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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #x%'U}sF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yqK4 "F&  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, &J[a.:..  
8s%/5v"  
,b+NhxdZ  
R`?l .0  
  class filler E*_^+ %  
  { ));#oQol9  
public : 5sD,gZ7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =lXj%V^8N  
} ; ?0tg}0|  
(}"D x3K  
,w }Po  
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: 'm%{Rz>j  
R;& >PFmq  
?HZp @ &  
.=_p6_G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eE;tiX/  
Hh<H~s [  
~,'{\jDrS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SGd]o"VF  
A 5?"  
<O x[![SR  
<3YZ0f f>  
二. 战前分析 .u`[|: K  
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。 q!K :N?  
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 D-3[# ~MV  
 s>rR\`  
ejRK-!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;?6vKpj;  
  /* --------------------------------------------- */ A=CeeC]}  
vector < int *> vp( 10 ); &[.5@sv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ."K>h3(&V  
/* --------------------------------------------- */ &{iC:zp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3KLUH=)P  
/* --------------------------------------------- */ 0r]n 0?x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0QQss  
  /* --------------------------------------------- */ <?jd NM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 93-Y(Xx)bY  
/* --------------------------------------------- */ ~m%[d. }e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yev!Nw  
Vla,avON  
X/]@EF  
C2LPLquD+  
看了之后,我们可以思考一些问题: x "W~m.y$h  
1._1, _2是什么?  K +7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e4X df>B  
2._1 = 1是在做什么? N&8TG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?M2(8 0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;#B(L=/  
)cf i@-J+#  
myx/|-V"F  
三. 动工 #kg`rrF r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _iwG'a[`  
^<]'?4m]  
[^>XR BSm  
`i{d"H0E  
template < typename T > B`tq*T%  
class assignment r4.6W[| d  
  { T&U}}iWN  
T value; Re%[t9 F&  
public : Gk;YAI  
assignment( const T & v) : value(v) {} ia6 jiW x  
template < typename T2 > ,,3lH-C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PN}+LOD<t  
} ; 0V%c%]PH  
6K2e]r  
U}v`~' K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :I"CQ C[Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E}^V@ :j>  
3WV(Ok  
ycGY5t@K@  
*0WVrM06?  
  class holder Z:b?^u4.  
  { EZtU6kW"  
public : Xj?Wvt  
template < typename T > ~{x1/eH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  ` Xc7b  
  { gv!8' DKn  
  return assignment < T > (t); Z0|5VLk,<{  
} s8j |>R|k  
} ; yUoR6w  
~f QrH%@  
r}U6LE?>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: x"r0<RK  
u ExLj6  
  static holder _1; T+8Yd(:hX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,n|si#  
g/?Vl2W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j*=!M# D  
而不用手动写一个函数对象。 @uSO~. 7  
c '|*{%<e2  
|jsI-?%8J  
verI~M$v{  
四. 问题分析 RK# 6JfC3X  
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。 whI{?NP  
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。 .j6udiv5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2j\_svw'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OT#@\/>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +)jUA]hJ/  
E4#{&sRT  
五. 问题1:一致性 \0@DOW22C  
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?| =g% L$b<i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b3N IFKw  
glAS$<  
struct holder eSPS3|YYn  
  { $KcAB0 B8  
  // "tEp8m  
  template < typename T > 1N5 E  
T &   operator ()( const T & r) const '2,~'Zk  
  { opX07~1  
  return (T & )r; FlO?E3d  
} O[X*F2LC4  
} ; /08FV|tX)  
2:LUB)&i  
这样的话assignment也必须相应改动: %$BRQ-O  
PW*Vfjf4  
template < typename Left, typename Right > x;ik   
class assignment 5- dt0I@<  
  { B<W}:>3  
Left l; +'H[4g`  
Right r; VPCI5mS_  
public : IRW0.'Dn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2"0VXtv6  
template < typename T2 > gI:g/ R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o:8ns m  
} ; L3]J8oEmU  
tpI/I bq  
同时,holder的operator=也需要改动: lM-\:Q!  
