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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : ;hm^m]Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jsF5q~F  
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, DHyQ:0q  
T-lP=KF=  
;9-J=@KY4  
BZKg:;9  
  class filler ^y93h8\y  
  { s&CK  
public : 'PW/0k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} __uk/2q  
} ; ar'VoL}  
m;IKV,  
M0e&GR8<z>  
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: kmlO}0  
u[4h|*'"|  
[H9<JdUZ  
x%T^:R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >HzTaXCR[  
3j[<nBsn.  
s ya!VF]`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y t_t>  
KG96;l@'(  
;*U&lT  
V`i(vC(  
二. 战前分析 7fd,I%v  
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。 9"L!A,&'  
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 { i4`- w  
L$ ^ew0C  
v}z^M_eFm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .<YfnW5/K  
  /* --------------------------------------------- */ 3RD+;^}q 3  
vector < int *> vp( 10 ); {A%&D^o)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u@+^lRGFh  
/* --------------------------------------------- */ pN)>c,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .)1u0 (?  
/* --------------------------------------------- */  n$>_2v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "]=XB0)  
  /* --------------------------------------------- */ EiDpy#f}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kFT*So`'  
/* --------------------------------------------- */ zxd<Cq>d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); unnuSW#v=  
vDR> Q&/K  
?VTP|Z  
V1,~GpNx  
看了之后,我们可以思考一些问题: sebuuL.l0<  
1._1, _2是什么? jxq89x  
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。 &Ot9"Aq:  
2._1 = 1是在做什么? ,?%o ~  
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。 YluvWHWi  
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。 V=PK)FJ  
\[8uE,=|  
&sXk!!85:  
三. 动工 D$D;'Kij  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %RzkP}1>E  
Lm0q/d2|\X  
0&Iu+hv  
~X'hRNFx~  
template < typename T > X)c0 y3hk  
class assignment -:Juxh  
  { 9`@}KnvB?  
T value; s(=@J?7As  
public : AvuGAlP  
assignment( const T & v) : value(v) {} U D5hk  
template < typename T2 > |h((SreO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u)/i$N  
} ; P`_Q-vu  
a +9_sUq  
X&@>M}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wLg@BSC.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y]B9*^d<  
uhwCC  
/CbM-jf  
fq):'E)  
  class holder bQu@.'O!k  
  { em ]0^otM  
public : JxRn)D  
template < typename T > sd*NY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :&RpB^]  
  { I Vw'YtZ  
  return assignment < T > (t); <){J|O  
} 92*"3)  
} ; "9y 0]~  
"M %WV>  
! ;Ctz'wz  
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: F)S?>P&  
>bO}sx1?  
  static holder _1; K2tOt7M!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lXnv(3j3*s  
V r T0S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Eqx|k-<a  
而不用手动写一个函数对象。 j<w5xY  
Z22#lF\N  
;`a~9uG  
iTCY $)J  
四. 问题分析 P Qi=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^c){N-G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8`WaUB%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^Uik{x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C33RXt$X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^X:g C9  
sHSg _/|  
五. 问题1:一致性 bHz H0v]:  
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?| cNl$ vP83z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v0pev;C  
5&134!hC  
struct holder 0j' Xi_uM  
  { Y1{*AV6ev6  
  // 5d)\Z0s  
  template < typename T >  ` EVy  
T &   operator ()( const T & r) const l?x'R("{  
  { TO] cZZ<  
  return (T & )r; ;\Pq  
} dp'k$el  
} ; xK_0@6  
f!cYLU1e@  
这样的话assignment也必须相应改动: TF@k{_f  
:HH3=.qAp`  
template < typename Left, typename Right > j$z!kd+%  
class assignment (Lkcx06e  
  { =UZQ` {  
Left l; X@:@1+U  
Right r; 1?".R]<{2T  
public : 1X#gHstD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N[xa=  
template < typename T2 > j[:Iu#VR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &W>%E!F  
} ; [-3x*?Ju  
}#`-mRaU  
同时,holder的operator=也需要改动: 6CNxb  
IvB)d}p  
template < typename T > 5VE9DTE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )Tf,G[z&ge  
  { 7KV0g1GQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oJ0ZZu?{D  
} mX@!O[f%9e  
0NyM|  
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。 hoZM;wC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l}9E0^AS  
Yj*!t1qm  
return l(rhs) = r; "> Y(0^^  
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。 U)qG]RI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +J2;6t  
T<u QhPMw  
template < typename Tp > 1u_< 1X3  
class constant_t "pQ) 5/e  
  {  Y?IXV*J  
  const Tp t; p}yp!(l  
public : `& ]H`KNa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OUtMel_  
template < typename T > j55OG~)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5_Oxl6#  
  { p4wx&VLi  
  return t; w(!COu  
} * o#P)H  
} ; [^\HP] *Q{  
|OO2>(Fj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -AM(-  
下面就可以修改holder的operator=了 !u=A9i!  
