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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda crJ7pe9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p<=(GY-  
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, ?E+:]j_  
M[YTk=IM#  
QE 45!Z g  
*2,e=tY>  
  class filler 3!.H^v?  
  { 't|Un G  
public : +}7Ea:K   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >bfYy=/  
} ; RIy5ww}3|  
s&dO/}3uR]  
PTbA1.B  
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: :DdBn.  
sK`~Csb iB  
9;0V  /y  
KE/-VjZu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?$|uT  
W\@?e32  
gDQkn {T.%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .D8~)ZWN  
eg"=H50  
aho'|%y)  
cOSxg=~>u  
二. 战前分析 eyeNrk*2o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [G{rHSK5tQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CM%|pB/z  
r}/yi  
;wij}y-6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2;r]gT~  
  /* --------------------------------------------- */ \{c,,th  
vector < int *> vp( 10 ); _tWJXv~;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P%zH>K  
/* --------------------------------------------- */ op hH9D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;^R A!Nj  
/* --------------------------------------------- */ aO8c h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "?apgx 6  
  /* --------------------------------------------- */ dB@Wn!Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #yW.o'S+  
/* --------------------------------------------- */ GWF/[%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JDLTOLG  
QS3U)ZO$@  
(k%GY< bP  
W8w3~  
看了之后,我们可以思考一些问题: 01U *_\  
1._1, _2是什么? bTZ>@~$  
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。 j?EskT6  
2._1 = 1是在做什么? h ?uqLsRl  
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。 06 QU  
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。 5Z/yhF.{  
5]jx5!N  
CzYGq  
三. 动工 $o]r ]#B+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :w@F?:C  
W7H&R,  
_i5mC,OffN  
U?gl"6x  
template < typename T > yJ%t^ X_  
class assignment <&4nOt  
  { 9 |' |BC  
T value; =EQJqj1T  
public : i.3cj1  
assignment( const T & v) : value(v) {} #@9)h  
template < typename T2 > !X^Hi=aV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :6XguU  
} ; KX!i\NHz  
6gXIt9B.h$  
w{pUUo:<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <lUOJV{&\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _ `H.h6h  
>D 97c|?c  
<"W?<VjO  
[+;qWfs B  
  class holder ))!Bg?t-  
  { #Mh{<gk%ax  
public : fX_#S|DlSG  
template < typename T > !)N|J$FU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8O>}k  
  { !<&m]K  
  return assignment < T > (t); *n8%F9F  
} 7W"/ N#G  
} ; x<)G( Xe*  
 >1A*MP4  
OA[&Za#w  
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: 9Gca6e3  
- a y5  
  static holder _1; O`WIkBV!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >&OUGu|  
#/|75 4]]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z,K7Ot0  
而不用手动写一个函数对象。 (:5G#?6,  
9qKzS<"h  
[QT 1Ju64  
Wt^|BjbB4  
四. 问题分析 !YiuwFt  
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。 98fu>>*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。 j Fma|y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'n0 .#E_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2#3^skj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v!H:^!z  
#Z\ O}<  
五. 问题1:一致性 Cp#)wxi6[y  
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?| A3HF,EG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $J.T$0pFa  
k@V#HC{t  
struct holder ,_D" ?o  
  { w1r$='*I  
  // 'CXRG$D  
  template < typename T > r [s!F=^  
T &   operator ()( const T & r) const p~2UUm V  
  { LvJGvj  
  return (T & )r; @wp4 |G  
} [|[>}z:  
} ; `2 `fiKm  
JS2nXs1  
这样的话assignment也必须相应改动: ahJ1n<  
B<7/,d'  
template < typename Left, typename Right > 2| B[tt1Z  
class assignment GMW,*if8p  
  { HRB[GP+  
Left l; fTq C:r|st  
Right r; o%[U  
public : Z)pz,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #D*r]M  
template < typename T2 > jTb-;4 N'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w\w(U  
} ; aE|OTm+@9;  
k6"KB  
同时,holder的operator=也需要改动: [BM*oEFPB*  
\'Z<P,8~  
template < typename T >  )zq.4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y{d^?(-  
  { ~>5#5!}@*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); at|g%$%  
} 6_gnEve h  
<?h%k"5  
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。 ; |L<:x/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~ttY(w CV  
g> S*<  
return l(rhs) = r; 4f^C\i+q  
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。 pI;NL [  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TeQNFo^_8  
6Pn8f  
template < typename Tp > p'n4)I2#  
class constant_t 4v'A\~ZU  
  { ^V3v{>D>  
  const Tp t; ceT&Y{T  
public : d2S~)/@S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VR5fqf|*  
template < typename T > (*\jbK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i)ASsYG!  
