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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \3Dk5cSDk+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K(nS$x1G  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )jyq{Jb  
O^9CV*]!n  
zL:&Q<  
ZV'$k\  
  class filler lWx  
  { *jk3 \KaoV  
public : &?.n2+T+ =  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (C daE!I4Q  
} ; 48 W.qzC  
BBHK  
*16<M)7  
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: G2.|fp_}pG  
pheE^jUr  
GE1i+.+-.  
/g_9m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %#~((m1  
n*4lz^LR  
Zg V~W#t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &v^!y=Bt  
bIgh@= 2  
o:2Q2+d  
Y3-gUX*w0  
二. 战前分析 25 CZmsg  
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, U) ~wi  
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 *GQDfs`m  
pzp,t(%j  
`79[+0hL'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \K}-I  
  /* --------------------------------------------- */ d1v<DU>M  
vector < int *> vp( 10 ); L}'Yd'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &&=[Ivv  
/* --------------------------------------------- */ hAm/mu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %2f//SZ:  
/* --------------------------------------------- */ NJtQx2Sd'H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wV(AT$  
  /* --------------------------------------------- */ _7U]&Nh99  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X1+ wX`f  
/* --------------------------------------------- */ J/2j;,8D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :Sr?6FPc  
~+yZfOcw  
_V@WNo%B  
HBH$  
看了之后,我们可以思考一些问题: i AdGgK  
1._1, _2是什么? X) V7bVW  
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。 [4sEVu}  
2._1 = 1是在做什么? y$X(S\W  
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。 (n,u|}8Y  
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。 4({( i  
C{ EAmv'  
oM!xz1kVL  
三. 动工 :.k ZR;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 07V8;A<,  
,7W:fwdR  
{( #zcK  
bu>qsU3  
template < typename T > $B;_Jo\|  
class assignment WJ |:kuF  
  { f`jc#f5+'  
T value; nVE9^')8V  
public : MtS3p>4  
assignment( const T & v) : value(v) {} v2Bzx/F:  
template < typename T2 > dBSbu=^$)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  v,=v  
} ; Lxv6!?v|  
a5@z:i  
>nzu],U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UiH!Dl}<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cvnB!$eji  
,R?np9wc  
$&{ti.l  
=-NiO@5o  
  class holder :_5/u|{  
  { <3 TA>Dz  
public : nd ink$  
template < typename T > F>zl9Vi<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |?d#eQ9a  
  { #sTEQjJ,J  
  return assignment < T > (t); 5 c5oSy+  
} pd3,pQ  
} ; Y4E/?37j  
> @_im6  
UDy(dn>J:J  
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: W3r?7!~  
Kv37s0|g  
  static holder _1; g:7,~}_}^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j~E",7Q'  
20b<68h$:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fk "Ee&H)(  
而不用手动写一个函数对象。 ~ Vw9  
RBwO+J53y  
]}Z4P-"t  
ST5V!jz  
四. 问题分析 -#In;~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 QzOkpewf  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mj&57D\fq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0p(L'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,HB2 hHD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |l0Ea  
b>\?yL/%+?  
五. 问题1:一致性 8j5<6Cv_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JTU#vq:TY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vAb^]d   
FOwnxYGVf  
struct holder {sVY`}p|  
  { c$:1:B9\  
  // 0nJE/JZ  
  template < typename T > iD`d99f8O  
T &   operator ()( const T & r) const +JRF0T  
  { +k\Uf*wh  
  return (T & )r; }|\d+V2On  
} g7\,{Bw#E  
} ; ^T5X)Nu{=C  
h6_(?|:-(  
这样的话assignment也必须相应改动: 69m ;XdkKz  
P 1XK*GZ  
template < typename Left, typename Right > urBc=3Rz  
class assignment r H8@69,B  
  { B9R(&<4  
Left l; ^qGb%! l  
Right r; kDvc" ,SD#  
public : 0NDftcB]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *\}}Bv+9  
template < typename T2 > [AU II*:}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2P#=a?~[  
} ; #KxbM-1=  
d}'U?6 ob  
同时,holder的operator=也需要改动: h `}}  
*&BnF\?m  
template < typename T > V7d) S&*V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *NFg;<:j  
  { )s_n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cD*}..-/4  
} lot%N(mB`  
kIHDeo%K}  
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。 <%.5hCTp97  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !Ucjax~  
fhPkEvJ  
return l(rhs) = r; Sr?#wev]rn  
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。 ]\-^>!F#K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^I8Esl8  
M<O{O}t<  
template < typename Tp > Vd^g9  
class constant_t E`int?C!  
