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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rXSw@pqZ&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r{~b4~kAf5  
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, C^?/9\  
jz3f{~   
5> 81Vhc,  
Z%sTj6Th  
  class filler P{RGW.Ci@  
  { k(`>(w  
public : pw))9~XU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u$qasII  
} ; VaonG]Ues  
Yi-,Pb?   
{DVMs|5;^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7iy2V;}  
Us[F@  
6Po {tKU  
asW W@E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); akj#.aYk  
E?&YcVA  
R<3 -!p1v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t%y i3  
7#HSe#0J  
uv$utu>< *  
U+-;(Fh~  
二. 战前分析 x[&)\[t  
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。 [+@T"2h2b  
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 P e} T  
"6~+ -_:  
A{3nz DLI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K6F05h 5S  
  /* --------------------------------------------- */ t[HsqnP  
vector < int *> vp( 10 ); pgUjje>#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c r18`xU  
/* --------------------------------------------- */ IUWJi\,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TPj,4&|  
/* --------------------------------------------- */ 8XCT[X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OgK' ~j  
  /* --------------------------------------------- */ D3O)Tj@:}(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e6y!,My<  
/* --------------------------------------------- */ Dl?:Mh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zGL.+@  
m8l!+8  
Nbf >Y  
( s+}l?  
看了之后,我们可以思考一些问题: tI0D{Xrc  
1._1, _2是什么? @]]\r.DG  
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。 A)#Fyde  
2._1 = 1是在做什么? G[d]t$f=  
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。 T7Y+ WfYh  
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。 $|@-u0sv  
V\c`O  
IUG}Q7w5  
三. 动工 1Si$Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -LFk7a  
aMK\&yZD  
dM -<aq  
NwKj@Jos  
template < typename T > f(EO|d^u  
class assignment ND3|wQ`M0  
  { r.]IGE|  
T value; p CeCR  
public : #]*d8  
assignment( const T & v) : value(v) {} j\@&poJ(,  
template < typename T2 > 'O 7>w%#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i_y%HG  
} ; O^~nf%  
a0k/R<4  
MbQ%'z6D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WQ{^+C9g'1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S2 -J1 x2N  
(V}?y:)  
Q0XSQOl  
xd`\Ai  
  class holder x45F-w{  
  { wF-H{C'  
public : H:q;IYE+a  
template < typename T > "`KT7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $GD Q1&Z  
  { S""F58 H n  
  return assignment < T > (t); 'kJyE9*xU.  
} K7,Sr1O `  
} ; I#(?xHx  
K:$GmV9o  
c&g*nDuDj  
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: 0.~s>xXp  
XS>( Bu  
  static holder _1; !H zJ*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5',&8  
.07k G]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U_wIx  
而不用手动写一个函数对象。 rwpH9\GE  
7#P Q1UWl  
(ul_bA+  
&!>.)I`  
四. 问题分析 <Ug1g0.  
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。 =>e> r~cW  
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。 "Qk)EY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .sZ"|j9m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "i%=QON`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HC$}KoZkC  
,C^u8Z|T  
五. 问题1:一致性 cOdgBi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o#-^Lg&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -S%Uw  
RV@mAw.T  
struct holder 7Y 4!   