  { k+^'?D--'P  
  return t; Gi FXX  
} Q;u SWt<{  
} ; U__(; /1;  
ZJ,cQ+fn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Thr*^0$C  
下面就可以修改holder的operator=了 {g6Qv-  
;AJTytE>%  
template < typename T > 2; `=P5V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T]T;$  
  { }_ mT l@*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4~z?"  
} ?BA^YF  
PX(p X>  
同时也要修改assignment的operator() 8|Y.|\  
^Q+i=y{W  
template < typename T2 > m~#%Q?_ %  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &o3K%M;C?  
现在代码看起来就很一致了。 BxK^?b[E8  
N#C1-*[C  
六. 问题2:链式操作 Q@@v1G\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KvPX=/&Zu  
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。 up '  
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。 $ (=~r`O+1  
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。 }!>=|1 fY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &PWB,BXv  
<plC_{Y:wu  
template < typename T > D]s]"QQ8  
struct result_1 M$Zo.Bl$(  
  { U`|0 jJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v%{.A)  
} ; %wptZ"2M  
\C^;k%{LV  
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: ra N)8w}-  
;Xvp6.:  
template < typename T > ;Lm=dd@S:  
struct   ref 5kNzv~4B,;  
  { SLfFqc+n0  
typedef T & reference; 'CZa3ux  
} ; X|D!VX>#!  
template < typename T > YW \0k5[  
struct   ref < T &> R%D'`*+  
  { U$dh1;  
typedef T & reference; h].~#*  
} ; COzyG.R.  
`(6r3f~XJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kql0J|P?  
=qy=-j]  
template < typename T > 4_v]O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YwY74w:  
  { [+m?G4[  
  return l(t) = r(t); l7{oi!   
} ^ci3F<?Q=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1?*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0 [?ny`Y  
&UCsBqIY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4MuO1W-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2QpHvsl_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E{^XlY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f h#C' sn  
最后的布局是: h:zK(;  
                Add NLPkh,T:  
              /   \ :j')E`#   
            Divide   5 &!aAO(g  
            /   \ }]n$ %g (  
          _1     3 + Q=1AXe  
似乎一切都解决了?不。 `LAR@a5i  
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。 l {jmlT  
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。 ?{w3|Ef&  
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: -Y Bd, k3  
'bld,Do6  
template < typename Right > *KY=\ %D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hQ6a~?f  
Right & rt) const .h&k jD  
  { ;$Y4xM`=m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ")O`mXg-  
} VhjM>(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HHX-1+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。 r:&` $8$  
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。 53-v|'9'  
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。 ;z M*bWh9  
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。 r<F hY  
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? R8rfM?"W  
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: \0lnxLA  
*BuUHjTv  
template < class Action > @/ZF` :   
class picker : public Action g;$Xq)Dd  
  { ?Kvl!F!`  
public : ae:zWk'!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }ENR{vz$A  
  // all the operator overloaded 8Og_W8  
} ; %AOja+  
I$E.s*B9  
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。 322jR4QGr  
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: ]EwVpvTw  
|-V&O=!^+  
template < typename Right > 1]IQg;q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l]~n3IK"  
  { "S 3wk=?4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WDFjp  
} FnJ?C&xK  
dq[Mj5eC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HV6f@  
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。 *(PL _/:  
&Ysosy*  
template < typename T >   struct picker_maker |6=p{ y  
  { xI>A6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HB Iip?  