Y i`wj^  
template < typename T > aHSl_[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b|u0a6  
  { q,.@<sW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 42.y.LtZ  
} t ;bU#THM  
 <4 D.H  
同时也要修改assignment的operator() .2QZe8"  
) t$o0!  
template < typename T2 > b%UbTb,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2NZC,znQ  
现在代码看起来就很一致了。 #CNK [y  
>~rytg]f  
六. 问题2:链式操作 A=\:b^\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C dTE~O<)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &u9@FFBT8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n~?n+\.&a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *ZV=4[#bT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +o}mV.&1,  
]Jx_bs~g  
template < typename T > e<HHgC#J  
struct result_1 o@DlK`  
  { \@GKVssw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W=!di3IA  
} ; FYX" q-Z  
c"`CvQO64  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _|s'0F/t  
fz W!-  
template < typename T > 9wpV} .(  
struct   ref U$wD'v3pw  
  { DY8w\1g"  
typedef T & reference; #0 eop>O  
} ; QK(w2`  
template < typename T > 7uxUqM  
struct   ref < T &> @ wx  
  { V-w{~  
typedef T & reference; Y]: Ch (Q  
} ; |&AZ95v   
*QP+p,L*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6"u"B-cz  
,?`Zrxe[  
template < typename T > 3s$vaV~(a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9<-7AN}Z  
  { nn{PhyK  
  return l(t) = r(t); _?c7{  
} i6$q1*  
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。 6~!l7HqO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oS#PBql4  
noQS bI @  
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 Ql{:H5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h0;R*c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q;0 g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3\0,>L9ET@  
最后的布局是: @XN|R  
                Add D;+sStZK3  
              /   \ +$ 0wBU  
            Divide   5 4LkW`Sbm  
            /   \ /=S\v<z  
          _1     3 &v g[k#5  
似乎一切都解决了?不。 8m 5T  
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。 -^&NwLEv=  
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。 HAdDr!/`  
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: YzeNr*  
ID8u&:  
template < typename Right > U\x $@J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0^ >b=a  
Right & rt) const Ula h!s  
  { *8I &|)x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !]t5(g_  
} `xF^9;5mi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qk] ^]I  
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。 X}_Gk5q*  
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。 Y [%<s/  
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。 pra0:oHN  
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。 o&:'MwU  
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? {Xv0=P  
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>TTu: 7  
IT:8k5(L5j  
template < class Action > r!y3VmJ'm  
class picker : public Action u{%dm5  
  { BY`vs+]XY  
public : B*AB@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o3(:R0  
  // all the operator overloaded Vi'zSR28Z  
} ; Tga%-xr+  
yGvBQ2kYb  
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。 x|GkXD3  
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: BKk+<#Ti  
vX<^x2~9(  
template < typename Right > G?<uw RV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A#8J6xcSrL  
  { r&ux|o+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <KBS ;t="1  
} a9g~(#?a  
(qDPGd*1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p&k%d, *  
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。 kV@?Oj.&I,  
@!p0<&R@x  
template < typename T >   struct picker_maker @|EWif|  
  { DAf0bh"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ox9M![fC  
} ; UOn:@Qn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e3,@prr  
  { n<e1=L  
typedef picker < T > result; mKuY=#RP  
} ; <ZjT4><  
UT_kw}1o  
下面总的结构就有了: ,ut7`_Fy  
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。 k c /"  
