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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a+P Vi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -&JQdrs  
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, j6DI$tV~  
p^*A&7d:P  
2C"[0*.[N  
1AAOg+Y@U"  
  class filler Sgq?r-Q.  
  { sglH=0MP  
public : 6Eyinv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aKC,{}f$m  
} ; vk.P| Y-;  
N Nw0 G&  
,'&H`h54  
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: JUd Q Q  
y87oW_"h  
/nB|Fo_&Q  
_BHEK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^vha4<'-qG  
e]-%P(}Z  
oUx%ra{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2./;i>H[u  
YuFR*W;$  
W$Sc@!M3{  
ciGJtD&P  
二. 战前分析 Usq.'y/ o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 17F<vo>l%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ")@#B=8+3^  
e"&QQ-q  
M<'He.n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! q5qA*  
  /* --------------------------------------------- */ X}B ]0z>  
vector < int *> vp( 10 ); i6)HC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {B[ }}wX$  
/* --------------------------------------------- */ Nx=rw h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x4-_K%  
/* --------------------------------------------- */ =Hx]K8N)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d;.H 9Ne  
  /* --------------------------------------------- */ 52t6_!y+V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *cAI gO7  
/* --------------------------------------------- */ aM YtWj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /_</m?&.U&  
?@CbaX~+K  
P(cy@P,D  
)W*A[c 2  
看了之后,我们可以思考一些问题: h]pz12Yf  
1._1, _2是什么?  {[dY$  
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。 Cf>(,rt};  
2._1 = 1是在做什么? %uDH_J|^  
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。 "NtY[sT{V  
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。 R*DQLBWc  
7> 8L%(7  
Fs&r ^ [/b  
三. 动工 t^~Qv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XeX` h_  
uYC1}Y5N  
nYE%@Up  
L :Ldk  
template < typename T > n50W HlMtt  
class assignment :B:6ezDF6  
  { DB3qf>@?  
T value; nM|F MK^  
public : GQ2/3kt  
assignment( const T & v) : value(v) {} ym_p49  
template < typename T2 > tmi)LRF H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u(i=-PN_<  
} ; i!EAs`$o`  
{r'+icvLX  
XIn,nCY;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <.&84c]/&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0ZJj5<U  
2P ^x'I  
iFnD`l 6)  
%`*On~  
  class holder quRTA"!E  
  { K/K|[=bl  
public : @Gt.J*!s/  
template < typename T > psUT2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \,pObWm  
  { jl5&T{z  
  return assignment < T > (t); )Z)Gb~G  
} VS>xvF  
} ; et?FX K"y  
wf`A&P5tF  
d,toUI  
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: l=ZD&uK  
|}b~YHTs  
  static holder _1; 7}vI/?r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kpXxg: c  
<~P!yLr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $O%"[w  
而不用手动写一个函数对象。 sou~m,#  
SDB \6[D  
Bj<s!}i{[  
4:5M,p  
四. 问题分析 )qe rA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 y%?'<j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'q?Y5@s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `x_}mdR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uVTacN%X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #nw+U+qL  
h'?v(k!  
五. 问题1:一致性 w!'y,yb%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| LosRjvQ:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v3]5`&3~  
b~r:<:;  
struct holder '6; {DX  
  { @JGFG+J}  
  // %uCsCl  
  template < typename T > |Z)}-'QUJ  
T &   operator ()( const T & r) const ] E:NmBN<  
  { @dx 8{oQ  
  return (T & )r; ~6IY4']m*  
} I]hjv  
} ; H]7bqr  
sO}CXItC+j  
这样的话assignment也必须相应改动: KA{&NFx  
*<X1M~p$  
template < typename Left, typename Right > ',K:.$My  
class assignment i I`vu  
  { rVP{ ^Jdo  
Left l; L^*f$Balz  
Right r; Bal e_s^  
public : 3!$+N\ #w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =fJU+N+<  
template < typename T2 > &,yF{9$G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C+g}+  
} ; ~(8fUob  
e^oGiL ~  
同时,holder的operator=也需要改动: 9!FU,4 X  
KJ:z\N8eo  
template < typename T > yjsj+K pL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const un4fnoc  
  { FSm.o?>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6aOyI ;Ux  
} /QWXEL/M=  
4wkv#vi7!-  
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。 ^RO<r}B u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 } C:i0Q  
`hdff0  
return l(rhs) = r; 1YQYZ^11  
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。 AwjXY,2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZuybjV1/f6  
[N Afy~X*  
template < typename Tp > kJpO0k9?eY  
class constant_t )z\#  
  { QkC*om'/!  