  { W>_]dPBS/  
  const Tp t; ?eH&'m}-  
public : "@R>J ?Cc+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >Y7a4~ufko  
template < typename T > 2H71~~ c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KmG  
  { T>TWU:  
  return t; PZxAH9 S?  
} <+MyZM(z>  
} ; ]i(-I <`  
8Jf.ECQT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9. 'h^#C  
下面就可以修改holder的operator=了 [(X y.L7x  
'c2W}$q  
template < typename T > De7T s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =4V&*go*\  
  { S/|,u`g-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :B3[:MpL}  
} j',W 64  
k@zy  
同时也要修改assignment的operator() *eI)Z=8  
[Wd-Zn%  
template < typename T2 > ]Chj T}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `&\Q +W  
现在代码看起来就很一致了。 X%z }VA  
+$4(zP s@  
六. 问题2:链式操作 dS^T$sz.co  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Vk< LJ S  
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。 |*Z$E$k:  
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。 ? WJ> p  
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。 ^` un'5Vk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S$KFf=0  
>U F  
template < typename T > f#+el y  
struct result_1 3bO(?l`3h  
  { BA\/YW @  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u]}s)SmDk  
} ; l/;X?g5+  
B8E'ddUw  
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: 4iSa7YqhBT  
RMMd#/A@}  
template < typename T > W3`>8v1?o  
struct   ref zJe#m|Z  
  { f{SB1M   
typedef T & reference; @`\VBW  
} ; (&/2\0QV  
template < typename T > dJ"iEb|4  
struct   ref < T &> hW{j\@R  
  { *s@Qtgu  
typedef T & reference; U qG .:@T  
} ; +`3!I  
V_plq6z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: + QQS={  
06jqQ-_`h  
template < typename T > * #TUGfwy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .<kqJ|SVi  
  { C9p"?vX  
  return l(t) = r(t); ,{\Bze1fn  
} t_mIOm)S%  
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。 y:v,j42%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ySI~{YVM  
9 \^|6k,  
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 Mq';S^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AwQ?l(iZ"p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 % ,+leKs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k,euhA/&  
最后的布局是: H'Yh2a`!o  
                Add f/CuE%7BR  
              /   \ C6rg<tCH  
            Divide   5 NcY608C  
            /   \ }9nDo*A"}  
          _1     3 9"g6C<  
似乎一切都解决了?不。 R8.CC1Ix  
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。 K~ ;45Z2  
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。 '\jd#Kn'h  
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: {Zp\^/  
as J)4ema  
template < typename Right > L(X6-M:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KK@.~'d  
Right & rt) const N!*_La=TuH  
  { `^lYw:xA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S_~z-`;h!  
} qCv20#!"|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :;t #\%L/  
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。 uc|45Zxt  
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。 xe/(  
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。 {rcnM7 S1L  
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。 =y=cW1TG  
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? }NsUnbxT  
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: 4H@Wc^K  
|HZTN"  
template < class Action > pmX#E  
class picker : public Action 9cJH"  
  {  ? w^-  
public :  & y<ZE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jsNF#yE>  
  // all the operator overloaded Wh&8pH:  
} ; L/"0ws_  
28 3 H  
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。 ~F1:N>>_Cf  
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: j(~ *'&|(  
dDnf^7q/  
template < typename Right > [TNj;o5J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s: 3z'4oX  
  { _'#x^D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y@ZaJ@%9@  
} xU%w=0z <  
E= `6-H{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1T:Y0  
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。 6 PxW8pn  
@^uH`mc  
template < typename T >   struct picker_maker 8uA,iYD  
  { ]THPSw_y8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =|=.>?t6Z0  
} ;  x]z2Z*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @BNEiOAZ#  
  { p019)X|vx  
typedef picker < T > result; 1Z,[|wJ  
} ; _D|^.)=U|  
f  nI|  
下面总的结构就有了: bO<CR  
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。 hTwA%  
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。 'g9"Qv?0{`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [V}S <Xp  
至此链式操作完美实现。 ]D,MiDph  
5aa<qtUjH  
j^`hzh3S  
七. 问题3 (!:cen~|[  
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。 )Z %T27r,^  
JAI)Eqqv]  
template < typename T1, typename T2 >  aH#l9kCb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bMU(?hb  
  { z~A]9|/61v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @JRNb=?a  
} 3"{.37Q  
~xoF6 CF  
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: 77Bgl4P  
pFJB'=c  
template < typename T1, typename T2 > k#5}\w!  