  { G#.q%Up  
  // 0>3Sn\gZ(  
  template < typename T > F ^)( 7}ph  
T &   operator ()( const T & r) const AZ. j>+0xx  
  { F{eI[A  
  return (T & )r; G4EuW *~  
} dlDO?T  
} ; K{iC'^wP  
%\1W0%w  
这样的话assignment也必须相应改动: Y";K WA}b  
!!)NER-dv  
template < typename Left, typename Right > EuKkIr/(  
class assignment =BO>Bi&&  
  { N1JM[<PP  
Left l; 4=l$wg~;  
Right r; <SSkCw  
public : Md*.q^:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pvdCiYo1r  
template < typename T2 > 50Ov>(f@7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /!pJ"@  
} ; \[]4rXZN0  
kq> I?wg  
同时,holder的operator=也需要改动: L1MG("R  
3#{Al[jq  
template < typename T > XJA];9^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z1U@xQj  
  { rotu#?B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CE|rn8MB  
} aco w  
YN7JJJ/~T  
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。 8)YDUE%VH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8M7Bw[Q1  
Wfsd$kN6{  
return l(rhs) = r; |u#7@&N1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z)<lPg!YAR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "6i3'jc`  
rb]?"lizi  
template < typename Tp > (J.k\d   
class constant_t x-~=@oiv  
  { Am"&ApK  
  const Tp t; 1P G"IaOb  
public : SL`nt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wB"`lY   
template < typename T > C/q!!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fm[3Btn  
  { wT+\:y  
  return t; _W>xFBy  
} HnKXO  
} ; sL#MYW5E  
,:qk+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sY&Z/Y  
下面就可以修改holder的operator=了 G BM8:IG \  
9<5S!?JL  
template < typename T > pL2{zW`FDh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nPUD6<bF  
  { #cqI0ny?G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b[~-b  
} /])P{"v$^  
U.N?cKv  
同时也要修改assignment的operator() *rA]q' jM  
*$@u`nM  
template < typename T2 > @DSKa`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m{r#o?  
现在代码看起来就很一致了。 '%y;{,g*  
]l, ,en5V  
六. 问题2:链式操作 KY\=D 2m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v4F+^0?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _Sl3)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _IWLC{%V  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 QSOG(}w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9A *gW j  
;?%_jB$P  
template < typename T > 4B)%I`  
struct result_1 #Sg"/Cc  
  { Yh; A)N p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KC nm_4  
} ; 6i@* L\ Dl  
kq@~QI?9  
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: /dHIm`. Z  
} g%v<'K  
template < typename T > |mcc?*%t8  
struct   ref pk0{*Z?@  
  { q`UaJ_7  
typedef T & reference; 0e1-ZP CDj  
} ; w@LLxL>Y  
template < typename T > Gr#WD=I-}  
struct   ref < T &> e9>~mtx  
  { `UT UrM  
typedef T & reference; <(i5hmuVd  
} ; %^[D+1ULb  
/O~Np|~v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =Q*3\ )7  
} |  
template < typename T > X!m lC51  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ],Yy)<e.  
  { /@I`V?Q!a  
  return l(t) = r(t); 8 #:k  
} a4pewg'  
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。 /i#";~sO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uaZHM@D  
5]n\E?V'L  
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 U>DCra;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uF<?y0t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~0@fK<C)O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !;0K=~(Y^  
最后的布局是: l2I%$|)d  
                Add <T&v\DN  
              /   \ tS-gaT`T  
            Divide   5 D}Sww5ZmP  
            /   \ /Q_ Dd  
          _1     3 Hz)i.AA 4  
似乎一切都解决了?不。 F~eY'~&H}  
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。 -+0kay%  
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。 $m A2 AI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6[S IDOp*^  
b`@J"E}  
template < typename Right > 7VL|\^Y`q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ej1 <T,w_  
Right & rt) const dFy GI?  
  { [bRE=Zr$Ry  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sa kew  
} W#=,FZT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X0REC%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y G3aF(  
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。 YoBe!-E  
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。 Gr#3GvL  
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。 u@CQ+pnf:(  
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? gd*2*o$g(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :2K@{~8r  
" m13HS  
template < class Action > keFH CC  
class picker : public Action 2t PfIg  
  { h9/fD5  
public : "%p7ft  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %D5F7wB  
  // all the operator overloaded e[s}tjx  
} ; _54gqD2C,  
} !y5hv!_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 LD1&8kJ*l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cnI5 G!  