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。 \HQw$E/p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B ,U|V  
至此链式操作完美实现。 9Xh1i`.D  
P71] Z  
_f"KB=A_x  
七. 问题3 rVZlv3  
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。 tP4z#0r2  
9xaieR  
template < typename T1, typename T2 > @|D#lBm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {JQCfs  
  { d'@i8N["{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 00/ RBs 5  
} Q$b4\n?44  
W5Vh+'3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (/KeGgkhv  
QB ; jZpF  
template < typename T1, typename T2 > G124! ^  
struct result_2 SA%uGkm:e  
  { oaG;i51!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5QP`2I_n  
} ; ng:B;; m  
yb!/DaCd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sq{=TB{  
这个差事就留给了holder自己。 13fyg7^JP  
    /Xl(>^|&  
Pye/o  
template < int Order > rqz48~\lJ  
class holder; ^~^=$fz  
template <> h?p!uQ  
class holder < 1 > {LBL8sG  
  { lf#5X)V  
public : = OzpI  
template < typename T > r6vI6|1  
  struct result_1 $bl<mG%#9  
  { -+[~eqRB  
  typedef T & result; >?[?W|k7V  
} ; '0v]?mM  
template < typename T1, typename T2 > iLQ;`/j  
  struct result_2 l~mj>$  
  { -?w3j9kk>  
  typedef T1 & result; |f1RhB  
} ; |_OoD9,M  
template < typename T > %LBf'iA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }kSP p  
  { u Au'2M,_  
  return (T & )r; 9r> iP L2H  
} O Ke 9/._  
template < typename T1, typename T2 > 8ib e#jlg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |? rO  
  { g%okYH?  
  return (T1 & )r1; >Se-5QtLcf  
} Kx02 2rgDU  
} ; /0b7"Kr  
j\iNag(   
template <> ySHpN>U  
class holder < 2 > ^O<@I  
  { Y>x3`f]  
public : a]!u go}  
template < typename T > .|@2Uf  
  struct result_1 (_AU)  
  { z9w]{Zd_,d  
  typedef T & result; NIHcX6Nw  
} ; U/ax`_  
template < typename T1, typename T2 > pnUL+UYeM  
  struct result_2 sl`?9-_[  
  { 0E9 lv"3o  
  typedef T2 & result; ,/Q`gRBh"  
} ; hqa6aYY x  
template < typename T > <5zr|BTF]F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `>=@Kc  
  { m[v%Qe|~  
  return (T & )r; r`i.h ^2De  
} 8X/SNRk6p  
template < typename T1, typename T2 > vAjog])9s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h+w1 D}*  
  { WW-}c;cnK  
  return (T2 & )r2; ? M.'YB2  
} >sQf{uL  
} ; q#K0EAgC  
c3WF!~1r  
i!eY"|o  
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> >。 WBR# Ux  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "n{JH9sA:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l!": s:/'  
-`$J& YU  
return l(i, j) = r(i, j); }!"Cvu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (dh9aR_a  
# )s +I2  
  return ( int & )i; :lu"14  
  return ( int & )j; bI8')a  
最后执行i = j; #mD_<@@  
可见,参数被正确的选择了。 U+aiH U9  
&{q<  
t"OP*  
7Rd(,eWE@  
qDgy7kkQ  
八. 中期总结 J!">L+Zcx  
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: js!C`]1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kd\d>&b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X9?0`6Li  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ilZQ/hOBH  
{asq[;]  
PKd'lo  
X{:3UTBR  
,; Uf>8~  
rr>6;  
九. 简化 K5z<n0X ~  
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。 OTNI@jQ)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UzW]kY[A<  
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: (B%[NC 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {XV 'C @B  
  +-*/&|^等 !_oR/)  
2. 返回引用。 uX%$3k  
  =,各种复合赋值等 . BX*C  
3. 返回固定类型。 TaF;P GjVw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  QB !%  
4. 原样返回。 <U8w#dc  
  operator, 2*] [M,L0c  
5. 返回解引用的类型。 "sWsK %  
  operator*(单目)  x$FcF8  
6. 返回地址。 <9c{Kt.5(  
  operator&(单目) wk'&n^_br  
7. 下表访问返回类型。 d. ZfK  
  operator[] L-zU%`1{M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7Sh1QDYZ  
  operator<<和operator>> tKds|0,j|  
'&$zgK9T?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z$%!H7w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cucT |y  
PDLps[a  
template < typename Left > jv6>7@<G  
struct value_return 74&{GCL  
  { "'/+}xM"5  
template < typename T > ;P$ _:-C  
  struct result_1 qn'TIE.  