} ; l;y7]DO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >.dWjb6t  
  { vSi_t K4  
typedef picker < T > result; WTImRXK4  
} ; K'K2X-E  
6[OzU2nB  
下面总的结构就有了: 3~nnCR[R  
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。 N3u((y/  
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。 >#,G}xf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6#IU*  
至此链式操作完美实现。 /axIIfx-  
ui(^k $  
0b4R  
七. 问题3 CR6R?R3b  
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。 P!"&%d  
6mKjau{r_  
template < typename T1, typename T2 > )(y) A[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \P1S|ufv  
  { }$bF 5&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <dW]\h?)  
} %W@v2  
wywQ<n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Vp>|hj po  
G7N| :YK  
template < typename T1, typename T2 > sP^R/z|Y  
struct result_2 [s&$l G!  
  { hKzSgYxP=t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tv!_e$CR  
} ; <7-J0btV  
f>aRkTHf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z*-g[8FO  
这个差事就留给了holder自己。 S[7WW$lF  
    =XXZ?P  
s}N#n(  
template < int Order > 2Ry1b+\  
class holder; &3yD_P_3  
template <> %/9 EORdeH  
class holder < 1 > kWdi59 5  
  { EvOJ~'2 Y%  
public : q$aaA`E%  
template < typename T > 4wrk2x[  
  struct result_1 XoA+MuDzpo  
  { >@"Oe  
  typedef T & result; u%.$BD Hg  
} ; da (km+  
template < typename T1, typename T2 > @:KJYm[  
  struct result_2 C -iK$/U  
  { yRo- EP  
  typedef T1 & result; e^ v.)  
} ; jg?x&'u\)  
template < typename T > ar:+;.n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const byv[yGa`  
  { dDF .qXq.  
  return (T & )r; Y5F]:gs@  
} ( H6c{'&  
template < typename T1, typename T2 > U#3J0+!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sP ls zC[  
  { +|tC'gCnV  
  return (T1 & )r1; N5 $c]E  
} =+AS/Jq  
} ; :UQTEdc{  
RIIitgV_  
template <> g55`A`5%C  
class holder < 2 > h[PYP5{L  
  { }fKSqB]T-  
public :  =|9H  
template < typename T > 9'r:~ O  
  struct result_1 gB<3-J1R  
  { 9Lr'YRl[W  
  typedef T & result; `3:.??7N  
} ; sqW* pi  
template < typename T1, typename T2 > 23h% < ,  
  struct result_2 7U"[Gf  
  { ",!1m7[wF  
  typedef T2 & result; :sC qjz  
} ; ;&ASkI  
template < typename T > 9~l hsH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _U/!4A  
  { EOm:!D\  
  return (T & )r; h(5P(`M  
} 8O Soel  
template < typename T1, typename T2 > JJ%ePgWT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X$yN_7|+  
  { !H ~<  
  return (T2 & )r2; W8]lBh5~:  
} &8z[`JW,T  
} ; hEw- O;T0  
og0*Nt+  
*W kIq>  
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> >。 NOp609\^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V =-WYu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aJcf`<p   
95z]9UL  
return l(i, j) = r(i, j); ca>Z7qT!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0X^Ke(/89  
;g~TWy^o  
  return ( int & )i; /r=tI)'$  
  return ( int & )j; ~ {Mn{  
最后执行i = j; n(el]_d  
可见,参数被正确的选择了。 -Y='_4s  
Q_t`.jus  
Pcw6!xH  
LGl2$#x  
7P9=)$(EH  
八. 中期总结 1Uqu> '  
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: ,dx3zBI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PK"c4>q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l \sU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3JVK  