  const Tp t; v0VQ4>  
public : @&Z^WN,x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} : NA(nA 3  
template < typename T > _ xTpW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qZ'2M.;  
  { qxDMDMN  
  return t; ~ \<$H'  
} ^C1LQ Z  
} ; ge(,>xB  
G%FZTA6a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jU~ x^Y  
下面就可以修改holder的operator=了 )obgEJ7Y`l  
H`'a|Y  
template < typename T > w7.,ch  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T.3{}230<  
  { ?'Hd0)yZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l _%<U  
} 1O< 6=oH  
g4b#U\D@)/  
同时也要修改assignment的operator() IdN3Ea]  
/ Ws>;0  
template < typename T2 > Sc/l.]k+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u*): D~A  
现在代码看起来就很一致了。 zWhj >Za  
YLi6G Y  
六. 问题2:链式操作 /AAD Fa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8QK8q: |  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JRw,${W  
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。 {0w2K82  
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。 f)j*P<V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D\b$$z]q  
51b%uz  
template < typename T > Y|><Ls6Q  
struct result_1 hPSMPbI  
  { `_)H aF>/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vQyY %  
} ; Vx2/^MiXy  
JPAjOcmU/  
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: g i6s+2  
L7;~4_M9.V  
template < typename T > oe]* Q  
struct   ref :`zO%h  
  { P%lD9<jED  
typedef T & reference; s{R ,- \_  
} ; vhbHt_!u&  
template < typename T > ^;<d<V}*  
struct   ref < T &> QMz=e  
  { c0'ryS_Z9  
typedef T & reference; D<d, 9S,)  
} ; 8 5X}CCQ  
lUB?eQuN_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &`@YdZtd"  
D\&S {  
template < typename T > 84.L1|k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mq)]2>"v  
  { #WSqh +  
  return l(t) = r(t); OyVP_Yx,V  
} Lo1ySLo$G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F0p=|W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X':FFD4h  
Ajm!;LA[jO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 } LS8q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4h@,hY1#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !(F?`([A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Hz GwO^tbK  
最后的布局是: d/ ^IL*O  
                Add \/YRhQ  
              /   \ q+\<%$:u  
            Divide   5 sFz0:SqhE  
            /   \ 3?a`@C&x  
          _1     3 HTT&T9]  
似乎一切都解决了?不。 3\@2!:>  
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。 }W8A1-UF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 B6 (\1  
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: #4O4,F>e  
"H[K3  
template < typename Right > Sp5:R75vI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5m 0\ls\  
Right & rt) const 1#6emMV.`  
  { H?];8wq$G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d,Aa8I  
} L? DlR hu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9=ygkPY  
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。 $ ubU"  
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。 IU"  
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。 MGm*({%  
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。 )1 T2u  
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? ]}! @'+=  
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: iVn4eLK^v  
JkJ @bh Eu  
template < class Action > `^SRg_rH=`  
class picker : public Action P-Y_$Nv0g  
  { 'JMW.;Lh?X  
public : *^|\#UIk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?d-w#<AiV  
  // all the operator overloaded BA: x*(%~  
} ; 'c7nh{F  
x^[,0?y2  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6]b"n'G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: aNEah  
=|z:wlOs  
template < typename Right > ; zJb("n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *uyP+f2O  
  { /ovVS6Ai  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^qR|lA@=\  
} t|>zke!'  