cGot0' mB  
template < typename T > v[CR$@Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G<Z}G8FW^  
  { ]4rmQAS7"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q`CuZkP(  
} vc#o(?g  
b[vE!lJEq  
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。 5 nt3gVy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 01Jav~WR  
+\dVC,,=^g  
return l(rhs) = r; $G=^cNB|JB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0jp].''RK\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QPy h.9:N  
H UJqB0D ?  
template < typename Tp > ~B<\#oO  
class constant_t eDd& vf  
  { #y\O+\4e  
  const Tp t; ,Wtw0)4  
public : }$?FR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Uo3  
template < typename T > ueg%yvO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \Y xG  
  { l@Lk+-[D  
  return t; +m_ .?V6  
} o HK   
} ; HB9"T5Pd*  
]H`wE_2tu  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `(W"wC   
下面就可以修改holder的operator=了 F"Dr(V  
RXRbW%b  
template < typename T > 9FEhl~&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mtUiO p  
  { COi15( G2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m?-)SA  
} V7$ m.P#uM  
Yjg$o:M  
同时也要修改assignment的operator() cfmwz~S6i  
<n_? $ TJ  
template < typename T2 > %+r(*Q+0$f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^;II@n i  
现在代码看起来就很一致了。 hC-uz _/3  
hu-]SGb6  
六. 问题2:链式操作 |E13W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k(f),_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 df{?E):  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n%r>W^2j  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e"@r[pq-{u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z%#e* O0  
)~M@2;@L  
template < typename T > U& GPede  
struct result_1 mmQC9nZ  
  { S 1k*"><  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *gmc6xY  
} ; TJ)Nr*U3_  
X&Oo[Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: u`EK^\R  
azZ|T{S  
template < typename T > .p{lzI9  
struct   ref eg~ Dm>Es  
  { y0O(n/  
typedef T & reference; [KUkv  
} ; `&I6=,YLp  
template < typename T > hGFi|9/-u  
struct   ref < T &> <\*)YKjn/@  
  { {9J|\Zz3  
typedef T & reference; 28JVW3&)  
} ; s=$xnc}mf  
2?(/$F9X,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $d1ow#ROgy  
tE>FL  
template < typename T > I N@ ~~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UXZ3~/L5 O  
  { qX&+  
  return l(t) = r(t); .0nT*LF  
} `LH9@Z{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 t:dvgRJt*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ob%iZ.D|3<  
[voc_o7AI  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S|d /?}C|e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g=KK PSK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hW~% :v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^PdD-tY<  
最后的布局是: Z9m I%sC[(  
                Add j gV^{8qG  
              /   \ 02 FLe*zQ  
            Divide   5 06NiH-0O  
            /   \ .}E<,T  
          _1     3 5hqXMs  
似乎一切都解决了?不。 ko.% @Y(=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z:UkMn[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0gyvRM@ x[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: OL=X&Vaf<  
j %MY6"  
template < typename Right > DN8I[5O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4Zjd g`  
Right & rt) const ZSlK   
  { ?:q"qwt$F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0r@L A|P  
} Jv(E '"H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5i$P$ R  
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。 x8z6 <  
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。 0?R$>=u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /3+E-|4s  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0$XrtnM  
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? =5:vKL j  
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: d*!H&1L  
I9TNUZq('  
template < class Action > n n[idw  
class picker : public Action 0o6r3xc;  
  { 5 Bcmz'?!  
public : qoan<z7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `U?S 9m  
  // all the operator overloaded mGz'%?zj  
} ; 4YOLy\"S  
-Hi_g@i*XW  
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。 KJn 3&7  
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: a Sm</@tO&  
WnQ'I=E#~  
template < typename Right > AzGbvBI&V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rI)&.5^  
  { hAi'|;g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P^ -x  
} Ty 6XU!  
% [,^2s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^ ' )4RU  
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。 VuBi_v6  
Kd#64NSi$A  
template < typename T >   struct picker_maker B_r:daCS:  
  { v&^N+>p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RplcM%YJn  
} ; kSJ:4!lFU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X7aj/:fXe  
  { hO3C _}  
typedef picker < T > result; Y5>'(A>  
} ; 8BIPEY -I?  
