
  { 3"ii_#1  
public : } JePEmj  
template < typename T > k&h3"  
  struct result_1 Y={_o!9  
  { =5jng.  
  typedef T & result; ?UGA-^E1  
} ; bdUe,2Yin  
template < typename T1, typename T2 > VS{po:]A  
  struct result_2 +jPs0?}s  
  { [9S?  
  typedef T1 & result; zJ2dPp~u  
} ; )Kw Gb&l&  
template < typename T > LyB &u( )  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^t{2k[@  
  { wgb e7-{  
  return (T & )r; a*4l!-7  
} 2MapB*  
template < typename T1, typename T2 > <:rbK9MIl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !b0ANIp  
  { ^+m6lsuA  
  return (T1 & )r1; '4""Gz  
} 0$~zeG"  
} ; -N3fhW#)  
GYq.!d@O  
template <> +hJ@w-u,G  
class holder < 2 > MvLmEmKb}\  
  { l6wN&JHTh  
public : nYc8+5CcK'  
template < typename T > g]hTz)8fF  
  struct result_1 */ ~_3  
  { vCB0 x:/  
  typedef T & result; Y%B:IeF}  
} ; n7r )wy  
template < typename T1, typename T2 > bvK fxAih  
  struct result_2 uFzvb0O`O  
  { };z[x2l^  
  typedef T2 & result; &u@<0 1=  
} ; I|27%i  
template < typename T > TNHkHR[&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iksd^\]f  
  { AP8YY8,  
  return (T & )r; (rM-~h6g  
} }?0At<(d  
template < typename T1, typename T2 > tTzPT<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =/J{>S>(i  
  { CSC sJE#4  
  return (T2 & )r2; *}hx9:9\B  
} 9 ^G. ]W]  
} ; iIe\mV  
1+f>tv  
rk$$gXg9/  
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> >。 z ]@ Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bh9!OqK9K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M :4N'#`  
dZ1/w0<M2  
return l(i, j) = r(i, j); rX-V0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B`Q~p 92  
z)Is:LhS  
  return ( int & )i; QR+{Yp  
  return ( int & )j; |V 3AA   
最后执行i = j; {g%F 3-  
可见,参数被正确的选择了。 Dp5hr8bT  
_qZ?|;o^  
HFr#Ql>g  
-/k;VT|  
]~!jf  
八. 中期总结 h]6"~ m  
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: iL%Q@!ka  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +EtL+Y (U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0gs0[@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q/y^ff]=  
zO)>(E?  
YL$#6d  
2Op\`Ht &  
wcdD i[E>i  
w;RG*rv  
九. 简化 ?W#>9WQi  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 RW#&f*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -W^jmwM   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y'75DE<BC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x2^Yvgc-  
  +-*/&|^等 S-M| 6fv  
2. 返回引用。 ~(BvI zzD  
  =,各种复合赋值等 rW~hFSrV[o  
3. 返回固定类型。 MS Ml  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?\ qfuA9.  
4. 原样返回。 'q#$^ ='o  
  operator, j"8f,er  
5. 返回解引用的类型。 @dy<=bh~  
  operator*(单目) _* xjG \!  
6. 返回地址。 tKnvNOhn  
  operator&(单目) ,}("es\b  
7. 下表访问返回类型。 x"n!nT%Z  
  operator[] F|eKt/>e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A@-A_=a,  
  operator<<和operator>> ]/o0p  
MQ9Nn|4  
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。 t3~ZGOn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bD&^-& G  
Qj?qWVapA  
template < typename Left > ^* xhbM;  
struct value_return I$#B#w?!$r  
  { YPjjSi:#  
template < typename T > C&&*6E5  
  struct result_1 $yZ(c#L  
  { ; W/K7}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n^svRM]eQ  
} ; ),G?f {`!  
5pOb;ry")`  
template < typename T1, typename T2 > muAI$IRR   
  struct result_2 'w'P rM,:  
  { AI$r^t1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]6`]+&  
} ; Hcp)Q76X  
} ; F~NmLm  
Po%+:0oX  
@_gCGI>Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x >u \  
r[>=iim  
下面我们来剥离functor中的operator() aR iD}P*V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '8au j  
<.DFa/G   
return l(t) op r(t) qoNVp7uv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %s+H& vfQs  
return op l(t) y+ZRh?2  
return op l(t1, t2) <Ae1YHUY  
return l(t) op :'L^zGf  
return l(t1, t2) op 7X Z5CX&  
return l(t)[r(t)] $\W|{u`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  #E[{  
6D[m}/?Uy  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8{m5P8w'  
单目: return f(l(t), r(t)); X=:|v<E   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xKilTh_.6  
双目: return f(l(t)); -,M*j|   
return f(l(t1, t2)); M^i^_}~S;  
下面就是f的实现,以operator/为例 _I("k:E7  
52*9q!  