struct result_2 c5mZG7-  
  { U"50_O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]%!u7z|\6  
} ; ?MQ.% J  
F-*2LMe  
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? ?ByM[E$  
这个差事就留给了holder自己。 xz:J  
    y_.!!@,  
QFIL)'K  
template < int Order > h;jIYxj  
class holder; (#;`"Yu  
template <> %E_b'[8  
class holder < 1 > ]G2uk`  
  { -J^(eog[6  
public : mLL340c#\  
template < typename T > 1LJUr"6]  
  struct result_1 {?`al5Sz  
  { -@ZiS^l  
  typedef T & result; mRZ :ie  
} ; ]f1{n  
template < typename T1, typename T2 > YX*Qd$chZ  
  struct result_2 OaL\w D^  
  { R-P-i0 ~  
  typedef T1 & result; J "FC%\|  
} ; :g.46dp4  
template < typename T > Sua[O$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +\r+n~w  
  { 1J' 3g  
  return (T & )r; "al `$%(  
} )7:J[0ZiQ  
template < typename T1, typename T2 > \8uIER5)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )+Oujt  
  { U#1bp}y  
  return (T1 & )r1; 0T>H)c6:\  
} 72veLB  
} ; 5 B=^v#m  
P#:?ok  
template <> wRrnniqf8  
class holder < 2 > 3T&6opaF  
  { ?^j^K-rx  
public : $mCarFV-T  
template < typename T > 4BwQA #zE  
  struct result_1 ~l2aNVv;  
  { LF0sH)e]  
  typedef T & result; vO;I(^Q  
} ; ]#.]/f >-  
template < typename T1, typename T2 > R CkaJ3  
  struct result_2 {%#)5l)  
  { "4%"&2L  
  typedef T2 & result; *]i!fzI']  
} ; 5 Qoew9rA  
template < typename T > Oq3A#6~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0dh=fcb  
  { 8 B**8yg.  
  return (T & )r; &* E+N[  
} gqWupL  
template < typename T1, typename T2 > K|oacOF9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @2*]"/)*0  
  { iH.$f /)N  
  return (T2 & )r2; |] Qg7m,O  
} _uJ"m8Tl  
} ; p^iRPI  
RQFI'@Ks  
+<prgP`v  
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> >。 c`fG1s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )yo a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^V %rag  
Wpc|`e<  
return l(i, j) = r(i, j); :eZh'-c?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `CeJWL5{  
*:O.97q@h  
  return ( int & )i; o!~Jzd.=h  
  return ( int & )j; hb{ u'=  
最后执行i = j; 1EyL#;k  
可见,参数被正确的选择了。 N 75:5  
`EtS!zD~b  
U?!>Nd  
O 1oxZj <  
A_;8IlW  
八. 中期总结 j:w{;(1=W  
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: >><.3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3~#h|?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 = P   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a {ab*tM  
}^(}HBT  
,j5&6X=1M  
l$hJE;n  
S1U@UC  
5Q=P4w!'  