@bJIN]R  
template < typename Right > t"Ah]sD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T6QRr}8`/J  
  {  uxB`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ex6R=97uA  
} hzRKv6  
E&eY79  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f 9Kt>2IN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |<5F08]v  
U7 ?v4O]D[  
template < typename T >   struct picker_maker 0Qq<h;8xEc  
  { =*"8N-FU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]Yw$A  
} ; ts9wSx~[+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =/`]lY&  
  { oQObr  
typedef picker < T > result; X-(4/T+v  
} ; D>-r `  
 @O koT:  
下面总的结构就有了: XbB(<\0+  
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。 23WrJM!2N  
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。 X6r0+D5AvB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o~)o/(>ox  
至此链式操作完美实现。 @uldD"MJ<]  
1P*hC<  
)*>wa%[-q  
七. 问题3 b5LToy:  
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。 ?5J#  
_p*8ke  
template < typename T1, typename T2 > 849,1n^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Eu(C]nC(  
  { rpK&OR/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Cj<8r S4+  
} ?VmgM"'md  
_X~O 6e-!  
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: !@F {FR  
,1#? 0q  
template < typename T1, typename T2 > tVEe)QX  
struct result_2 <Q\KS  
  { ekL;SN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nOvR, 6  
} ; d \l{tmte  
9<.O=-1~  
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? 45 sEhs[$  
这个差事就留给了holder自己。 {zvaZY|K"  
    /*T^7Y&  
z3K$gEve  
template < int Order > R ~kO5jpW  
class holder; ( .cA'f?h  
template <> :J]'c}  
class holder < 1 > w;`Jj -  
  { _&hM6N  
public : JM,%| E  
template < typename T > QQ.?A(U7  
  struct result_1 Q_0+N3  
  { XNWtX-[ ^@  
  typedef T & result; tfGs| x  
} ; X$we\t  
template < typename T1, typename T2 > f?Zjd&|Ch  
  struct result_2 W3tin3__  
  { ]yf?i350  
  typedef T1 & result; 4@@Sh`E:  
} ; cQj`W *  
template < typename T > k8+J7(_c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /=m AVA  
  { l5{60$g  
  return (T & )r; !HDb{f  
} :@[\(:  
template < typename T1, typename T2 > U.Mfu9}#:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O D}RnKL  
  { q>2bkcGY#  
  return (T1 & )r1; #y:D{%Wp  
} ls^Z"9P  
} ; o:AfEoH"~  
e.n(NW  
template <> >o?v[:u*  
class holder < 2 > ~Kw#^.$3T  
  { ?IVJ#6[  
public : .C% 28fH  
template < typename T > Z v@nK%#J  
  struct result_1 {=ox1+d  
  { p"ytt|H  
  typedef T & result; M,]|L ch  
} ; u1%URen[x  
template < typename T1, typename T2 > %lHHTZ{+  
  struct result_2 Y~I<Locv  
  { y!#-[K:  
  typedef T2 & result; '>"{yi-  
} ; 1#A$&'&\J;  
template < typename T > ]c/E7|0Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F^u12R)  
  { 4nsJZo#S/  
  return (T & )r; X2|~(*  
} FDz`U:8  
template < typename T1, typename T2 > ,QcS[9$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qiNVaV\wr|  
  { K;R H,o1  
  return (T2 & )r2; %\m"Yi]  
} p~$cwbQ!  
} ; DzAZv/h76  
e}UQN:1  
bF"l0 jS  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %2}fW\% '  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BO[:=x`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S+T/(-W  
sey,J5?  
