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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N;a'`l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gZBb /<  
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, P%;lHC #i  
\5-Dp9vG  
E`Br#"/Bl  
.kTOG'K\e  
  class filler ;ojJXH~$}  
  { 8)>4ZNXz  
public : BOD!0CR5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y;%\ w-.\  
} ; M/,lP  
NHcA6y$Cz  
J+T tM>  
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: {e1sq^>|  
X]D:vuB  
C`-CfZZ  
@; tM R|p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :`>tCYy;  
CzI s_/  
2%| n}V[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4+89 M  
Tb!FO"o  
dA^{}zZu  
;oO_5[,M  
二. 战前分析 C~WWuju'  
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。 A-, hm=?  
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 =b8u8*ua  
B.!&z-)#  
c D .;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X3] [C  
  /* --------------------------------------------- */ 9e4`N"#,lI  
vector < int *> vp( 10 ); P$]K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nvA7eTO6C  
/* --------------------------------------------- */ L F&!od9[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E:-~SH}  
/* --------------------------------------------- */ S|T_<FCY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w}s5=>QG%  
  /* --------------------------------------------- */ x|gYxZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %{Obh j;c  
/* --------------------------------------------- */ NZO86y/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qDqy9u:g  
l](!2a=[  
Dbb=d8utE  
Uw| -d[!  
看了之后,我们可以思考一些问题: FAdTp.   
1._1, _2是什么? o+L [o_er  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 / U!xh3  
2._1 = 1是在做什么? I`s~.fZt  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "3'a.b akw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 J*_^~t  
'V8o["P  
0+[3>Ny 0  
三. 动工 ^y%8_r&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JDW/Mc1bh  
"Pu917_P  
-0TI7 @  
HXX9D&c4R  
template < typename T > ?B@3A)a  
class assignment Gm &jlN  
  { O.Y|},F  
T value; C+>mehDC_G  
public : H0jbG;  
assignment( const T & v) : value(v) {} R;fev 1mE  
template < typename T2 > WYP\J1sy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (zxL!ZR<  
} ; HH0ck(u_A*  
?NvE9+n  
0:-z+`RHE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ';}:*nZ//_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'n^?DPvD  
j&U7xv  
Vk2%yw>  
Efoy]6P\  
  class holder TU;AO%5  
  { _yF@k~ h  
public : @=2u;$.  
template < typename T > Hzc}NyJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }x& X vI  
  { KS1udH^Zc  
  return assignment < T > (t); b4EUr SL  
} Y+kuj],h  
} ; {U@"]{3Qx  
,\i,2<hz.  
K9Onjs% U  
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: SL`; `//  
}_-tJ.  
  static holder _1; X"mPRnE330  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W7(5z  
,L<x=Dg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G(wstHT;/  
而不用手动写一个函数对象。 2Dt^W.!  
N"tX K  
^uphpABpD  
>;F}>_i  
四. 问题分析 /reGT!u  
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。 x>,wmk5)  
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。 (kyRx+gA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9G"4w`P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #xq3 )B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VKfpk^rU  
L@jpid95  
五. 问题1:一致性 mM2I  
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?| e>6W ^ )  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o( mA(h  
Mn3j6a  
struct holder 8N$Xq\Da+>  
  { d>T8V(Bb  
  // /;:4$2R(;  
  template < typename T > J_j4Zb% K  
T &   operator ()( const T & r) const >e(@!\ x  
  { 7]Hf3]e>/  
  return (T & )r; LNrM`3%2-  
} #%8)'=1+4?  