4 M(-xl?  
,13Lq-  
R~ZFy0  
mL4]l(U  
J2^'Xj_V  
九. 简化 x l#LrvxI  
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。 }oNhl^JC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [h,QBz  
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: )LyojwY_g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'Tc]KXD6  
  +-*/&|^等 a|?4 )  
2. 返回引用。 >hr{JJe  
  =,各种复合赋值等 WH= EPOR,  
3. 返回固定类型。 +gLPhX:`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ? 8LXP  
4. 原样返回。 4vwTs*eB `  
  operator, Rb{U+/gq  
5. 返回解引用的类型。 et }T %~T  
  operator*(单目) M6}3wM*4  
6. 返回地址。 V#`fs|e;y  
  operator&(单目) sxt-Vs7+6  
7. 下表访问返回类型。 *;Ed*ibf  
  operator[] DrO2y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  ?!`=X>5  
  operator<<和operator>> s%W<dDINl  
sx`O8t  
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。 QV&D l_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Mv6 -|O  
dS<C@(  
template < typename Left > $t6e2=7  
struct value_return 19j+lCSvH  
  { T16{_  
template < typename T > /, !B2  
  struct result_1 jb^N|zb  
  { oDU ;E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g2T -TG'd  
} ; [!U?}1YQ  
FG) $y[*  
template < typename T1, typename T2 > l@ap]R  
  struct result_2 oD$J0{K6  
  { >`%'4<I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J;f!!<l\  
} ; ,Bal  
} ; )-`;1ca)s  
>J>b>SU=-  
yn/rW$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %,k] [V  
m2v'WY5u  
下面我们来剥离functor中的operator() |\g5+fv9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a! u rew#  
Xt'sQ}  
return l(t) op r(t) ~R@Nd~L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )}_a 0bt  
return op l(t) XQ~Ke-QW)  
return op l(t1, t2) (bh95X  
return l(t) op p f_mf.  
return l(t1, t2) op T.qNCJmB  
return l(t)[r(t)] LK@lpkX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /*c\qXA5  
as>L[jyG/  
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: C,.Ee3T  
单目: return f(l(t), r(t)); *Otg*, \  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mI>,.&eo  
双目: return f(l(t)); ]TyisaT  
return f(l(t1, t2)); &JtV'@>v  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^tCd L@$AS  
]C:l,I  
struct meta_divide <&:=z?30"  
  { h`H,a7  
template < typename T1, typename T2 > +fnK /%b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V.{H9n]IO  
  { z$kenhFG/  
  return t1 / t2; J:kmqk!  
} \l@,B +)  
} ; xu'yVt9RC  
$]rj73p^tH  
这个工作可以让宏来做: s$a09x  
iIP8`! O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *<u2:=_s  
template < typename T1, typename T2 > \ 6}KZp~s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FSRj4e1y1  
以后可以直接用 PtTHPAKj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4NdN< #Lr  
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 jr3ti>,xV  
(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。。。) w/IZDMBf|  
Vo"RO$%ow*  
^'ryNa;"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 zrU{@z$l  
Usta0Ag  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $]q8, N|1  
class unary_op : public Rettype Bk+{RN(w  
  { <$hu   
    Left l; (k|_J42[  
public : ? mhs$g>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p}<w#p |  
~jb"5CX  
template < typename T > ]J#9\4Sq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nQ/E5y  
      { 25&J7\P*  
      return FuncType::execute(l(t)); |eWjYGwJa  
    } +EAT:,  
Uk,g JR  
    template < typename T1, typename T2 > <3j"&i]Tm*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k{<,\J  
      { ;-Jb1"5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ScSZGs 5&  
    } o,P.& m{?  
} ; 1\r|g2Z :  
=ID 2  
>X51$wBL  
同样还可以申明一个binary_op %b^OeWip  
MW+b;0U`#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A3ZY~s#Iv  
class binary_op : public Rettype OGY"<YH6  
  { chEn|>~  
    Left l; A=j0On  
Right r; Wn>@9"  
public : MG?0>^F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SM^-Z|d?  
ai0Ut   
template < typename T > +nT'I!//  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R9! Uo  
      { TET`b7G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2m~V{mUT!  