return l(i, j) = r(i, j); ))"gWO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N6Mr#A-{  
X94a  
  return ( int & )i; UY',n,  
  return ( int & )j; |[*Bn3E:  
最后执行i = j; b[74$W{  
可见,参数被正确的选择了。 ETp?RWXX  
']M/'CcM  
5C Dk5B_  
I!sT=w8V  
-> cL)  
八. 中期总结 V(7,N(  
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: N,(!   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -YA,Stc-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6mM9p)"$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?KC(WaGJQ  
+,76|oMsQ%  
FdU]!GO- X  
M8/a laoT  
X6HaC+P  
8u[_t.y4m  
九. 简化 7L!JP:v   
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。 @>2pY_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b($hp%+yJ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SVCh!/qe\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n!jmxl$  
  +-*/&|^等 XM$ ~HG  
2. 返回引用。 $dL..QH^K  
  =,各种复合赋值等 G3.aw  
3. 返回固定类型。 IG^@VQ%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ? #K|l*  
4. 原样返回。 WZ CI*'  
  operator, 9zp!lw~;+  
5. 返回解引用的类型。 Ln+l'&_nb  
  operator*(单目) B~Sj#(WEa  
6. 返回地址。 l1+l@r\  
  operator&(单目) LP vp (1  
7. 下表访问返回类型。 dOhSqx56  
  operator[] SQodk:1)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {;yO3];Hqw  
  operator<<和operator>> {2\Y%Y'}*  
(5yM%H8:  
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。 -C=0Pg]ga  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q}{E![ZTu  
>*-%:ub  
template < typename Left > ;4F6 $T'I  
struct value_return T+Oqd\05.+  
  { pKSCC"i&j  
template < typename T > H/,KY/>i  
  struct result_1 iN;Pg _Kq  
  { y=3 dGOFB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w~3X m{  
} ; 8`4M4" lj  
!cW rB9  
template < typename T1, typename T2 > i5e10@Q{  
  struct result_2 YI0 wr1N  
  { u64#,mC[*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N`8K1{>BH  
} ; QPlU+5Cx  
} ; 6= ?0&Bx&  
\:vF FK4a  
EGu%;[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E_,/)U8  
'E| %l!xO  
下面我们来剥离functor中的operator() te@m#` p9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QoD_`d  
-^p{J TB+  
return l(t) op r(t) CK_dEh2c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z/7q#~J,  
return op l(t) !=9x=  
return op l(t1, t2) 9b. kso9.  
return l(t) op 1XGg0SC  
return l(t1, t2) op [ 8Ohg  
return l(t)[r(t)] {lI}a8DP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Jqoo&T")  
~ #jQFyOh  
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: h&"9v~  
单目: return f(l(t), r(t)); \u[x<-\/6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k+QGvgP[4@  
双目: return f(l(t)); +gl\l?>sr  
return f(l(t1, t2)); =s\$i0A2  
下面就是f的实现,以operator/为例 .UK0bxoa  
+k`L8@a3&  
struct meta_divide JVAyiNIH>M  
  { $QJ3~mG2  
template < typename T1, typename T2 > J0sD?V|{1~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /~LE1^1&U  
  { i"Jy>'  
  return t1 / t2; u>>|ZPe  
} Nd(,oXa~  
} ; _}[ Du/c  
kowS| c#  
这个工作可以让宏来做: Q 3WD!Z8y  
. ,|C>^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N&8$tJ(hhx  
template < typename T1, typename T2 > \ M;A_'h?Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GQ(Y#HSq  
以后可以直接用 @A[)\E1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }*x1e_m}H  
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 eMGJx"a  
(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。。。) .@H:P  
"L>'X22ed  
Vgm*5a6t  
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 -%fQr5  
[6VB&   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V]zZb-m=  
class unary_op : public Rettype :Xw|v2z%3  
  { ! ._q8q\  
    Left l; rWht},-|1  
public : CE"/&I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yZlT#^$\  
0i~U(qoI  
template < typename T > oidZWy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -y.cy'$f  
      { ':.Hz]]/A  
      return FuncType::execute(l(t)); BA\aVhmx  
    } x?AG*' h&  
mSYjc)z  
    template < typename T1, typename T2 > w=GMQ8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m]qw8BoU`F  
      { ::Zo` vP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ` o)KG,  
    } 7|}4UXr7y  
} ; /,G `V  
%a/3*vz/I%  
` GF w?G  
同样还可以申明一个binary_op rbvk.:"^w  
5FZw (E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D!`;vZ\>  
class binary_op : public Rettype |4\1V=(  
  { =Jm[1Mgt  
    Left l; 0F[ f%2j  
Right r; "L3mW=!*  
public : xsa`R^5/c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _xKn2?d8g  
x^1udK^re  
template < typename T > U[wx){[|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yGR{-YwU!  
      { v,<14w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j_JY[sex  
    } /1OCK=  
 2U)n^  
    template < typename T1, typename T2 > K<P d.:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O`Tz^Q /D  
      { bYsX?0T!p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j[U#J  
    } ]BO:*&O  
} ; 4!dc/K  
 9q"kM  
(p>|e\(]0  
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 5%}e j)@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A.>mk598  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [ U:C62oK,  
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。 U WT%0t_T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8?Zhh.  