} ; L]Xx-S  
uhnnjI  
这样的话assignment也必须相应改动: ]JvjM,  
H|,d`@U  
template < typename Left, typename Right > ]&B/rSC  
class assignment Z-pZyDz  
  { mey -Bn  
Left l; YXmy-o >  
Right r; ttH Rc!  
public : ~p:hqi1+<+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /VP #J<6L  
template < typename T2 > XMykUr e|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~|"uuA1/#O  
} ; 6i~<,;Cn  
UUM:*X  
同时,holder的operator=也需要改动: 44t;#6p@%>  
b$pCp`/MT  
template < typename T > !6sR|c"~j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '/rU<.1  
  { [3ggJcUgW>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qF-Fc q  
} I>w|80%%  
'vZy-qHrV  
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。 EZVgTySd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;PqC *iz  
?5;wPDsK  
return l(rhs) = r; jsF5q~F  
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。 ME$J?3r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .QA1'_9  
Tc>g+eS  
template < typename Tp > (lq%4h  
class constant_t j~=<O<P  
  { sFvYCRw /  
  const Tp t; 'PW/0k  
public : JlawkA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7L6^IK  
template < typename T > m;IKV,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kmlO}0  
  { u[4h|*'"|  
  return t; ^ 5>W`vwp  
} uINEq{yo  
} ; 7Up-a^k^`  
iAPGP -<6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EFu$>Z4  
下面就可以修改holder的operator=了 KG96;l@'(  
M\Wg|gpy  
template < typename T > rTOex]@N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Zs;c0T ">  
  { 7TU77  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9"/=D9o9  
} ,6f6r  
Se\iM s  
同时也要修改assignment的operator() %m/5! "  
9Uz2j$p7  
template < typename T2 > {A%&D^o)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u@+^lRGFh  
现在代码看起来就很一致了。 hOs~/bM  
.)1u0 (?  
六. 问题2:链式操作 *_Ih@f H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ADP3Nic  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 qC=ZH#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 z,@R jaX  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 VG$%Vs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tc/<b2 \g  
ycEp,V;[Z  
template < typename T > :9q|<[Y^  
struct result_1 LW/> %  
  { ' ~z`kah  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1-<?EOYaE  
} ; 5-'Z.[ImB?  
?i!d00X  
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: >>;He7  
x #|t#N%  
template < typename T > JuRWR0@`  
struct   ref  (tT%rj!  
  { w*(1qUF#%  
typedef T & reference; gF;C% }  
} ; Ly1t'{"7  
template < typename T > Q'j00/K  
struct   ref < T &> 46 |LIc }  
  { =NPo<^Lae  
typedef T & reference; })q8{Qj!  
} ; /nt%VLms %  
nn">   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !NKPy+v  
[s%uE+``S  
template < typename T > g(S4i%\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |uRYejj#j  
  {  ZLf(m35  
  return l(t) = r(t); >{rD3X"d  
} K!-iDaVI  
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。 z_y@4B6>}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'k<~HQr  
/CbM-jf  
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 [?]p I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bQu@.'O!k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bZ+H u~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >{0,dGm  
最后的布局是: N~(?g7  
                Add /de~+I5AB~  
              /   \ 8p/&_<mnW  
            Divide   5 hsI9{j]f  
            /   \ vv`53 Pbw)  
          _1     3 <c [X^8   
似乎一切都解决了?不。 KJV],6d  
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。 SuBUhzR  
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。 6Q*zZ]kg  
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: .[6T7fdi  
nv: VX{%  
template < typename Right > |4` ;G(ta  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {Z~ze`N/  
Right & rt) const 'm/`= QX  
  { RNcnE1=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _sCzee&uQ  
} mP_c-qD |  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iTCY $)J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P Qi=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o'YK\L!p  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 quq!Jswn  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 NnY+=#j7L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? O tR  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }. V!|R,  
U-q:Y-h  
template < class Action > 5j5} c`:  
class picker : public Action Wr4Ob*2iD  
  { 8J2U UVA`1  
public : XIp>PcU^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pJ@->V_  
  // all the operator overloaded ksAu=X:  
} ; sz4;hSTy  
>T^BD'z@'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O[9A}g2~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: In#m~nE[M  
[*Vo`WgbD  
template < typename Right > ~eekv5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const % +M,FgW  
  { d{]2Q9g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r+i=P_p  
} &^B;1ZMHD  
N6!9QIu~i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PD:lI]:s  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m=^ihQ  
r}#,@<  
template < typename T >   struct picker_maker qu/b:P  
  { 8fb<hq<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a0&R! E;  
} ; N8m3 Wy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &2pa9i  
  { y,$zSPJCi  
typedef picker < T > result; kfkcaj4l]  
} ; A_|X54}w&  
Twk,R. O  
下面总的结构就有了: \U HI%1^  
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。 6" GHVFB  
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。 tI+P&L"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I@I-QiI  
至此链式操作完美实现。 ]_:j+6i  
5R*55@)  
%I%OHs  
七. 问题3 \7 *"M y*  
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。 qW9~S0sl  
B>e},!  