s;9Du|0f^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =4eJ@EVM  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6P{^j  
?Tc#[B  
template < typename T >   struct picker_maker am]M2+,2Ip  
  { 3@I0j/1#k1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; />S^`KSTM  
} ; pNb2t/8%%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Sk|e#{  
  { )*]A$\Oc[  
typedef picker < T > result; R7Y_ 7@p  
} ; '%rT]u3U  
pr#%VM[':R  
下面总的结构就有了: WT ;2aS:  
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。 M9W zsWM  
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。 r&E gP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =%7drBoD  
至此链式操作完美实现。 MT&aH~YB  
|X8?B =  
[Jt}^  
七. 问题3 eT".psRiC  
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。 K|Sq_/#+U  
*,$5EN  
template < typename T1, typename T2 > zkRAul32|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z&n[6aV'F  
  { (&e!u{I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ki'$P.v{$w  
} Xk4wU$1F  
l)[|wPf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tS2 &S 6u  
(kLaXayn  
template < typename T1, typename T2 > o0R?vnA=  
struct result_2 * hs&^G  
  { DU%E883  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5I2,za&e  
} ; src9EeiV  
blgA`)GI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 27D*FItc  
这个差事就留给了holder自己。 TWpw/osW  
    = J;I5:J  
S/`#6  
template < int Order > ez'NHodwk2  
class holder; ZG^<<V$h  
template <> ] ]U)wg  
class holder < 1 > %b^4XTz  
  { @A1f#Ed<  
public : $t;:"i>  
template < typename T > Hx gC*-A$/  
  struct result_1 s6|'s<x"j  
  {  :RnUNz  
  typedef T & result; ~b~Tq  
} ; j9h/`Bn  
template < typename T1, typename T2 > Uqel UL}  
  struct result_2 d{7ZO#E  
  { "] V\Y!  
  typedef T1 & result; A2 + %  
} ; h=A  
template < typename T > S.!,qv z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .2E/(VM  
  { 0zH-g  
  return (T & )r; R2Tt6  
} ^!\1q<@n  
template < typename T1, typename T2 > #"UO`2~`l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wG,"X'1  
  { MR1I"gqE}I  
  return (T1 & )r1; |E1U$,s~u  
} A'jvm@DvQI  
} ; `"=>lu2H   
I<D#   
template <> K ";Et  
class holder < 2 > ;g!rc#z2g  
  { Q-oDmjU  
public : '.bf88D  
template < typename T > ;TJpD0  
  struct result_1 n*7^lAa2  
  { +c~&o83[  
  typedef T & result; ]:gW+6w"C  
} ; Ok_}d&A  
template < typename T1, typename T2 > w#b@6d  
  struct result_2 zQyI4RHG[  
  { ?9\D(V  
  typedef T2 & result; /2? CB\  
} ; A r!0GwE+  
template < typename T > t%Jk3W/f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kGV:=h  
  { N#ggT9>X  
  return (T & )r; i3w~&y-  
} ^{uHph9ny  
template < typename T1, typename T2 > ;?/5Mr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y$ jX  
  { I<#X#_YP  
  return (T2 & )r2; $+Ze"E  
} Lk !)G'42  
} ; ov_l)vt  
+aOdaNcI  
%LrOGr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L?h?LZnq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s0iG |vw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E y:68yU  
tB4mhX|\  
return l(i, j) = r(i, j); 9f! M1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~$u9  
}:2##<"\t  
  return ( int & )i; ^m#tWb)f  
  return ( int & )j; T [SK>z  
最后执行i = j; )$!b`u  
可见,参数被正确的选择了。 5_;-Qw  
$Lp [i <O]  
WutPy_L<  
6nL^"3@S!  
