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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2i4Dal  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e!:?_z."  
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, 1*c0\:BQ;z  
Tko CyD9  
% @^VrhS  
} (GQDJp  
  class filler B?/12+sR  
  { D6pEQdX`  
public : +v`^_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z3u""oM/  
} ; ^{6UAT~!R  
l*m]2"n]  
sKE*AGFL d  
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: hj#+8=  
H)?" 8 s  
]0/~6f  
V, "AG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \fQgiX  
%n V@'3EI  
r*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sDh6 Uk  
%_i0go,^  
hQW#a]]V:  
x.yb4i=Jq  
二. 战前分析 Z "+rg9/p  
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。 .DV#-tUh  
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 6|(7G64{  
_UbR8  
 onS{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^*owD;]4_  
  /* --------------------------------------------- */ JzS^9) &  
vector < int *> vp( 10 ); Z?G 3d(YT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 01SFOPuR%(  
/* --------------------------------------------- */ ;j Y'z5PH5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N#xM_Mpt  
/* --------------------------------------------- */ w4&v( m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5p>]zij>  
  /* --------------------------------------------- */ '!|E+P-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZP G8q  
/* --------------------------------------------- */ ,_X,V!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \gPNHL*  
OM"T)4z  
Y9(i}uTi  
0I AaPz/e  
看了之后,我们可以思考一些问题: @v:ILby4-  
1._1, _2是什么? >f9]Nj  
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。 Z!5m'yZO  
2._1 = 1是在做什么? enfu%"(K)  
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?u2,h-  
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。 0ju wDd  
}M"'K2_Z  
0"D?.E"$r  
三. 动工 S+\Mt+o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YJtOdgG|q  
jWb\"0)  
?;r7j V/`j  
4VL!U?dk  
template < typename T > Se]t;7j  
class assignment V[2<ha[n>  
  { 14)kKWG  
T value; <pa];k(IQL  
public : -<VF6k<  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^/RM;`h0  
template < typename T2 > P$#}-15?|_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P^{`d_[K%  
} ; ^SL}wC x  
(UiH3Q9C]%  
]MH \3g;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3 T#3<gqM[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C(Ba r#  
B2+_F"<;  
q~A|R   
:WKyEt!3  
  class holder ,C12SM*@  
  { (V |q\XS  
public : w `9GygS  
template < typename T > t6U+a\-<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0O 9 Lg}  
  { :ftyNaq'  
  return assignment < T > (t); L[9+xK^g  
} Z~R/ p;@  
} ; ki/Lf4  
(fjXp75  
:\HN?_?{4  
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:  9%hB   
-T="Ml &  
  static holder _1; *{n,4d\..  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _\V{X}ftqa  
uZ{xt6 f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q?'W >^*J  
而不用手动写一个函数对象。 ri.|EmH2:D  
KHC(MdZ  
} jy7,+  
Iw-6Z+ 94  
四. 问题分析 %4g4 C#  
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。 4xC6#:8  
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。 !P3tTL!*L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g&20F`.N*>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~#xs `@{s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JL*]9$o  
(6_/n&mF  
五. 问题1:一致性 u=N;P  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |H I A[.q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kys-~&@+  
53#5p;k  
struct holder Sf8Xj |u  
  { ,PtR^" Mf4  
  // lu(Omds+  
  template < typename T > "+OMo-<K7  
T &   operator ()( const T & r) const d=Ihl30m  
  { PzG:M7  
  return (T & )r; (Y?yGq/  
} M)It(K8R  
} ; S%%qn  
Vf2! 0  
这样的话assignment也必须相应改动: 8XXTN@&,  
-^%"w  
template < typename Left, typename Right > A}+r;Y8[h  
class assignment O&1p2!Bk4  
  { A=>6$L];'  
Left l; t"m`P1  
Right r; ?q8g<-?  