template < typename T1, typename T2 > 4@Xd(F_d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j\uPOn8k  
  { >s>{+6e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dpB\=  
} x I(X+d``  
A04E <nr  
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: PO]c&}/  
o/I`L  
template < typename T1, typename T2 > <;zcz[~  
struct result_2 dZ,~yV  
  { tP|ox]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; - D^v:aC  
} ; %j;mDR9 5  
kaNK@a=e|/  
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? Y i`wj^  
这个差事就留给了holder自己。 4+B OS ~  
    ^ZDpG2(zk  
QlH,-]N$L  
template < int Order > <U2Un 0T  
class holder; 3t:/Guyom8  
template <> KO=H!Em\l  
class holder < 1 > Kbqx)E$iL  
  { D+CP?} /  
public : b%UbTb,  
template < typename T > 2NZC,znQ  
  struct result_1 #CNK [y  
  { NFBhnNH+  
  typedef T & result; #;s5=aH  
} ; C dTE~O<)  
template < typename T1, typename T2 > n_P2l<F~/x  
  struct result_2 xC-&<s  
  { _{y4N0  
  typedef T1 & result; "Rr650w[  
} ; 'E kuCL  
template < typename T > >1NE6T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :lp V  
  { p!H'JNG  
  return (T & )r; K&TO8   
} '\/|K  
template < typename T1, typename T2 > {M P (*N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )~ghb"K  
  { a>BPK"K2  
  return (T1 & )r1; t}f,j^`e  
} ~cb7]^#u1l  
} ; "\l#q$1h  
xcE<|0N :  
template <> ,2`FSL%J  
class holder < 2 > )|E617g  
  { #;F*rJ[XY  
public : )o_Pnq9_  
template < typename T > 1'BC R  
  struct result_1 `z?h=&N  
  { 6w4}4i  
  typedef T & result; [F}_Ime  
} ; [IPXU9& Q  
template < typename T1, typename T2 > 2#`9OLu8X  
  struct result_2 cxn*!TwDs  
  { +`'>   
  typedef T2 & result; C=<PYkt,L  
} ; W&;,7T8@  
template < typename T > V8" m_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5PPaR|c3  
  { X.J$ 5b  
  return (T & )r; I|vfxf  
} N7mYE  
template < typename T1, typename T2 > d3tr9B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @$!rgLyL[  
  { +9R@cUr  
  return (T2 & )r2; bDT@E,cSi  
} y.Y;<UGu  
} ; 3&KRG}5  
wlw`%z-B2  
]@hN&W(+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> >。 aP/Ff%5T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rqz`F\A;%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n1;zml:7_  
) S,f I  
return l(i, j) = r(i, j); ,V.Bzf%=O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =RjseTS  
K%WG[p\Eu  
  return ( int & )i; Q ?R3aJ  
  return ( int & )j; 0vrx5E!  
最后执行i = j; +CXtTasP  
可见,参数被正确的选择了。 #(G"ya  
pRGag~h|E  
sz+%4T  
ANq3r(  
GtpBd40"  
八. 中期总结 /xw}]Fa5  
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: G:i>MJbxT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BY`vs+]XY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fb\ E39  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :'X:cL  
wL~-k  
HJt@m &H|  
8\Kpc;zb  
n'qWS/0U=  
BKk+<#Ti  
九. 简化 vX<^x2~9(  
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。 G?<uw RV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,j e  
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: f:KZP;/[c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \t?rHB3"  
  +-*/&|^等 QyD(@MFxb  
2. 返回引用。 *1g3,NMA  
  =,各种复合赋值等 xzz0uk5  
3. 返回固定类型。 XS=f>e1<W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }0AoV&75  
4. 原样返回。 @|EWif|  
  operator, sr-tZ^d5S?  