struct meta_divide EJdl%j  
  { `^rN"\  
template < typename T1, typename T2 > X1 A~#w>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9@nDXZP Y&  
  { NTnjVU }  
  return t1 / t2; Km5#$IiP;  
} .L,xqd[zC  
} ; N36<EHq  
QKj-"y[  
这个工作可以让宏来做: `zr%+  
bNUb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mkA1Sh{hX>  
template < typename T1, typename T2 > \ RXMzwk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u7rA8u|TO  
以后可以直接用 aoLYw 9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XZ@;Tyn0,  
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 }U)g<Kzh  
(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。。。) >L\>Th{o  
EcBJ-j 6d  
_[yBwh  
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 uQ^r1 $#  
^E)Kse.>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a3&&7n  
class unary_op : public Rettype 2"31k2H[  
  { y"|QY!fK  
    Left l; <<43 'N+  
public : $1QQidB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `MMh"# xN  
#=tWjInm  
template < typename T > &3 QdQ n,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QJBzv|  
      { F9hh- "(Z  
      return FuncType::execute(l(t)); *O>OHX  
    } n:hHm,  
h$#QRH  
    template < typename T1, typename T2 > K#j<G]I( @  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EhEUkZE3 )  
      { &<!DNXQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hJqLH ?Ri  
    } hXsd12  
} ; /~w!7n<7  
`0l)\  
0?)U?=>]p  
同样还可以申明一个binary_op  xc%\%8C}  
;Z\1PwT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jOJ$QT  
class binary_op : public Rettype E7A psi4]  
  { d(.e%[`  
    Left l; % D]vKv~<  
Right r; zTDB]z!A  
public : Hzr<i4Y=w9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -WDU~VSU  
%SKp<>;9  
template < typename T > Uu~7+oaQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R3nCk-Dq  
      { ^/|agQ7D2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P8tpbdZE-  
    } OH`| c  
%9,:  
    template < typename T1, typename T2 > o,| LO$~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T#;W5<"  
      { #) eI]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 72hN%l   
    } d|GQZAEJEt  
} ; p.{M sn  
V3%"z  
3 ;M7^DM  
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 gyqM&5b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rToZN!q\S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .\r=1HZ3  
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。 9FB[`}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gB4&pPN  
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。。。 iV h^;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #fq%903=  
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) s@USJ4#  
下面是修改过的unary_op l)V!0eW  
MAhJ>qe8 p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k[TVu5R  
class unary_op mAycfa  
  { ^SP/&w<c  
Left l; cE{hy 7cH  
  XILB>o.^3  
public : Gm,vLs9H$T  
EV1x"}D A_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 81m3j`b  
/RVy?)hVT#  
template < typename T > ws"{Y+L  
  struct result_1 ~}uv4;0l]  
  { D?+\"lI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~SI`%^L  
} ; !VaKq_W  
DtXQLL*fl(  
template < typename T1, typename T2 > $;kFuJF  
  struct result_2 fkLI$Cl  
  { qOA+ao  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j_` [Z  
} ; s}2TJa  
!+sC'/  
template < typename T1, typename T2 > RMinZ}/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s)Gnj;  
  { IM.sW'E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nkI+"$Rz0  
} p`/"e<TP  
!n;0%"(FH  
template < typename T >  HaJs)j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Fo00"q  
  { xC3h m  
  return OpClass::execute(lt(t)); {1 VHz])I  
} p>4tPI}bf  
gYeKeW3)  
} ; *QKxrg  
]!7 %)  
?]*WVjskE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 06ndW9>wD)  
好啦,现在才真正完美了。 0c2O'&$au  
现在在picker里面就可以这么添加了: U0%T<6*H  
9+:SS1_  
template < typename Right > @uh^)6i]/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kJQH{n+)R  
  { i D6f/|g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x)35}mi){L  
} (`W_ -PI  
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。 e"Y ( 7<  
2C6o?*RjyY  
[Lck55V+Q  
xq6 eu 9   
Ro}7ERA  
十. bind sj9j 47y  
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。 FEC`dSTI  
先来分析一下一段例子 % G'{G  
csh@C ckC8  
lN(|EI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z3n273W>6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hgYi ,e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JfOBZQ  
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。 a&^HvXO(>(  
我们来写个简单的。 ro&/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vy.gr4Cm  
对于函数对象类的版本: EZ,Tc ;f=  
/M,C%.-  
template < typename Func > yL2sce[  
struct functor_trait ;;4>vF#*  
  { '99rXw  
typedef typename Func::result_type result_type; O/XG}G.x|  
} ; CF,-l B  
对于无参数函数的版本: 9"W3t]  
Yvi.l6JL  
template < typename Ret > O{vVW9Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JXx[e  
  { Mb!b0  
typedef Ret result_type; OLH[F  
} ; W u C2 LM  
对于单参数函数的版本: OO?;??  