public : &]A1 _dy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %x)U8  
template < typename T2 > +mel0ZStS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Lgw@y!Llij  
} ; kxiyF$ 9  
G5@@m-  
同时,holder的operator=也需要改动: J~ rC  
1;sAt;/W8  
template < typename T > _ 25]>D$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6#-; ,2i  
  { {+59YO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nK; rEL  
} 0{@Ovc  
M%LwC/h:,  
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。 G&B}jj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X%qR6mMfT7  
ZI*A0_;L  
return l(rhs) = r; %bETr"Xom  
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。 )%W2XvG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8U$UI  
jWjK-q@Y  
template < typename Tp > v\T1,Z@N^  
class constant_t \YyU5f7';  
  { Ji:@z%osr  
  const Tp t; 2{qG  
public : Cd*C^cJU&z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ) x $Vy=  
template < typename T > |iThgq_\z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f\_Q+!^  
  { Xm+3`$<  
  return t; 0([jD25J!  
} 9Ei#t FMc  
} ; un%"s:  
7E t(p'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =I3U.^ :  
下面就可以修改holder的operator=了 6@36 1f[  
~H."{  
template < typename T > jYx(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7q=xW6  
  { :H k4i%hGk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2Nzcej  
} 1e%Xyqb  
B(NL3WJ  
同时也要修改assignment的operator() tG&B D\  
a,\u|T:g  
template < typename T2 > 6<O]_HZ&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %-1-J<<J q  
现在代码看起来就很一致了。 $VNn`0^gF  
v Cr$miZ  
六. 问题2:链式操作 O\{_)L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !0_Y@>2  
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。 q&x#S_!  
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。 "lAS <dq  
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。 ~UFsiVpL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kKO]q#9sO  
61 |xv_/  
template < typename T > e6a8ad  
struct result_1 i oQlC4Y  
  { G*V 7*KC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sv",E@!f  
} ; At:C4>HE@  
Ee| y[y,  
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: 1z!Lk*C)  
%8}w!2D S  
template < typename T > :RG6gvz  
struct   ref p8bTR!rvz  
  { TR7TF]itb  
typedef T & reference; $l0w{m!P  
} ; l0)6[yXK  
template < typename T > ZmF32 Ir  
struct   ref < T &> wEqCuhZ  
  { 6f1Y:qK'@  
typedef T & reference; *GnO&&m'B  
} ; >@W#@W*I@  
XS@6jbLE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A}O9e  
D7wWk ,B  
template < typename T > #{PNdINoU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cFo-NI2  
  { u{^Kyo#v  
  return l(t) = r(t); o^J&c_U\3'  
} bBL"F!.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }3e+D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \6L=^q=  
".=EAXVU  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v-@@>?W-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j$Co-b1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rZ7 Ihof  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }Qo8Xps  
最后的布局是: b?,y%D) '  
                Add Gd 9B  
              /   \ C\K--  
            Divide   5 =$J2  
            /   \ S6I8zk)Z4  
          _1     3 >^}z  
似乎一切都解决了?不。 ~{{:-XkVB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Nq3P?I(<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6=D;K.!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3._fbAN%e  
0SYkDI  
template < typename Right > chbs9y0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X+ jSB,  
Right & rt) const Vy VC#AK,  
  { =<icHt6s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N\$6R-L  
} stScz#!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n9yxZu   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ; o=mL_[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ce\-oT  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I_Qnq4Sk(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4)z](e$  
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? vhW '2<(  
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: Dc2eY.  