Xp^>SSt:4  
下面总的结构就有了: B]D51R\}VE  
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。 X bV?=  
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_Pp}s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =c[mch%E  
至此链式操作完美实现。 RvW>kATb_F  
I7ySm12}  
Erl@] P4  
七. 问题3 UR`pZ.U?  
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。 @[(%b{TE;  
:Ea ]baM"  
template < typename T1, typename T2 > wZ8LY;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  `Q^Vm3h  
  { k/xNqN(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BW)t2kR&  
} z Hj_q%A  
KrECAc  
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: `O=LQ m`  
M+Y^A7  
template < typename T1, typename T2 > atFu KYI  
struct result_2 FLlL0Gu  
  { I8hmn@ce  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j%0 g *YI  
} ; RG_)<U/B  
V> eJ  
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? =1kjKE !  
这个差事就留给了holder自己。 1n ZE9;o  
    $r)nvf`\  
64!V8&Ay  
template < int Order > !91<K{#A{  
class holder; ]_)=xF19  
template <> Lop=._W  
class holder < 1 > VM ny>g&3  
  { T|nN.  
public : qo;F]v*pkK  
template < typename T > > cJX'U9  
  struct result_1 Sytx9`G 5  
  { I=`efc]T  
  typedef T & result; |}roR{gc|  
} ; M#>f:_`<  
template < typename T1, typename T2 > M8lR#2n|  
  struct result_2 LYiz:cQh  
  { Y)4D$9:  
  typedef T1 & result; ~oBSf+N  
} ; KWV{wW=-  
template < typename T > ?9H.JR2s%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~Urj:l  
  { yYTiAvN  
  return (T & )r; [+y/qx79  
} o;:a6D`   
template < typename T1, typename T2 > -1u N Z{0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z.0^:rVp~  
  { >G+?X+9  
  return (T1 & )r1; *SZ*S %oS3  
} iNs  
} ; ZGOI8M]@  
7" cgj#  
template <> RT2a:3f  
class holder < 2 > dQFx]p3L  
  { $}7WJz:  
public : KH&xu,I  
template < typename T > 2? 7a\s  
  struct result_1 C44 Dz.rs  
  { aI8K*D )@  
  typedef T & result; `Uw^,r  
} ; P3YG:*  
template < typename T1, typename T2 > bs mnh_YRj  
  struct result_2 5k}UXRB?  
  { o'  DXd[y  
  typedef T2 & result; W,>;`>  
} ; ',* 6vbII  
template < typename T > yz2NB?)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g<{W\VOPm  
  { f;%4O'  
  return (T & )r; m[u 6<C  
} S,v9\wN.  
template < typename T1, typename T2 > NC2PW+(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z)(C7,Xu  
  { /T*]RO4%>]  
  return (T2 & )r2; *Mqg_} 0Y  
} FyQ^@@  
} ; )P.|Xk:r  
 Wcn^IQ  
D058=}^HE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 : C;=<$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;xa]ke3]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _B|g)Rdv  
#,qikKjt2  
return l(i, j) = r(i, j); HWGlC <  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n/UyMO3=  
BiHBu8<  
  return ( int & )i; _"F(w"|  
  return ( int & )j; rC<m6  
最后执行i = j; QTK{JZf  
可见,参数被正确的选择了。 rReZ$U  
y?aOk-TaRA  
v *~ yN*  
W#0pFofXw  
R m *"SG  
八. 中期总结 `h Y:F(  
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: U]ouBG8/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +Mv0X%(N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `^afbW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ybx4 Up@  
J(-#(kMyf  
$X-,6*  
Fu m1w  
^yu^Du  
]]%CO$`T [  
九. 简化 Z!|nc.  