5. 返回解引用的类型。 e&-MP;kgW9  
  operator*(单目) Fuy"JmeR  
6. 返回地址。 $nr=4'y Z  
  operator&(单目) vC!B}~RG  
7. 下表访问返回类型。 m"GgaH3,  
  operator[] ~' w]%rh!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =hi{J M  
  operator<<和operator>> L'u*WHj|v  
#T++5G  
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。 K8RV=3MBLD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l- $5CO  
U<I]_]  
template < typename Left > U88gJ[$  
struct value_return 3@wio[  
  { l4*vM  
template < typename T > 9xaieR  
  struct result_1 REWW(.3o  
  { ;L[N.ZY!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q#zU0K*^  
} ; ^X ~S}MX  
ti!kJ"q  
template < typename T1, typename T2 > 2B b,ZC*  
  struct result_2 Hq#q4Y  
  { z-_$P)[c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~Z' /b|x<3  
} ; ~- eB  
} ; 5Zn:$?7  
3L:SJskYR  
ko ~D;M:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Egmp8:nZl@  
^J'O8G$  
下面我们来剥离functor中的operator() %#TAz7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fLZ mQO  
u4h.\ul8%  
return l(t) op r(t) = ( 4l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vp&"[rC_z  
return op l(t) Cs2kbG_  
return op l(t1, t2) lf#5X)V  
return l(t) op = OzpI  
return l(t1, t2) op r6vI6|1  
return l(t)[r(t)] ~DP5Qi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IO7cRg'-F  
lC@wCgc  
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: `*3;sq%`  
单目: return f(l(t), r(t)); OV|n/~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s*R UYx  
双目: return f(l(t)); XbIxGL  
return f(l(t1, t2)); `6<Qb=  
下面就是f的实现,以operator/为例 <Vl`EfA(  
<l5s[  
struct meta_divide Cd|rDa  
  { 80K"u[  
template < typename T1, typename T2 > -ufaV#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'LYN{  
  { X@za4d  
  return t1 / t2; {01^xn.  
} Oj '^Ww m  
} ; $B`ETI9g-N  
)j!%`g  
这个工作可以让宏来做: Cz6bD$5  
.>1vN+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ? (M$r\\  
template < typename T1, typename T2 > \ baGV]=j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `jec|i@oO  
以后可以直接用 .|0$?w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^%O$7*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <Ok7 -:OxA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }U?:al/m  
o1thGttVDg  
[9yd29pQ]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9Zr6 KA{  
;H9 W:_ahE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Xmzq X%  
class unary_op : public Rettype 0-p %.}GE  
  { 5t|$Yt[  
    Left l; LI>Bl  
public : <?%49  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :XOjS[wBm  
-@Z9h)G|  
template < typename T > {4*5Z[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' pIC~  
      { {LT2^gy=  
      return FuncType::execute(l(t)); f#-\*  
    } B<ZCuVWH:  
D;z!C ys  
    template < typename T1, typename T2 > 9{0%M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nfh<3v|kvR  
      { !QC ErE;r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h6?o)Q>N  
    } pZ]&M@Ijp  
} ; <) -]'@*c  
5=  V29  
%qEp{itq  
同样还可以申明一个binary_op r{f$n  
2OjU3z<J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "]W,,A-  
class binary_op : public Rettype 5 BeU/  
  { {\X$vaF  
    Left l; TN<"X :x9  
Right r; 0^)~p{Zh  
public : Jl|^^?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G?!8T91;  
*+(eH#_2/  
template < typename T > .g94|P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _#we1m  
      { -s\R2_(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k> ~D  
    } $01~G?:]`  
/#SH`ZK  
    template < typename T1, typename T2 > 1GPBqF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "LH3ZPD  
      { ?xuWha@:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :w)9 (5  
    } ;zd.KaS  
} ; GC_c.|'6[  
)~`UDaj_  
*?A!`JpJn  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 nZM]EWn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u95D0S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qpzyl~g:C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 M!X^2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (EH}lh }%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 - Rx;"J.H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^}`24~|y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) B~b ='jN  
下面是修改过的unary_op uMRzUK`QK  
40z1Qkmaey  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W$W w/mcl+  
class unary_op Fl*<N  
  { nWh f  
Left l; hZWkw{c  
  eU.C<Tv:8  
public : 2B5Ez,'#x  
x:h)\%Dg<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c2L\m*^o  
!#W3Q  
template < typename T > dp4vybJ  
  struct result_1 /%)(Uz  
  { vP\6=71Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~ _IQ:]k  
} ; riRG9c |  
7r2p+LP[  
template < typename T1, typename T2 > mHa~c(x  
  struct result_2 -$49l  
  { [+="I &  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [.w`r>kZI  
} ; 5Zmc3&vRl  
TI\EkKu"  
template < typename T1, typename T2 > \rE] V,,2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &|' NDcp  
  { yo%Nz"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `?f<hIJoz  
} M1T.  