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。。。 ]PS`"o,pF$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o=Vs)8W  
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) GK$[!{w;  
下面是修改过的unary_op TUfj\d,  
v0DDim?cc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !v}TRGX  
class unary_op 8^>qor.]M  
  { /2p*uv }IP  
Left l; &N^j }^ Z  
  w<(ubR %$  
public : uSfHlN4l  
!1l~UB_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n3iiW \  
`*s:[k5k  
template < typename T >  \0)jWCK  
  struct result_1 vhBW1/w&F  
  { G^.N$wcv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IR-n:z  
} ; I!hh_  
l5D)UO  
template < typename T1, typename T2 > g<Z :`00|  
  struct result_2 R /=rNUe  
  { j4/[Z'5ny  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s!IIvF  
} ; 3-/|G-4k7  
0GUJc}fgvN  
template < typename T1, typename T2 > |Y uf/G%/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d"XZlEV  
  { t'U=K>7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eIvZhi  
} ;FqmZjm  
+[G9PP6  
template < typename T > qHk{5O3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # 55>?  
  { i(.e=  
  return OpClass::execute(lt(t)); D /QLp3+o  
} <D a-rv8  
^.A*mMQ  
} ; `\( ?^]WLa  
WZ-~F/:c%  
.I^4Fc}&4  
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 :-RB< Lj  
好啦,现在才真正完美了。 !+SL=xy!{  
现在在picker里面就可以这么添加了: 70qEqNoC  
72, m c  
template < typename Right > l|.}>SfL^u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |.)LZP,  
  { :qE.(k1@5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z|>TkCW6  
} 9'*7 ( j;  
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。 >M#@vIo?<6  
>/n];fl>8  
8"&!3_  
):K%  
!FgZI4?/Y=  
十. bind ]o'o v  
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。 &GLDoLk6[  
先来分析一下一段例子 MG=E 6:  
,-6Oma -  
:|bL2T@>[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vm@V5oH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YYT;a$GTo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M86"J:\u]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p)SW(pS  
我们来写个简单的。 Z:{| ?4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~9]vd|  
对于函数对象类的版本:  }#m9Q[  
vaeQ}F  
template < typename Func > h~#iGs  
struct functor_trait #&.Znk:@.f  
  { t oA}0MI(:  
typedef typename Func::result_type result_type; 4 {M   
} ; 5{HF'1XgZ*  
对于无参数函数的版本: H q6%$!q  
UV2W~g  
template < typename Ret > }R;}d(C`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dqB,i9--  
  { AGFA;X  
typedef Ret result_type; 54p{J  
} ; f7*Qa!!2p]  
对于单参数函数的版本: :u7BCV|yr  
=K:[26  
template < typename Ret, typename V1 > s",Ea*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fn5BWV  
  { ^=x/:0  
typedef Ret result_type; ;n't:yQW  
} ; f9#zV2ke]  
对于双参数函数的版本: )5@P|{FF  
ykC3Z<pI.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E+Bc>xl@ m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~R;/u")@e  
  { )1 -<v);  
typedef Ret result_type; wNUT0+  
} ; _WNbuk0  
等等。。。 S]@;`_?m{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @K <Onh`  
J!om"h  
template < typename Func > sV#%U%un  
struct func_return ~Z5AImR|  
  { Bv7FZK3  
template < typename T > o%'1=d3R1Q  
  struct result_1 YXp\C"~g  
  { vN(~}gOd\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G/JGb2I/7|  
} ; vEfj3+e  
7>f2P!:  
template < typename T1, typename T2 > Milp"L?B%  
  struct result_2 ~B[e*| d  
  { B=]j=\o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )M<+?R$];  
} ; mP*$wE9b,:  
} ; y`j_]qvt  
|-ZML~2S=h  
/rpr_Xw}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^1){ @(  
6 5zx<  
template < typename Func, typename aPicker > hr]+ 4!/  
class binder_1 Vja 4WK*  
  { waMV6w)<  
Func fn; (EcP'F*;;y  
aPicker pk; pT=^o  
public : [.>=> KJ_  
79 4UY  
template < typename T > 'TYO-'aC  
  struct result_1 N&G'i.w/  
  { D zD5n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .iV=ybMT  
} ; -o~zb-E  
J3y _JoS  
template < typename T1, typename T2 > #)}BY"C%  
  struct result_2 C]Fw*t   
  { Do(G;D`h+_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6Mk#) ebM  
} ; 3chx 4  
(8 7wWhH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "iEnsP@'Wg  
W^09tx/I  
template < typename T > 07SW$INb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cS Lj\'`b  
  { q5r7 KYH{  
  return fn(pk(t)); q+[ )i6!?  