9rMO=  
八. 中期总结 01'>[h#_n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MDlH[PJ@i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M.Yp'Av  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C 7C4 eW8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ooVs8T2  
9ngxkOGx  
w-n}&f  
3=d%WPgQ  
+4:eb)e  
e#*3X4<\K  
九. 简化 BEOPZ[Q|c  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hWy@?r.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +cH>'OXoB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: iAz0 A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fmixWL7.Zg  
  +-*/&|^等 jfMkN  
2. 返回引用。 TaRPMKk  
  =,各种复合赋值等 VW\S>=O99  
3. 返回固定类型。 b$b;^nly  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bA)nWWSg=  
4. 原样返回。 J1G}l5N  
  operator, AIg4u(j  
5. 返回解引用的类型。 2fTuIS<yr  
  operator*(单目) 86=W}eV1r  
6. 返回地址。 blQ&QQL  
  operator&(单目) i%FC lMF  
7. 下表访问返回类型。 MDF_Xr-hZ  
  operator[] O(/~cQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }&vD(hX  
  operator<<和operator>> yP{ 52%|+  
!Aj}sh{  
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。 vxZ'-&;t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *:n7B\.  
f]r*;YEc4  
template < typename Left > c]{}|2u  
struct value_return jC'h54 ,Mr  
  { ]AYP\\Xi  
template < typename T > wY<s  
  struct result_1 8JY0]G6  
  { )NZH{G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v Z9OJrF  
} ; q@wD@_  
G?}?>O  
template < typename T1, typename T2 > 8NfXYR#  
  struct result_2 ?z.?(xZ 6  
  { !`e`4y*N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v^JzbO~|gj  
} ; |#_p0yPy  
} ; w x]?D%l  
Onq^|r's&  
Ikdj?"+O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z+v,o1  
`^[k8Z(  
下面我们来剥离functor中的operator() oJ4HvrUO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tY;<S}[@7w  
0I.KHIB k  
return l(t) op r(t) %j\&}>P4$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ui>jJ(  
return op l(t) 3Z" ;a  
return op l(t1, t2) xS1|t};  
return l(t) op v7"VH90`!  
return l(t1, t2) op j1;[6XG  
return l(t)[r(t)] ` Tap0V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tBGLEeL/.  
`TPIc  
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: U\P4ts  
单目: return f(l(t), r(t)); K80f_ iT 5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,,u hEoH  
双目: return f(l(t)); ;8^k=8  
return f(l(t1, t2)); H1c8]}  
下面就是f的实现,以operator/为例 R$awo/'^  
YIRe__7-NU  
struct meta_divide n}UJ - \$  
  { q=W.82.U  
template < typename T1, typename T2 > _p6 r5Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5.\p]>|G1  
  { mS'Ad<  
  return t1 / t2; j{Px}f(=  
} Z4i))%or  
} ; x:Q\pZ  
!\7 M7  
这个工作可以让宏来做: ~6;I"0b5  
F- -g?Q^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D>y5&`  
template < typename T1, typename T2 > \ @/ ^< 9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8r(a wp  
以后可以直接用 \oWpyT _  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `D(V_WZ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \ UrD%;sq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 08xo_Oysq  
?XY'<]o E  
KdkL_GSLT  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^W$R{`  
 :f[ w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eE'P)^KV  
class unary_op : public Rettype LL e*| :  
  { p/ (Z2N"  
    Left l; #$Zx].[lc  
public : p?L%'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (e'8>Pv  
R Th=x.  
template < typename T > :2KHiT5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =H)]HxEEM  
      { d'96$e o~  
      return FuncType::execute(l(t)); trDw|WA  
    } !Wr<T!T  
uZL]mwkj]  
    template < typename T1, typename T2 > 4m< ]qw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  skl3/!  
      { vSHPN|*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JlnmG<WLT  
    }  a[nSUlT&  
} ; F:m6Mf7L  
D=^&?@k<  
=Smd/'`_  
同样还可以申明一个binary_op {j$2=0Cec  
i975)_X(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y!1X3X,V  
class binary_op : public Rettype ?7NSp2aq2A  
  { UK,bfLPt~  
    Left l; ?L0;, \-t  
Right r; WkiT,(i  
public : 6agq^wI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6#Z] yk+p  
 lPZ>#  
template < typename T > FQ4R>@@5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n,FyK`x  
      { o:{Sws(=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dI\_I]  
    } `:=1*7)?  