    } 0JD~M\-!^a  
FP Jd|  
    template < typename T1, typename T2 > e*.b3 z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VnT>K9&3  
      { SnYLdwgl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U`]T~9I  
    } G5FaYL.7  
} ; ZKdeB3D  
Y1arX^Zb  
?}B:  
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 8L1ohj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Mgq1Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .WQ+AE8Q  
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。 oQL59XOT4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8+Td-\IMk  
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。。。 {vE(l'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aceZ3U>W  
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) C8L'si  
下面是修改过的unary_op +L=*:e\j  
n\ Hs@.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >~\89E 02  
class unary_op MJ\eh>v&  
  { dCFlM&(i  
Left l; ZY56\qcY  
  d;+[i  
public : Zx$ol;Yd  
NOS>8sy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EbZdas!l  
5p +ZD7jK  
template < typename T > 4&cL[Ny  
  struct result_1 |G/7_+J6  
  { ;2m<CSv!D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :ah 5`nmPO  
} ; 3! ~K^Z]  
Mzd[fR5a8  
template < typename T1, typename T2 > SAY f'[|w  
  struct result_2 4R8G&8b  
  { _pH{yhA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T{}fHfM  
} ; &''WRgZ}  
28OWNS M=  
template < typename T1, typename T2 > :5yV.7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %AW4.3()8  
  { n$:IVX"2b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zT ZVehEe  
} <A.W 8b7D  
^W7X(LQ*+  
template < typename T > wJlX4cT4YV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Up.){.%  
  { DKm Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); mw^7oO#  
} qSx(X!YS  
dC1V-x10ju  
} ; Xq4|uuS-O  
T%Pp*1/m7  
c '\SfW<  
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 4"= Vq5  
好啦,现在才真正完美了。 _3Cn{{ A0  
现在在picker里面就可以这么添加了: U,Mx@KdV  
D?M!ra  
template < typename Right > xE-7P|2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *XWq?hi  
  { \VSATL:]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >b.^kc  
} /b;K  
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。 Ay{t254/  
7P7b8 ]  
g-vg6@6  
KTEZ4K^o=  
eb|i 3.  
十. bind $c&0F,   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 a8AYcE b  
先来分析一下一段例子 ir3VTqz  
^ZTGJ(j7~  
,1/}^f6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6> {r6ixs1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \.gEh1HW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3I 0eW%,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4@;-%H&7  
我们来写个简单的。 @$eT~ C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /hv#CB>1x  
对于函数对象类的版本: +1 eCvt:,  
+2C?9:bH  
template < typename Func > JmpsQ,,  
struct functor_trait Pgp {$ID  
  { V84*0&qOW  
typedef typename Func::result_type result_type; iGXBqUQ:  
} ; ~]L}p  
对于无参数函数的版本: j*;N\;iL!*  
EN !?:RV  
template < typename Ret > fMf&?`V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o0z67(N&g  
  { W2wpcc  
typedef Ret result_type; 4O{Avt7C  
} ; nkeI60  
对于单参数函数的版本: B ?%L  
cyd~2\Kv~  
template < typename Ret, typename V1 > !~-6wN"k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +7}iu/B!9  
  { h?,\(KjP#  
typedef Ret result_type; hF&}lPVtv  
} ; P(omfD4  
对于双参数函数的版本: `xKFqx:e  
_2vd`k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H' J|U|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %1:chvS  
  { 'q%%m/,VPQ  
typedef Ret result_type; sNU}n<J-  
} ; mE#nU(+Ta  
等等。。。 s* j fMY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]qw0V   
bZipm(e  
template < typename Func > ")lw9t`  
struct func_return .+K S`  
  { B>TSdn={>  
template < typename T > D!TZI  
  struct result_1 l*7?Y7FK  
  { +'03>!V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K6pR8z*?  