 4,?beA  
template < typename T > 'I:_}q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bwu?DK  
  { IkxoW:L  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ocn@JOg  
} qE VpkvEq  
P + C5 s  
} ; Zv* uUe  
AYfe_Dj  
nc1?c1s,f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vZs~=nfi#|  
好啦,现在才真正完美了。 jVHS1Vsei  
现在在picker里面就可以这么添加了: "z= ~7g  
t:xTmK&vt  
template < typename Right > 8 qZbsZi4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const InRcIQT  
  { ^(@]5$^Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MBnxF^c&P  
} /LtbmV  
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。 Sz]1`%_H/  
#r1y|)m`  
}5}>B *  
F8M};&=*1r  
EMdU4YnE"  
十. bind qT&zg@m  
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。 h cu\c+ A  
先来分析一下一段例子 M(uJ'Ud/!  
O1+yOef"k  
0-57_";%Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zQUNvPYM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P"Z1K5>2L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g@pK9R%wH<  
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。 J HV  
我们来写个简单的。 }mI0D >n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >6IUle>z  
对于函数对象类的版本: 51* [Ibx  
t2|0no  
template < typename Func > /gex0 w  
struct functor_trait O7 yj<  
  { UPPlm\wb*  
typedef typename Func::result_type result_type; WP=uHg  
} ; Xg\unUHa  
对于无参数函数的版本: <7zz"R  
%b~ND?nn-  
template < typename Ret > /zr)9LQY0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $vn)(zn+  
  { Bgp%hK  
typedef Ret result_type; fZ^ad1o  
} ; ~y whl'"k  
对于单参数函数的版本: ] ;HCt=I~  
^t$uDQ[hA  
template < typename Ret, typename V1 > ;Cjj_9e,:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dxH.  
  { y(E<MRd8V  
typedef Ret result_type; Z|)1ftcC  
} ; {~G~=sC$  
对于双参数函数的版本: Ll VbY=EX7  
?crK613 t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l-x-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )n[=)"rf  
  { :"b:uQ  
typedef Ret result_type; Vn\jUEC  
} ; j0w@ \gO<  
等等。。。 8:0,jnS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &qIdT;^=I  
fKtlfQG  
template < typename Func > txQr|\4k  
struct func_return B(O6qWsL  
  { x5rLGt  
template < typename T > 4Y4zBD=<  
  struct result_1 @RL'pKab9  
  { -8d z`o}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +rhBC V  
} ; K}GR U)  
Prc1U)nfo  
template < typename T1, typename T2 > /x_AWnU  
  struct result_2 F IB)cpo  
  { Y]5MM:mI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `)MKCw$e  
} ; q!~DCv df  
} ; [$:L| V!{  
#q-fRZ:P  
TefPxvd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )HvB ceN  
h-SKw=n  
template < typename Func, typename aPicker > rhly.f7N=A  
class binder_1 u g;~dhe~  
  { {kb7u5-  
Func fn; (.L?sDQ</z  
aPicker pk; >p" U|  
public : p _3xW{I  
'/AX 'U8Y  
template < typename T > )_?h;wh 84  
  struct result_1 .M ID)PY-  
  { |ZXz&Xor  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rp2g./2  
} ; !\O!Du  
FJxb!- 0&  
template < typename T1, typename T2 > 7KJ0>0~Et  
  struct result_2 ={;+0Wjb8  
  { 4I|pkdF_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DF gM7if  
} ; 8U4In[4  
F" 4;nU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j |o&T41  
:uC9 #H"b  
template < typename T > Gvvw:]WgF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \w(0k^<7  
  { ; qr?[{G  
  return fn(pk(t)); 6':Egh[;  
} LnsYtkb r  
template < typename T1, typename T2 > ZPz=\^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (hIo0 .  