ht%qjE  
    template < typename T1, typename T2 > w=XIpWl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !M8_PC*a  
      { F% n}vA`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {LjzkXs  
    } ^>E>\uz0v  
} ; ~u$ cX1M  
7R6B}B?/  
n5C,Z!)z  
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 #Gi`s?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `T*Y1@FV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  x(HHy,  
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。 ufk2zL8y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .hH_1Mo8  
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。。。 d2eXN3"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oIO@#   
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) aUNA` L  
下面是修改过的unary_op 5, ,'hAq_  
,G0"T~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }~W/NP_F  
class unary_op SWw!s&lP&  
  { 5 <k)tF%  
Left l; w\i]z1  
  U3_O}X+  
public : L|WrdT D;  
GcN}I=4|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Lx>[`QT  
oo;<I_#07  
template < typename T > \bT0\ (Js\  
  struct result_1 '1DY5`i{  
  { Ml c_w19C9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a0)w/A&  
} ; O\f`+Q`0  
}IWt\a<d  
template < typename T1, typename T2 > Yr{hJGw[  
  struct result_2 *@bz<{!  
  { H<!q@E ;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i tNuY<"  
} ; eV!(a8  
cEa8l~GC<  
template < typename T1, typename T2 > Fy\q>(v.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n@tt.n!{l  
  { xGyl7$J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *bo| F%NAz  
} kttJTP77t  
{Y5@SI yE  
template < typename T > aPlEM_escS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uxn+.fA  
  { mC@v,"  
  return OpClass::execute(lt(t)); H0&wn#);6R  
} *~GI-h  
7~J>Ga  
} ; Il4]1d|  
MOh&1]2j5  
9b >+ehjB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]h1.1@>xc  
好啦,现在才真正完美了。 :%9R&p:'ar  
现在在picker里面就可以这么添加了: P7W|e~]Yq  
?,7!kTRH  
template < typename Right > cZ)JvU9]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]v}W9{sY  
  { vfn[&WN]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FVkl# Qy~  
} 5uG^`H@X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ns YEBT7f  
P9m  
a$?d_BX  
z\<,}x}V  
ma-GvWD2  
十. bind s@&3;{F6D  
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。 VDOC>  
先来分析一下一段例子 ,j>FC j>  
@7"n X  
9=$ pV==  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JAKs [@:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3mofp`e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nygGI_[l  
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。 HD#>K 7  
我们来写个简单的。 ;39a`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zd2_k 9  
对于函数对象类的版本: h-"q <eY"  
*=B<S/0  
template < typename Func > e.L&A|  
struct functor_trait 4Ia'Yr  
  { ,<+:xl   
typedef typename Func::result_type result_type; } l+_KA  
} ; HaL'/V~  
对于无参数函数的版本: Z1 )1s  
BZhf/{h[@  
template < typename Ret > clyp0`,7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,7cw%mQA  
  { lIEZ=CEmY  
typedef Ret result_type; msCz\8Xd  
} ; * G*VY#L  
对于单参数函数的版本: >QJDO ]~V  
=9 QyO h  
template < typename Ret, typename V1 > Has}oe[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a0]GQyIG  
  { /L2ZI1v  
typedef Ret result_type; {q$U\y%Rq  
} ; w5y.kc;  
对于双参数函数的版本: e8):'Cb   
J V}7c$_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8IL5 :7H8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d~_5Jx  
  { :9L}jz  
typedef Ret result_type; #t1? *4.p  
} ; jTqJ(M}L  
等等。。。 EP;ts  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c{to9Lk.#  
Cp!9 "J:  
template < typename Func > e`][zx  
struct func_return GGwwdB\x'  
  { Yur}<>`(  
template < typename T > D@ sMCR  
  struct result_1 2\.23  
  { $ #/8l58  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fv,c8f  
} ; E$8-8[  
+W1l9n*  
template < typename T1, typename T2 > dk1q9Tx  
  struct result_2 Y ?~n6<  
  { `0W"[BY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3ONWu  
} ; i@P= *lLD  
} ; "Ltp]nCR  
ZTqt4H  
$l.8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;W+1 H !  