1>c^-"#e^  
template < typename Ret, typename V1 > RJ\'"XQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <E2n M,  
  { 539f B,  
typedef Ret result_type; jv ;8Mm  
} ;  ff;9P5X  
对于双参数函数的版本: Io;x~i09K  
< )qJI'u|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D'8xP %P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MyZ5~jnr\  
  { &GfDo4$  
typedef Ret result_type; \CU-a`n  
} ; rSgOQ  
等等。。。 >g>L>{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T1-.+&<  
\ u*R6z  
template < typename Func > }5Zmc6S{  
struct func_return kTW[)  
  { 3>T2k }  
template < typename T > +L\Dh.Ir  
  struct result_1 gmqL,H#  
  { [PIh^ DhK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h5o6G1ur  
} ; ~D0e \Q(A  
5!s7`w]8*0  
template < typename T1, typename T2 > Hhzi(<e^  
  struct result_2 ixvF `S9  
  { W" i3:r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ` t6|09e  
} ; [mcER4]}  
} ; 0Yk$f1g  
yC:C  
qNuBK6E#4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I.6 qA *  
, 3&D A  
template < typename Func, typename aPicker > Q)/oU\  
class binder_1 WvoJ^{\4N*  
  { R:5uZAx  
Func fn; 6/dP)"a('  
aPicker pk; q/h , jM  
public : s~NJy'Y  
HhZ>/5'(  
template < typename T > g=na3^PL6  
  struct result_1 (|2:^T+  
  { oWLv-{08  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^Q#g-"b  
} ; MqAN~<l [  
'PvOOhm,  
template < typename T1, typename T2 > Mp3nR5@d$  
  struct result_2 K'c[r0Ew  
  { V r7L9%/wg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I_s*pT  
} ; 4n0Iw  I  
Krd0Gc~\|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wBlo2WY  
;S?ei>Q  
template < typename T > gSk0#Jt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zq'KX/o  
  { P,s>xM  
  return fn(pk(t)); M nnVk=  
} S*NeS#!v  
template < typename T1, typename T2 > szs.B|3X@*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {O!B8a    
  { 4*&2D-8<K  
  return fn(pk(t1, t2)); Tg@:mw5  
} xyrlR;Sk  
} ; SUb:0GUa  
MMy\u) 4  
-KL5sK  
一目了然不是么? -PCF Om"  
最后实现bind #G]g  
O %1uBc  
T(=Z0M  
template < typename Func, typename aPicker > V` 4/oM`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sZ> 0*S  
  { 6Qn};tbnD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?s@=DDB\u  
} blKF78  
]64pb;w"$D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =eQ'^3a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HE:]zH  
cKB1o0JsYJ  
十一. phoenix ckkm}|&m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ID~}pEQ  
fD*jzj7o ,  
for_each(v.begin(), v.end(), &S=xSs:q.  
( >{{0odBF  
do_ P>hR${KE  
[ Hy b_> n  
  cout << _1 <<   " , " fp?/Dg"49.  
] C.RXQ`-P}  
.while_( -- _1), !}hG|Y6s  
cout << var( " \n " ) cDq*B*e  
) 0"l`M5-KP  
); +' SG$<Xv  
&<EixDi4q  
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&/   
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 07G'"=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r<[G~n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |~B`[p]5H  
hz+c]K  
Z=be ki]  
template < typename Cond, typename Actor > =J`M}BBx  
class do_while `h~-  
  { bR<XQHl  
Cond cd; 1Q7]1fRu  
Actor act; 0*,] `A=  
public : $"g'C8  
template < typename T > m[nrr6 G"  
  struct result_1 o|APsQE  
  { ;)Sf|  
  typedef int result_type; #s{EIj~YR_  
} ; |`pDOd  
Z3f}'vr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dN@C)5pm5`  
UHS "{%  
template < typename T > K$wxiGg8P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L=gG23U&  
  { @CS%=tE}U  
  do #kgLdd"  
    { 0lU pil  
  act(t); N_E)f  
  } *-&+;|mM  
  while (cd(t)); L]E.TvM1*  
  return   0 ; oxug  
} L|p+;ex  
} ; 24k;.o  
Bo;{ QoB  
E-deXY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,+v>(h>q  
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。 ^;[^L=}8$  
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。 |Es,$  
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。 N j:W6? A  
下面就是产生这个functor的类: = O|}R  
Yv3 P]6c.  
$ve*j=p  
template < typename Actor > ft$!u-`  
class do_while_actor A]MX^eY  
  { M4e8PRlI  
Actor act; ,4r 4 <  
public : z8j7K'vV1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PnH5[4&k  
L-Mf{z  
template < typename Cond > ri49r*_1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6('CB|ga  
} ; T2TWb  
jxZ_-1  
}Vfc;2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @xr}(.  
最后,是那个do_ jP.dQj^j&  
mOJ-M@ME  
bUe6f,8,  
class do_while_invoker ,U>G$G^  
  { \=H+m%  
public : R] l2,0:  
template < typename Actor > QtLd(& !v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aZmac'cz{  
  { VDlP,Mm*  
  return do_while_actor < Actor > (act); F1/BtGvQE  
} QwLSL<.  
} do_; |P-kyY34  
cA~bH 6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FAq9G-\B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2+yti,s+/  
最后来说说怎么处理break和continue :Aj[#4-=   
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。 f.:0T&%G  
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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