九. 简化 Pf F=m'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]x&u`$F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O+RP3ox"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~y$ !48o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3 v")J*t  
  +-*/&|^等 }$\M{# C~  
2. 返回引用。 "z<azs  
  =,各种复合赋值等 Va$Pi19 O  
3. 返回固定类型。 -8N|xQ378  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hd 0 'u  
4. 原样返回。 NvN~@TL28  
  operator, Jl "mL  
5. 返回解引用的类型。 n8hRaNHl2  
  operator*(单目) y ?G_y  
6. 返回地址。 )NR Q2  
  operator&(单目) BA=,7y&;j  
7. 下表访问返回类型。 ]m#5`zGK1|  
  operator[] IHp_A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I!wX[4p eg  
  operator<<和operator>> <58l;<0  
[&*6_q"V  
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。 2m>-dqg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?`[NFqv_]  
~}ET?Q7t  
template < typename Left > LJVG~Yeo  
struct value_return A^2L~g[^Q  
  { L^^4=ao0  
template < typename T > Kq.:G%  
  struct result_1 -VZRujl  
  { 0[<~?`:)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5b/ojr7  
} ; Il`tNr  
U=8@@ yE  
template < typename T1, typename T2 > i*eAdIi  
  struct result_2 TPE:e)GO  
  { +PK6-c\r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,p;_\\<  
} ; V Yw%01#  
} ; IcIOC8WC  
2 3KyCV5  
A?Wk  w f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \(p{t  
~ 7)A"t  
下面我们来剥离functor中的operator() saD-D2oj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pb0E@C/R  
1|8<H~&  
return l(t) op r(t) vKoP|z=m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1b9hE9a{j  
return op l(t) 6bBdIqGb}  
return op l(t1, t2) E0oU$IB  
return l(t) op rd3j1U  
return l(t1, t2) op !AJ]j|@VBd  
return l(t)[r(t)] Npn=cLC&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H.G!A6bd  
KLC{7"6e)  
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: TzBzEiANn  
单目: return f(l(t), r(t)); f f7(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V,EF'-F  
双目: return f(l(t)); nY $tp  
return f(l(t1, t2)); iq*A("pU  
下面就是f的实现,以operator/为例 UofTll)  
_GqS&JHSf  
struct meta_divide n-QJ;37\  
  { 0|D&"/.R#!  
template < typename T1, typename T2 > z<]bv7V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s=Q(C[%I  
  { ^/Sh=4=G  
  return t1 / t2; CVXytS?@x  
} #=}$OFg  
} ; &W }<:WH~  
^6p'YYj"5  
这个工作可以让宏来做: 9N[EZhW  
`B8tmW#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nT#JOmv  
template < typename T1, typename T2 > \ x|eeRf|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s~26  
以后可以直接用 }%n5nLU`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f=J<*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 2>em0{e  
(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。。。) ,)~E>[=+  
[&Hkn5yq  
f c6g  
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 >uJ/TQU  
x O7IzqY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rsa&Oo D>  
class unary_op : public Rettype A<YsfDa_d  
  { j;K#]  
    Left l; -Cid3~mX3  
public : +Zk,2ri  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ep(g`e  
U\+&cob.  
template < typename T > 5+X_4lEJK(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `"k9wC1  
      { 6@4n'w{"  
      return FuncType::execute(l(t)); `#IcxweA  
    } }gf}eH  
`Iy4=nVb  
    template < typename T1, typename T2 > p SN~DvR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b~7drf  
      { YnV/M,U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gdj^df+2F  
    } +?`b=6e(`  
} ; @kD8^,(oH  
8(X0 :  
_|isa]u\ z  
同样还可以申明一个binary_op wz -)1!  
3]E(mRX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xk~Nmb}  
class binary_op : public Rettype <M[U#Q~?~e  
  { $M"0BZQ?y!  
    Left l; O2-M1sd$  
Right r; kReG:  
public : "PpjoM ~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Mi#{0f+q  
#I`ms$j%  
template < typename T > 'b:Ne,<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dYOF2si~%  
      { gp|1?L 54  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i+M*J#'  
    } -.vDF?@G  
zXc}W*ymj  
    template < typename T1, typename T2 > xQt 3[(Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  YRB%:D@u  
      { Fm j=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g{pQ4jKF  
    } 6*1$8G`$8,  
} ; _py2kjA6  
0kCQ0xB[a5  
qjC_*X!  