  {  Sr_hD5!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F{_,IQ]U  
} ; OX?E3 <8`  
L[<CEk  
template < typename T1, typename T2 > ^ > ?C  
  struct result_2 ^/#8 "  
  { h"'}Z^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )1$H 7|  
} ; JIqg[Mao  
} ; \tY7Ga%c  
L\!Oj5  
`u_k?)lK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O}j@+p%M  
87m`K Str7  
下面我们来剥离functor中的operator() f1?%p)C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wA6E7vi'  
-B(p8YH  
return l(t) op r(t) 1QnaZhu'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ):A.A,skf  
return op l(t) O[z6W.  
return op l(t1, t2) }:QoYNq  
return l(t) op N vTp1kI]  
return l(t1, t2) op vZs~=nfi#|  
return l(t)[r(t)] P>^$X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "z= ~7g  
}*O8]lG  
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: if3z Fh  
单目: return f(l(t), r(t)); }J2f$l>R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zMM ~4?4  
双目: return f(l(t)); "KSdC8MS  
return f(l(t1, t2)); {xOzxLB;  
下面就是f的实现,以operator/为例 N/<c;"o  
_H-Fm$Q  
struct meta_divide PO^#G @  
  { .F[5{XV  
template < typename T1, typename T2 > d/awQXKe7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P0U&+^W"9  
  { 4ElS_u^cP7  
  return t1 / t2; C~'.3Q6  
} 9e}%2,  
} ; !|z!e>0  
`LKf$cx(A  
这个工作可以让宏来做: ;%cW[*Dw  
25r3[gX9`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '@IReMl  
template < typename T1, typename T2 > \ 2=%]Ax"R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q'?VLv |@  
以后可以直接用 $ f||!g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f9+6gY  
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 madbl0[y.  
(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。。。) |34w<0Pc,  
{xTh!ih2 -  
wF59g38[z$  
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 WP=uHg  
Xg\unUHa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <7zz"R  
class unary_op : public Rettype %b~ND?nn-  
  { /zr)9LQY0  
    Left l; _a_T`fE&de  
public : NLUO{'uUW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t**d{P+  
m9 ]Ge]  
template < typename T > Rm6i[y&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oZdY0nh4  
      { M a3}w-=;  
      return FuncType::execute(l(t)); H6Gs&yk3  
    } sE!g!ht  
^upd:q  
    template < typename T1, typename T2 > ,f<J4U:Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S@y?E}  
      { {A5$8)nl|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1N5lI97j  
    } -.L )\  
} ; FIu^Qd  
+At0V(  
'+'h^  
同样还可以申明一个binary_op @hrIu" '!  
ikb77 ?.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \((5Sd  
class binary_op : public Rettype B@ ms Gb C  
  { tCA0H\';  
    Left l; W1ndb:  
Right r; Uv~|Xj4.  
public : mHJGpJ=a-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $1Wb`$  
5fz K*[B  
template < typename T > AsvH@\\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AVfF<E/  
      { F IB)cpo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y]5MM:mI  
    } uc|ej9N  
bqaj~:}@  
    template < typename T1, typename T2 > H]f[r~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Zc\si3i&  
      { Vl>KeZ+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "5?1S-Vl  
    } _j*I\  
} ; fr$6&HDZ9  
;vbM C74J#  
"" _B3'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [/l&:)5W>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iOL/u)   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2vb qz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <(yAat$H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v!$?;"d+  
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。。。 wM3m'# xJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -lAY*2Jg  
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) }U4mXkZF  
下面是修改过的unary_op iM9^.  
oTcf[<   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EWv[Sp  
class unary_op h~z}NP  
  { u0g"x_3  
Left l; L {&=SR.  