} ; D>wZ0p b-  
R21~Q:b !  
template < typename T1, typename T2 > u@.>WHQN  
  struct result_2 VS/;aG$&y  
  { PK rek  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $R^lo $(  
} ; #2%([w  
} ; M2T|"Q"=  
[B6DC`M  
qs=tJ ^<<o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (B`sQw@tu  
s\0Ko1  
template < typename Func, typename aPicker > @%W]".*'}  
class binder_1 Yr&Ka:  
  { @C.GKeM*  
Func fn; ;6DnId2Zh  
aPicker pk; xX@FWAj  
public : N?23 m`3  
-p# ,5}  
template < typename T > z \?UGxu}  
  struct result_1 t%+$" nP  
  { O]nT>;PXX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RIhOR8 )  
} ; Q;26V4  
E`@43Nz  
template < typename T1, typename T2 > V_a)jJ  
  struct result_2 .RRlUWu  
  { [!?wyv3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T{S4|G1R6  
} ; QB 77:E  
t=dO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?y-s20Kd  
A 0#Y, 1  
template < typename T > MEU[%hty_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \{PNwF?  
  { <d@pmh  
  return fn(pk(t)); {j6g@Vd6lx  
} -i_En^Fi  
template < typename T1, typename T2 > ~b8a^6:R"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]C *10S`  
  { Q\#UWsN(T/  
  return fn(pk(t1, t2)); v*P[W_.  
} \p6 }  
} ; v["3  
 wOHEv^,  
.s};F/(diD  
一目了然不是么? dERc}oAh(  
最后实现bind *bZ\@Qm  
F1}  
'TX M{RGw  
template < typename Func, typename aPicker > .xpmp6-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Fp:3#Bh  
  { :dDxxrs"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aIu2>  
} my,x9UPs  
j-* TXog  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c$#GM57V  
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。 .3g&9WvN!Z  
2X_>vIlEm  
十一. phoenix F aWl,}]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 37K U~9-A  
T}2:.Hk:N  
for_each(v.begin(), v.end(), ; J2-rh  
( lO&cCV;  
do_ BE%Z\E[[m  
[ =>YvA>izE  
  cout << _1 <<   " , " !`C%Fkq  
] e\~l!f'z  
.while_( -- _1), {8ECNQ[]  
cout << var( " \n " ) Uh\]?G[G  
) <bX 1,}?  
); n2E4!L|q  
MF|*AB|E  
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: a4u^f5)@  
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 s]bPV,"p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AP ;*iyQ[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~R{8.!: >  
NUu;tjt:  
LR\zy8y]  
template < typename Cond, typename Actor > :A*0]X;  
class do_while 6EP~F8Kd  
  { +:y&{K  
Cond cd; lA4hm4"i(,  
Actor act; &(0N.=R  
public : L?.7\a@  
template < typename T > _3U|2(E  
  struct result_1 l4Y1(  
  { "7?t)FOo  
  typedef int result_type; !VNbj\Bp  
} ; O*4gV}:G  
?'f^X$aS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1 mHk =J~  
pVz pN8!  
template < typename T > tnL."^%A2I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1g81S_T .  
  { gA"<MI'y  
  do +{Gw9h"5g*  
    { N&N 82OG  
  act(t); =g[H]-Ee  
  } {]@Qu"M  
  while (cd(t)); -3`Isv  
  return   0 ; 9;pzzZ  
} ^Yr|K  
} ; IrUi E q  
1:YAn  
hy=u}^F.C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8L{$v~+  
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。 b_l.QKk  
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。 cUNGo%Y  
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。 *G9 [j$  
下面就是产生这个functor的类: HIrEv  
Hp*gv/0  
Es~DHX  
template < typename Actor > >&[3  
class do_while_actor Q~h6J*  
  { QglYU  
Actor act; hOl=W |)v  
public : `:R-[>5P8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F\Y,JUn[G  
|zb`&tv}  
template < typename Cond > oX#9RW/ >I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -P*xyI  
} ; -D;lS 6  
%p}qO^%M  
ha5 bD%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |9x%gUm  
最后,是那个do_ jPj 2  
KKV)DExv?  
7_1W:-A7W  
class do_while_invoker B'!PJj  
  { G+fd.~aGE  
public : (}6wAfGo  
template < typename Actor > oq243\?Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  .?70=8{  
  { g"w)@*?K  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6,a%&1_  
} 4 ;^g MI9  
} do_; 9ec0^T  
E+:.IuXW$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G~O" /WM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2[XltjO  
最后来说说怎么处理break和continue 0&f\7z  
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。 BZ2nDW*%  
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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