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|z5(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;MTz]c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I>w^2 (y  
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。 9Yw]Y5l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J l7z|QS  
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。。。 H)JS0 G0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {sS_|sX  
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) K^i"9D)A  
下面是修改过的unary_op -a) T6:e  
hH+bt!aH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _GbE ^  
class unary_op <lFY7' aY  
  { 1 ycc5=.  
Left l; QXk"?yT`E  
  @oH[SWx  
public : IbdM9qo7  
, Fytk34  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <]#o*_aFP  
Q(\ wx  
template < typename T > $@87?Ab  
  struct result_1 \K`jCsT  
  { q6[}ydV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I5pp "*u  
} ;  t9*=  
<lld*IH  
template < typename T1, typename T2 > *)PG-$6X&  
  struct result_2 $N.`)S<  
  { tjb/[RQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Z?Ck!00  
} ; F RH&B5w  
lYQtv=q  
template < typename T1, typename T2 > R# 6H'TVE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y-&|VE2  
  { Tt6{WDscZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r>3^kL5UI  
} TU%"jb5  
0^\/ERK  
template < typename T > o8D{dS>,PL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vw r RZ"2  
  { @6%gIsj<H  
  return OpClass::execute(lt(t)); w#{l 4{X|  
} }GRMZh_8  
h;n\*[fDc  
} ; jyjQzt >\  
'?}R4w|)  
tP]q4i  
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 %1jdiHTaL  
好啦,现在才真正完美了。 rUFFF'm\*a  
现在在picker里面就可以这么添加了: U(3(ZqP  
9A*rE.B+W  
template < typename Right > DNho%Xk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IgA.%}II}  
  { }vsO^4Sjc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;tN4HiN  
}  [`bZ5*&  
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。 $eCGez<E  
+wts 7,3  
l4 `^!  
 ("F)  
Kfd_uXL>  
十. bind j1Fw U  
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。 ]|BojSL_  
先来分析一下一段例子 E(/ sXji!  
Mryn>b`cB  
fv5C!> t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T:n< db,Px  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WJcVQM s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8}K"IW  
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。 4@))OD^x  
我们来写个简单的。 KZi' v6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KZ4zF  
对于函数对象类的版本: 1*#bfeoM  
\Jf9npz3  
template < typename Func > x,-S1[#X;  
struct functor_trait ??+:vai2  
  { X4 Y  
typedef typename Func::result_type result_type; $/.<z(F  
} ; ~1d!hq?/q  
对于无参数函数的版本: GMT or  
AI R{s7N  
template < typename Ret > _y-B";Vmm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #ZF>WoC@e?  
  { n\* JaY  
typedef Ret result_type; 0k.v0a7%  
} ; kXCY))vnn  
对于单参数函数的版本: )DRkS,I  
4n4j=x]@  
template < typename Ret, typename V1 > \AHY[WKx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,M{Q}:$+4  
  { Rj&qh`  
typedef Ret result_type; @5GBuu^j  
} ; cLHF9B5  
对于双参数函数的版本: edTMl;4  
i9y3PP)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a.CF9m5]c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $ {@q?iol  
  { qlEFJ5;  
typedef Ret result_type; CX.SYr&!R  
} ; t,1in4sN  
等等。。。 "kU>~~y,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~r PYJ  
l JlZHO  
template < typename Func > TIETj~+  
struct func_return 1ThwvF%Qo  
  { >kZ6f4  
template < typename T > {Wa~}1`Kl  
  struct result_1 psu OJ-  
  { d<_NB]V&F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s`r-v/3l  
} ; hRRkFz/0&  
O%prD}x  
template < typename T1, typename T2 > NA=#> f+U%  
  struct result_2 x!`b'U\  
  { \w3%[+c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d4% `e&K]'  
} ; ]79~:m[C  
} ; ,zD_% ox  
* *.:)  
h)^dB,~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RA} U#D:$i  
RrKfTiK H  
template < typename Func, typename aPicker > U>in2u 9  