   Vo%Z|  
public : c%(Nd i  
R|` `A5zQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8#o2qQ2+  
\w(0k^<7  
template < typename T > 1?.NJ<)F  
  struct result_1 {vZAOz7#  
  { u`Y~r<?P(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4x@W]*i  
} ;  obPG]*3  
}7P[%(T5  
template < typename T1, typename T2 > p{ ``a=  
  struct result_2 GCv1x->  
  { (A=Z,ed  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $H]NC-\+>  
} ; aygK$.wos  
W"CG&.  
template < typename T1, typename T2 > PAxR?2m{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'fk6]&-I  
  { ?5,I`9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Np+pJc1  
} uY/C iTWr  
ya,-Lt  
template < typename T > T=@Ygjk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /W LZyT2  
  { \=&Z_6Mu  
  return OpClass::execute(lt(t)); Gi2Fjq/Y  
} *Tr{a_{~C  
8F's9c,  
} ; } j;es(~D  
mG0_&'"YIG  
m&be55M;  
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 v\?l+-A? y  
好啦,现在才真正完美了。 ;cp||uO  
现在在picker里面就可以这么添加了: CVEo<Tz  
82?LZ?!PD  
template < typename Right > @L0)k^:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !(Q@1 c&z  
  { >B*zzj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 02T'B&&~  
} Ai5+ ;8z+  
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。 K\s<<dRa  
-dfs8[i  
GMoz$c6n_  
#CB Kt,  
jc#gn& 4C  
十. bind }n'W0 Sa  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [ q[2\F?CE  
先来分析一下一段例子 ,Tk53 "  
zqZ/z>Gf  
#YK3Ogb,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d3#e7rQ8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {SRD\&J[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fE3%$M[V7  
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。 $d,{I8d  
我们来写个简单的。 s'IB{lJ9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l m(mY$B*_  
对于函数对象类的版本: >$=l;jO`n  
xh!T,|IR  
template < typename Func > Gm0}KU  
struct functor_trait A:pD:}fm}D  
  { ?.beN[X  
typedef typename Func::result_type result_type; h|lH`m^  
} ; kXlI *h  
对于无参数函数的版本: \$F#bIjC  
-pQ?ybQ  
template < typename Ret > zG^$-L.n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4%JJ} {Ff  
  { UQ@szE  
typedef Ret result_type; &0J8I Cd=  
} ; 3v`@**  
对于单参数函数的版本: \YF07L]qs-  
,^eOwWV  
template < typename Ret, typename V1 > U%;E:|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A* Pz-z>z  
  { D*sL&Rt][Y  
typedef Ret result_type; nHp$5|r<  
} ; XJ"xMv  
对于双参数函数的版本: r>CBp$  
aMJ2bu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xh/BVg7$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \pSRG=`  
  { x(~V7L>"i  
typedef Ret result_type; Ap|g[J  
} ; \(`C*d  
等等。。。 L&uPNcZ`-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _?$w8 S%  
C#3&,G W  
template < typename Func > 0V`~z-#  
struct func_return ZjrBOb  
  { ej=}OH4  
template < typename T > 5D XBTpCVM  
  struct result_1 ,\d03wha  
  { F"3'~ 6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c+8 Y|GB  
} ; +~M.Vs X  
?Jgqb3+!o  
template < typename T1, typename T2 > C 20VSwd  
  struct result_2 8E9k7  
  { -@B6$XWL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JRAU|gr  
} ; 4E1j0ARQQ  
} ; T eu.i   
iQLP~Z>,T  
X\*H7;k,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K5??WB63B  
Ea0EG>Y  
template < typename Func, typename aPicker > \nL@P6X  
class binder_1 cHVu6I?h  
  { 7_lgo6  
Func fn; .SOCWznb  
aPicker pk; AgUjC  
public : =GeGlI6  
z=8l@&hYLq  
template < typename T > n,_9Eh#WD  
  struct result_1 yD8Qy+6L  
  { \{ C ~B;=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ![MtJo5  
} ; .G"T;w 6d  
Mi F( &#  