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。 /)y~%0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /{1xpR  
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: mrd(\&EhA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 88)0Xi|]KP  
  +-*/&|^等 WohK,<Or  
2. 返回引用。 'J<KL#og  
  =,各种复合赋值等 dmrM %a}W-  
3. 返回固定类型。 #ZGWU_l}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M* QqiE  
4. 原样返回。 kAbT&Rm"  
  operator, FAU^(]-5m  
5. 返回解引用的类型。 fwxyZBr  
  operator*(单目) P/Sv^d5=e  
6. 返回地址。 i' |S g  
  operator&(单目) K#F~$k|1B  
7. 下表访问返回类型。 z6FG^  
  operator[] Jp5~iC2d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S` X;2\:  
  operator<<和operator>> A"z')   
T?7 ZF+yo6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OjeM#s#N!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JYKA@sZHe  
[>?B`1;@  
template < typename Left > |TEf? <"c  
struct value_return 8 s:sMU:Q  
  { Gz~P 0Z^w}  
template < typename T > +\.gdL)  
  struct result_1 rMf& HX  
  { 4U>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `t ZvIy*  
} ; :fpYraBM  
bUz7!M$  
template < typename T1, typename T2 > |n~,$  
  struct result_2 O2Rv^la  
  { p#J}@a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  O,xU+j~)  
} ; ]rHdG^0uss  
} ; se$GE:hC1Q  
i':<Ro  
<(@m913|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )BS./zD*[<  
"2qp-'^[c  
下面我们来剥离functor中的operator() 3=5+NJ'8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7=mU["raz`  
|3\ mH~Bw  
return l(t) op r(t) {b+!0[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ](- :l6  
return op l(t) bv$)^  
return op l(t1, t2) $N5}N\C:a  
return l(t) op +~02j1Jx  
return l(t1, t2) op /o![%&-l  
return l(t)[r(t)] = ?T'@C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  @;d(>_n  
aLuxCobV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: aeE9dV~  
单目: return f(l(t), r(t)); T3)/?f?|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^^)D!I"cA,  
双目: return f(l(t)); J0lTp /  
return f(l(t1, t2)); IM)\-O\Wd  
下面就是f的实现,以operator/为例 !lL21C6g+  
-5d8j<,  
struct meta_divide d^WVWk K  
  { zn>*^h0B  
template < typename T1, typename T2 > Ry[VEn>C1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0D:J d6\  
  { 86@"BNnTh  
  return t1 / t2; )aOg_*~  
} srJ,Jr(  
} ; t#}/VnSQ  
&d9tR\}  
这个工作可以让宏来做: p^7ZFUP  
_~=X/I R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ , S}[48$  
template < typename T1, typename T2 > \ x(5>f9bb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UFm E`|le  
以后可以直接用 ~%k<N/B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VGA?B@  
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 q9yY%  
(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。。。) "+r8izB  
7oh6G  
 ]6W#P7  
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 B.;/N220P  
.z7F58  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >j_,3{eJ  
class unary_op : public Rettype TR5"K{WDx  
  { :_i1)4[!  
    Left l; GmPNzHDb  
public : +KrV!Taf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rM<c;iQ  
S;a{wYF6v  
template < typename T > \O^b|0zc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D%Hz'G0|  
      { u==bLl=$  
      return FuncType::execute(l(t)); ;:hyW,J  
    } 73rr"> 9#0  
S3`zB?7,  
    template < typename T1, typename T2 > ke2'?,f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {1>V~e8t  
      { ?o"wyF A*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2 Do^N5y  
    } uf^"Y3  
} ; 8BhLO.(<O  
;Q:^|Fw!F  
h~urZXD<  
同样还可以申明一个binary_op aYkm]w;C  
'|G_C%,B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o2@8w[r  
class binary_op : public Rettype O (<Wn-  
  { _}EGk4E  
    Left l; IE+$ET> t  
Right r; /J<?2T9G  
public : x0?8AG%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i_)j K  
88$G14aXEk  
template < typename T > 1K"``EvNB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KFkKr>S :  
      { "$;=8O5O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "/[-U;ck  
    } W> s@fN9  
KtA0 8?B  
    template < typename T1, typename T2 > w6'o<=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nMNAn}~*M  
      { sF C&DTb?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j,8*Z~\5  
    } WXp=>P[  
} ; dMp7 ,{FhF  
|)} F}~&  
PnJr  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5^t68 WOl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Pv1C o:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dur}3oS0p  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TSt-#c4B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &$.Vi&{.  