class binder_1 /MhS=gVxM  
  { HLM;EZ  
Func fn; _/ct=  
aPicker pk; TZ:34\u   
public : +8^5C,V  
5St`@  
template < typename T > i,([YsRuou  
  struct result_1 eQ$e*|}"m  
  { 3;y_qwA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0hFH^2%UY  
} ; wZ$ tJQO  
[7'#~[a~  
template < typename T1, typename T2 > @81-kdTx  
  struct result_2 sRi?]9JIl  
  { _O"L1Let  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :fRmUAK%  
} ; Z^{+,$H@  
ix^gAot  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^Wif!u/HM  
VccM=w% *  
template < typename T > hHCzj*5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Pwg+|  
  { qw|JJ  
  return fn(pk(t)); o>@=N2n  
} .\Ul!&y  
template < typename T1, typename T2 > kJI3`gS+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mm "Wk  
  { l6V%"Lo/)  
  return fn(pk(t1, t2)); ] xb]8]  
} stX'yya  
} ; I ca3  
C/CN '  
y+?=E g  
一目了然不是么? +mivqR~{{  
最后实现bind :G^"e  
S|~i>  
yQ8M >H#J  
template < typename Func, typename aPicker > ;&If9O 1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O;UiYrXU  
  { u/_Gq[Q,u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ri#,ec|J  
} &}>|5>cJu  
ri"?, }(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -T2~W!  
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。 O|? Z~  
?E%U|(S)=L  
十一. phoenix &aY/eD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5woIGO3X  
KLG6QBkj  
for_each(v.begin(), v.end(), 4sj9Z:  
( +Y^-e.UO  
do_ 'uPxEu4 >4  
[ Sc%aJ1  
  cout << _1 <<   " , " |~z8<  
] +xn&K"]:3  
.while_( -- _1), chKF6n  
cout << var( " \n " ) Uy(vELB  
) !O~}, pp  
); GEhdk]<a7  
M_qP!+Y  
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: =>HIF#jU  
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 #D/$6ah~m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 's=Q.s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `kqT{fs  
d|>9rX+f  
c zZrP"  
template < typename Cond, typename Actor > I h5/=_n  
class do_while $|>6z_3%  
  { X QI.0L"  
Cond cd; dK:l&R  
Actor act; | \Ab L!u  
public : 7J0 ^N7"o  
template < typename T > !8wZw68"  
  struct result_1 +A'}PXm*tu  
  { v>JB rIb$  
  typedef int result_type; 5JQd)[Im  
} ; `K$:r4/[  
)3k)2XF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FI3sLA  
' %bj9{(0  
template < typename T > lf?Z{^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TjKzBAX  
  { [P.@1mV  
  do g|tNa/  
    { 29R_n)ne  
  act(t); + #|'|}j  
  } ;6DR .2}?>  
  while (cd(t)); EZ:I$X  
  return   0 ; $ 1ak I  
} zb@L)%  
} ; RH<@c^ S  
j)6@q@P/  
/uy&2l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @#bBs9@gv  
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。 0|WOReskK  
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。 ],BJ}~v,X  
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。 Xulh.: N}  
下面就是产生这个functor的类: 0|],d?-h  
,$hQ(yF  
SlH7-"Ag  
template < typename Actor > ,2=UuW"K  
class do_while_actor ,m #@%fa  
  { ;s}-X_O<  
Actor act; x(C]O,  
public : H=JP3ID>{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^% ~Et>C  
3&.TU5]`-  
template < typename Cond > X;K8,A7`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e1f^:C  
} ; uKLOh<oio  
V/QTYy1  
p[ks} mca@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jD&}}:Dj  
最后,是那个do_ k#l'ko/X  
{q5hF5!`)  
o`<h=+a\  
class do_while_invoker 9Q SUCN_  
  { S+` !%hJ  
public : K9x*Sep  
template < typename Actor > dg!1wD   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ')C _An>X6  
  { K1m!S9d`x  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]pM5?^<~  
} "k>{b:R|  
} do_; b?+ Yo>yF8  
9*G L@_c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sg!=Q+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c]cO[T_gGa  
最后来说说怎么处理break和continue J@u!S~&r  
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。 S>/I?(J  
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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