  { U;"J8  
  return fn(pk(t1, t2));  C ?'s  
} s<aG  
} ; |`V=hqe{  
 !$!%era`  
iM6(bmc.  
一目了然不是么? dO,; k +  
最后实现bind gr{*wYL  
<HIM k  
]<r.{EJ  
template < typename Func, typename aPicker >  Q0,eE:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #JXXq%4 @  
  { UN:qE oS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '* /$66|  
} D,(:))DmR  
[nrD4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QXl~a%lB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 jpTk@  
oL<5hN*D  
十一. phoenix _#{qDG=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G|"m-.9F  
kc}|L9  
for_each(v.begin(), v.end(), !(Q@1 c&z  
( >B*zzj  
do_ ~,xso0  
[ O'3/21)|y  
  cout << _1 <<   " , " 0($On`#  
] 6E^9>  
.while_( -- _1), | qelvK*  
cout << var( " \n " ) `VDvxl@1  
) DnW/q  
); &FYv4J  
`~41>mM%  
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: &!M6{O=~  
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 Rtl 1eJ-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q(1hY"S"}b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~C3Ada@4  
3*(><<ZC  
yx;K&>  
template < typename Cond, typename Actor > +kD JZ  
class do_while $d,{I8d  
  { s'IB{lJ9  
Cond cd; l m(mY$B*_  
Actor act; >$=l;jO`n  
public : imhE=6{  
template < typename T > l0g+OMt  
  struct result_1 bT|-G2g7Z  
  { vGI)c&C>  
  typedef int result_type; /;E=)(w  
} ; :_,3")-v  
. NxskXq)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WORRF  
E0DquVrz  
template < typename T > Pj{I} 4P`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =U8+1b  
  { )a `kL,  
  do g@Y]$ey%A  
    { uf:'"7V7  
  act(t); K*4ib/'E a  
  } Q:b0!  
  while (cd(t)); HNlW.y"  
  return   0 ; 2:e7'}\D.  
} CteNJBm  
} ; U9awN&1([  
:QXKG8^  
7+hc?H[&'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ua_,c\iL  
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。 W%o! m,zFM  
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。 A0v@L6m-O  
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。 2d  YU  
下面就是产生这个functor的类: Ag8lI+ h  
1Y~'U =9  
4-$kc wA  
template < typename Actor > U:[CcN/~3  
class do_while_actor 3 +`,'Q9  
  { fRkx ^u P  
Actor act; 6k<3,`VV|  
public : : Cli8#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wc;N;K52   
roe_H>  
template < typename Cond > <yvo<R^30  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &h=f  
} ; fGe"1MfU  
W2M[w_~QE  
t2rZ%[O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wu b7w#  
最后,是那个do_ [MKt\(  
}h8U.k?v  
Lc "{ePFh  
class do_while_invoker ZU2D.Kf_:  
  { wnQi5P+  
public : >enP~uW[#  
template < typename Actor > ,_=LV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z^mQb2e.  
  { /BhP`a%2Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'GO *6$/  
} ,Z7Ky*<j  
} do_; 6wXy;!2  
T]b&[?p|a[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uigzf^6,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #BZ5Mxzj  
最后来说说怎么处理break和continue G(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。 t~!ag#3['.  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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