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。。。 MRZ Wfc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4~53%=+  
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) /x"gpKwsB  
下面是修改过的unary_op DzkE*vR  
jX$TiG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \( LKLlam  
class unary_op \_#0Z+pX  
  { WOZf4X`[  
Left l; n6ETWjP  
  !Ui3}  
public : _Z~wpO}/  
f9cS^v_:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \O/EY&  
i%GjtYjS  
template < typename T > !:,d^L!bh  
  struct result_1  (d |  
  { if9I7@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `o8b\p\zn  
} ; L%ND?'@  
4NMv7[r  
template < typename T1, typename T2 > 1 M7=*w,  
  struct result_2 @tdX=\[~  
  { g^26Gb.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?D/r1%Z  
} ; D9B?9Qt2[  
.7ESPr  
template < typename T1, typename T2 > 2-ev7:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mHE4Es0  
  { Z~F% K~(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T {a%:=`  
} c>{6NSS -  
#IDDKUE  
template < typename T > .^N+'g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *,-)4)7d  
  { *r!1K!c  
  return OpClass::execute(lt(t)); %;(+s7  
} W@GcE;#-  
Sdz!J 1  
} ; j0L9Q|s  
*YZ' Uy?  
41>Bm*if  
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 :Qh5ZO&G0  
好啦,现在才真正完美了。 HNxJ`x~Z~  
现在在picker里面就可以这么添加了: "ZE JL.Wy  
0I* ^VGZ  
template < typename Right > Z`v6DfK}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O66\s q  
  { &ME[H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %4Ylq|d  
} 2/RK pl &  
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。 e<dFvMO  
G'q7@d {'  
]^Z7w`=%5  
\K9XG/XIx  
W%hdS<b  
十. bind RX4O1Z0  
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。 )/PvaL  
先来分析一下一段例子 ^ ]SS\=7  
D"j =|4S#  
%}j.6'`{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yc8FEn!)&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1 h|cr_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E)o/C(g  
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。 HuBG?4Qd  
我们来写个简单的。 &NZN_%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T9jp*  
对于函数对象类的版本:  s$YKdtR  
3}= .7qm  
template < typename Func > 1eZ">,F6<  
struct functor_trait ?^mgK9^v@  
  { T5)Xl'Q  
typedef typename Func::result_type result_type;  V7%G?  
} ; C(b"0>  
对于无参数函数的版本: g2^7PtJg  
8N4W}YBs  
template < typename Ret > ?`_US7.@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > + _rjA_  
  { aj51%wKMb:  
typedef Ret result_type; .%+'Ts#ie  
} ; @xH|(  
对于单参数函数的版本: 9E)*X  
E^zgYkZO  
template < typename Ret, typename V1 > E `Ualai  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6_=qpP-?  
  { YYr &Jc j  
typedef Ret result_type; d*,% -Io  
} ; n9]^v-]K  
对于双参数函数的版本: .FK[Y?ci#  
J?)vsnD.H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HAEgR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [@U8&W  
  { F8Z<JcOI  
typedef Ret result_type; h#@l'Cye  
} ; B~^MhX +j  
等等。。。 y GT"k,a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )|@b GEk  
A@bWlwfl  
template < typename Func > x9xb4ZW  
struct func_return &{9'ylv-B)  
  { LG'JQGl5  
template < typename T > I.r &;   
  struct result_1 iC?s`c0B  
  { P0~3<h?U8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <Q/^[  
} ; m(q6Xe:Vc  
L!V`Sb  
template < typename T1, typename T2 > A^q= :ofQ  
  struct result_2 .{`+bT^b<2  
  { qGuz`&i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,pa,:k?  