:#sBNy  
template < typename Func, typename aPicker > %#4;'\'5  
class binder_1 qooTRqc#,  
  { 7o+VhW<|5  
Func fn; 3Jd a:  
aPicker pk; &q4~WRnzJk  
public : H/W&a2R^P  
~FI} [6Dd  
template < typename T > cuG;1,?b  
  struct result_1 S+6YD0  
  { 0V8G9Gj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S]T71W<i  
} ; p}GTOJT}  
JSh'iYJ .  
template < typename T1, typename T2 > *S <I!7Q  
  struct result_2 >~_>.R+{  
  { { ~{D(k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V^D 1:9i  
} ; xPT$d,~"  
cbou1Ei   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b!SIs*  
2&s(:=  
template < typename T > N/0Q`cQ-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z^mIGy}  
  { %^I 7=  
  return fn(pk(t)); ,-$%>Uv   
} NJ}x qg  
template < typename T1, typename T2 > eon(C|S7eK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z^A(Q>{e  
  { }EfRYE$E  
  return fn(pk(t1, t2)); ou|3%&*"  
} b[n6L5P5m2  
} ; @ohJ'  
'@hnqcqXq  
A-\n"}4  
一目了然不是么? y fS  
最后实现bind D 5Z7?Y  
rY6bc\?`x  
{[H#lX 4  
template < typename Func, typename aPicker > :^QV,d<C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rA_r$X  
  { ONcS,oHW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lg (>n&  
} UU =,Brb  
=>TXo@rVN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kc2E4i  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {;UBW7{  
OH+2)X  
十一. phoenix z"sv,W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3@;24X  
[.G~5%974  
for_each(v.begin(), v.end(), Q6X}R,KA1  
( -Xgup,}?  
do_ N~yGtnW  
[ 99q$>nx,w  
  cout << _1 <<   " , " ,n5 [Y)  
] Zr\G=0`  
.while_( -- _1), 1-4*YrA  
cout << var( " \n " ) 9Cb>J  
) Me,AE^pgL'  
); /8(t:  
IP 1{gMG  
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: Ce3  
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 LrV4^{9(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q p1rP#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LTD;  
<8Q?kj  
!%C&hH\  
template < typename Cond, typename Actor > *UG=dl#F#  
class do_while P}p6{  
  { oP<E)  
Cond cd; N aiZU  
Actor act; o648 xUP  
public : l>>, ~  
template < typename T > @2$iFZq~  
  struct result_1 ws}>swR,  
  { g!;Hv  
  typedef int result_type; q/tC/V%@(  
} ; V :4($  
kmL~H1qd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +Mh9Jf  
Tq.%_/@M<  
template < typename T > u"r1RG'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _{?/4ZhA\+  
  { o{QPW  
  do !}uev  
    { ;,_c1x/F  
  act(t); ?jBh=X\]:  
  } POUD*(DqNK  
  while (cd(t)); ^Ul *Nm  
  return   0 ; t3$+;K(  
} .We"j_ }  
} ; !g-19at  
<wt9K2,  
W>7o ec  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ) /<\|mR  
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。 Os7 3u#!'  
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。 Mj@ 0F 2hy  
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。 J $<g" z3  
下面就是产生这个functor的类: _\xd]~ELj  
xSHeP`P^X  
'| |),>~  
template < typename Actor > Z,Tv8;  
class do_while_actor # OQ(oyT  
  { #6<9FY#  
Actor act; 9Lxj ]W2^  
public : ]hkway  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FmRa]31W  
e6?h4}[+*  
template < typename Cond > ;yH1vX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^t\AB)(8  
} ; rRZ ,X%  
r5?qz<WW~  
2L_ts=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bMw)> 4  
最后,是那个do_ lTv_%hUp  
DV/P/1E  
Z-+p+34ytq  
class do_while_invoker Y;'7Ek)  
  { wMB<^zZmv  
public : N^. !l_  
template < typename Actor > rx#\Dc}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ojitBo~  
  { q y8=4~40  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ge;plD-f  
} U= PG0  
} do_; 8^N"D7{mO  
l0$ +)FKd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? COK7 i^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u{ .UZTn  
最后来说说怎么处理break和continue x~tG[Y2F?  
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。 7MT[fA8^  
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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