} .=YV  
template < typename T1, typename T2 > g5#LoGc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +F NGRL  
  { K3vZ42n  
  return fn(pk(t1, t2)); [G brKq(  
} / xv5we~  
} ; 1 K}gX>F  
#8XmOJ"W3k  
1$DcE>  
一目了然不是么? oC" [rn  
最后实现bind \X\< +KU  
a)W|gx6Y  
Y 22Ai  
template < typename Func, typename aPicker >  pF6u3]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) * 4J!@w  
  { "tl{HM5u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J jZB!Lg=  
} vFHeGq70j  
`=;}I@]zj)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r]LP=K1  
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。 *-*V>ntvT$  
RCfeIHL  
十一. phoenix >A{e,&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nN$.^!;&  
}s?3   
for_each(v.begin(), v.end(), @ *Jbp  
( o,j_eheAM  
do_ $|Ol?s  
[ R/1e/t  
  cout << _1 <<   " , " ri-&3%%z<  
] hfJ&o7Dt  
.while_( -- _1), 9q0s  
cout << var( " \n " ) x]YzVJ=Y  
) a 7v^o`  
); :o` <CO  
F ]X<q uuL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;4-$C=&  
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 >#n"r1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $-^& AKc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #3ZAMV  
 cL .z{  
i'CK/l.H  
template < typename Cond, typename Actor > YL`MLt4MC  
class do_while gWjYS#D  
  { Vc(kw7  
Cond cd; _fgsHx>l7  
Actor act; B!<B7Q  
public : |{|B70v3Co  
template < typename T > R7b-/ !L  
  struct result_1 OE[7fDe'  
  { 5X3JQ"z  
  typedef int result_type; 7]So=% q  
} ; LTBH/[q5  
X)(K|[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V1P]pP  
?$)a[UnqX  
template < typename T > <9H3d7%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q7pCF,;  
  { Otr=+i ZI  
  do :?EZ\WM7  
    { Lm!]m\LRZD  
  act(t); ox<6qW  
  } $C=XSuPNK  
  while (cd(t)); c{`!$Z'k<  
  return   0 ; ((AK7hb  
} mGg/F&G9  
} ; {88|J'*L  
D',7T=C   
yS K81`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `tO t+>YWn  
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。 @lM-+q(tl  
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。 B]hRYU  
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。 r]}6iF.  
下面就是产生这个functor的类: <%^WZ:c  
'%_K"rb  
6;~V@t  
template < typename Actor > QgH{J8 0  
class do_while_actor ekfa"X_  
  { ^Rl?)_)1HE  
Actor act; D:K"J><@  
public : @) MG&X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s hq +  
rpEIDhHv  
template < typename Cond > 2T%sHp~qt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [ZG>FJDl8  
} ;  3bd`q $  
w&}<b%l  
,;MUXCC'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N DI4EA~z  
最后,是那个do_ 2 N(Z^  
3J8>r|u;1'  
Qhe<(<^J,  
class do_while_invoker IuFr:3(  
  { }VWUcALJV  
public : MowAM+?^}  
template < typename Actor > 7C Sn79E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,6^Xn=o #  
  { {]|<|vc;GI  
  return do_while_actor < Actor > (act); V]]!0ugvk(  
} tpzh  
} do_; d/+s-g p  
2_bEo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 67H?xsk@n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 REcKfJTj  
最后来说说怎么处理break和continue bFG?mG:  
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。 {[bpvK  
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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