} ; 0 lXV+lj  
} ; %eT4Q~}5"  
F')T:;,s  
/D`M?nD7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sSd  
)MZ]c)JD^  
template < typename Func, typename aPicker > NLyvi,svS  
class binder_1 M$ep.<Z1|  
  { .{k(4_Q?I  
Func fn; TP{lt6wws(  
aPicker pk; a3?Dtoy'  
public : -b~MQ/, 2  
ih.UzPg  
template < typename T > </t_<I0{  
  struct result_1 T?!^-PD9*  
  { `]\4yTd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'G>Ejh@t  
} ; x5v^@_: jr  
*h1Zqb  
template < typename T1, typename T2 > WGN[`D"  
  struct result_2 pu=T pSZ  
  { %56pP"w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Odxq]HlbO  
} ; %\_I% yF  
cE 8vSQ%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L$zT`1Hy  
W=5+k0Q  
template < typename T > 2n?\tOm(V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fly@"W4a  
  { #j d?ocoY  
  return fn(pk(t)); ,a?)#X  
} @pQv}%  
template < typename T1, typename T2 > HQ7-,!XO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vF;6Y(h>  
  { >4ebvM 0|  
  return fn(pk(t1, t2)); 75K~ebRr  
} V:6#IL  
} ; -Hh$3U v  
(6u<w#u  
W0tBF&E"  
一目了然不是么? ^c< <I-o|  
最后实现bind ?Ee?Ol?i2  
_S8]W !c  
aBr%"&Z.MG  
template < typename Func, typename aPicker > ,Ot3N\%yn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H`-%)c=  
  { DG8$zl5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $ 8_t.~q  
} *`ehI_v :  
V J){@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n]ar\f  
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。 d`StBXG!  
R" 5/  
十一. phoenix P0RM df  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: / Zz2=gDY  
$Pzvv`f*  
for_each(v.begin(), v.end(), wC!(STu  
( 'gUHy1p  
do_ vnk"0d.  
[ L45&O *%  
  cout << _1 <<   " , " YM3oqS D  
] s.1(- "DU  
.while_( -- _1), ;s"m* 4N  
cout << var( " \n " ) u):z1b3*?  
) #Vv*2Mc  
); o1MbHBb  
r NU,(htS  
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: 20^F -,z  
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 -ud~'<k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o|]xj'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $msT,$NJ  
da\K>An>  
s?~Abj_  
template < typename Cond, typename Actor > dT/Cn v=  
class do_while uz>s2I}B  
  { H\8i9RI  
Cond cd; +SPC@E_v  
Actor act; -5p=gO  
public : G8QJM0VpS  
template < typename T > |xQj2?_z*  
  struct result_1 %E1~I\n:F  
  { ?j8CkqX!  
  typedef int result_type; 1Na CGD"  
} ; 5y=X?hF~)  
iA^w2K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UT+\IzL  
Yr-,0${m  
template < typename T > k49CS*I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <FS/'[P  
  { l:+tl/  
  do . Nog.  
    { 4I:Jb;k>  
  act(t); (`3 Bi]7  
  } @=Ly#HuUM  
  while (cd(t)); y>~=o9J_u  
  return   0 ; SjlkKulMF  
} e6s L N  
} ; Mk@_uPm  
bRNE:))r_  
><\mt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]P(Eo|)m  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4LBjqv,P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vm8QKPy  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >GT0 x  
下面就是产生这个functor的类: 0R_ZP12  
lG\lu'<C  
J4`08,  
template < typename Actor > 5uDQ*nJ|  
class do_while_actor S`0@fieOf  
  { jq.@<<j|$  
Actor act; ,e.y4 vnU  
public : zXcSE"   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7:x.08  
$23="Jcl  
template < typename Cond > 2$\1v*:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v#-%_V>ph  
} ; y9W*/H{[`  
U?#6I-  
0>Mm |x*5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QREIr |q'  
最后,是那个do_ 6K`frt  
7acAU{Rr  
,wX/cUyZ  
class do_while_invoker .WyI.Y1  
  { H D=WHT&  
public : JG/sKOlA  
template < typename Actor > 1-w1k ^e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Dm 'Q&  
  { 50_%Tl[  
  return do_while_actor < Actor > (act); O "{o (  
} c%xxsq2n  
} do_; q".l:T%|C}  
&]#D`u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T+sO(;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 diTzolY7  
最后来说说怎么处理break和continue w?Q@"^IL  
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。 '7Te{^<FQ$  
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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