template < typename T1, typename T2 > 'A1y~x#2B  
  struct result_2 N4{g[[ T  
  { A.r.tf}:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m2ph8KC  
} ; Hd gABIuX  
:?i,!0#"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F*N Hy.Y  
(/t{z =  
template < typename T > '] _7Xa'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &W&A88FfZU  
  { sAZL,w  
  return fn(pk(t)); Qk@BM  
} /1=x8Sb  
template < typename T1, typename T2 > n^l5M^.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I+jc  
  { 6Yqqq[#V/  
  return fn(pk(t1, t2)); vSH-hAk  
} yHZ&5  
} ; W v,?xm  
PMvm4<  
RL/5 o"  
一目了然不是么?  x_/H  
最后实现bind 2_Cp}Pj  
Lg2PP#r  
y\dx \  
template < typename Func, typename aPicker > &hZ6CV{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "39mhX2  
  { ~uB@oKMru  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \rS-}DG  
} m+ #G*  
A$;*O)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %0f*OC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [RTo[-ci2  
V_|HzYJJ5  
十一. phoenix e%0IE X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _LWMz=U=J/  
x$S~>H<a  
for_each(v.begin(), v.end(), +]hc!s8  
( \D#+0  
do_ xq%BR[1  
[ = Fq{#sC>  
  cout << _1 <<   " , " 4r7a ZDVA\  
] 8. %g&% S  
.while_( -- _1), u(ETc* D]  
cout << var( " \n " ) `1FNs?j  
) ,.L o)[(  
); PX?^v8wlqL  
]a:T]x6'  
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: A!$sO p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j1ap,<\.k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 90wnwz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s;tI?kR>%  
"# Q"gC.K  
u=(.}  
template < typename Cond, typename Actor > vQDR;T"]  
class do_while *2YWvGc  
  { 0zA:?}  
Cond cd; \z.p [;'ir  
Actor act; &G3$q,`H  
public : }UG<_ bE|  
template < typename T > (YYwn@NGj  
  struct result_1 W)Yo-%  
  { ItAC=/(d  
  typedef int result_type; w7<4D,hk  
} ; GzT?I 7|M  
160BgFM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o+S?j*mv@  
F5w=tK  
template < typename T > =[gFaB_H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V:gXP1P  
  { c&`]O\D-c  
  do F-Ku0z]){?  
    { 8yuTT^  
  act(t); Imo?)dYK  
  } :a( Oc'T  
  while (cd(t)); pT;xoe   
  return   0 ; BbzIQg:  
} x\G<R; Q  
} ; X: Be'  
Maiyd  
a]I~.$G   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M%Q_;\?]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 AJP-7PPD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 gO]8hLT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5ai$W`6  
下面就是产生这个functor的类: tZr_{F@  
^j?"0|  
~y ?v  
template < typename Actor > \@6V{y'Zo  
class do_while_actor 8BnsYy)j  
  { YsRq.9Mr  
Actor act; 1_G+sDw$  
public : |j$$0N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rFto1m  
;#7:}>}rO  
template < typename Cond > id/y_ekfP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O*Z -3 l  
} ; *uF Iw}C/  
:&s8G*  
]TsmWob  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2]tW&y_i  
最后,是那个do_ AxCFZf5  
asbFNJG{  
6N.MC B^  
class do_while_invoker S&'-wA Ed  
  { LO)QEUG  
public : zR}vR9Ls  
template < typename Actor > g}I{-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m khp@^5  
  { ,u.A[{@py  
  return do_while_actor < Actor > (act); !\q'{x5C  
} Acb %)Y  
} do_; OX.g~M ig|  
?"p.Gy)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? In}~bNv?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;O({|mpS\  
最后来说说怎么处理break和continue :Z3]Dk;y  
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。 nTz( {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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