-fv.ByyA  
template < class Action > J %t1T]y~  
class picker : public Action sa($3`d  
  { hJM0A3(Cm  
public : ,# 6\:i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /zM7G?y  
  // all the operator overloaded 0v?,:]A0E  
} ; ,v+SD\7|  
gf@Dy6<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Z^ 3Risi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [z9i v~  
<Lt$qV-#  
template < typename Right > TMrmyvv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  '}=M~  
  { pOXEM1"2A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W*2SlS7  
} ' wEP:}  
]n_A~Y r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jEadVM9  
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。 [ 0Sd +{Q  
i`X{pEKP+  
template < typename T >   struct picker_maker f~Su F,o@h  
  { [iD!!{6+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jn'8F$GU  
} ; z&8#1'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "Q( 8FF  
  { m,b<b91  
typedef picker < T > result; ~[{| s' )  
} ; *SZ<ori  
J.*=7zmw  
下面总的结构就有了: xnTky1zq  
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。 N Jf''e3  
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。 nHX@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,~!lNyL  
至此链式操作完美实现。 %k~=iDk@  
\[BnAgsF  
E4Sp^,  
七. 问题3 Hs9uDGWp  
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。 RB!g,u  
sQkP@Y  
template < typename T1, typename T2 > !Kis,e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DbDpdC;  
  { S/4k fsN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !PgYn  
} f"Z2&Y@  
k`d  
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: JQb]mU%?  
udB}`<Q  
template < typename T1, typename T2 > ?$?Ni)Z  
struct result_2 4d#W[  
  { "](~VF[J8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o7 kGZ  
} ; g!8-yri  
+hfl.OBy  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;O CYx[|  
这个差事就留给了holder自己。 G8SJ<\?  
    a?;{0I:Ln  
PrCq JY  
template < int Order > pd|s7  
class holder; l!b#v`  
template <> JkKI/ 5h  
class holder < 1 > >y?$aJ8ZV  
  { <K43f#%  
public : ]T$~a8  
template < typename T > l}m@9 ~oC  
  struct result_1 r`=d4dK-  
  { mVxS[Gq  
  typedef T & result; @M1U)JoQ  
} ; $I.'7 &h;  
template < typename T1, typename T2 > lr1i DwZV  
  struct result_2 MKbW^:  
  { \oi=fu=}*  
  typedef T1 & result; \ZC7vM"h  
} ; j/sZ:Q  
template < typename T > k,?k37%T]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'F@'4[uda  
  { Mqq7;w@(J  
  return (T & )r; U@9n 7F  
} -kJ`gdS  
template < typename T1, typename T2 > ]'"$qm:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }&=C*5JN  
  { wm}i+ApK  
  return (T1 & )r1; +2vcUy  
} H*Yy o ?  
} ; <_D+'[  
<+6)E@Y  
template <> "G< ^@v9  
class holder < 2 > ^P[-HA|  
  { &ha39&I  
public : UW\.!TV  
template < typename T >  :S.0e  
  struct result_1 L"IdD5`7T  
  { 4u<oe_n  
  typedef T & result; t ({:TQ  
} ; nF)|oA   
template < typename T1, typename T2 > \=.iM?T  
  struct result_2 !nTq"d%(W  
  { ~($h9* \  
  typedef T2 & result; 6`4=!ZfI  
} ; 1e }wDMU(  
template < typename T > V< J~:b1V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k}/0B  
  { ,ujoGSx}  
  return (T & )r; 5@i/4%S  
} %zWtPxAf  
template < typename T1, typename T2 > C\1Dy5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X@ TQD  
  { >]Y`-*vw&  
  return (T2 & )r2; 5R qkAC  
} V97Eb>@  
} ; SA'  zy45  
hse$M\5  
Up8#Nz T  
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> >。 NKRNEq!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LdA&F& pI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gzeG5p  
`*WR[c  
return l(i, j) = r(i, j); GR/ p%Y(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 90Q}9T\  
hEDj"`Px  
  return ( int & )i; 7Ij'!@no  
  return ( int & )j; s I#K01;"  
最后执行i = j; @;pTQ 5 I  
可见,参数被正确的选择了。 S/8xo@vct]  
gg933TLu(Q  
GQq2;%RrF  
lE /"  
s@0#w*N  
八. 中期总结 r6"t`M  
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: [gU z9iU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z1s9[5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x#U?~6.6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WG9x_X&XJ  
zDC-PHF HQ  
rqifjsv  
[9X1;bO#f  
mim]nRd2v  
 dY|(  
九. 简化 gwNv ;g  
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。 nXXyX[c4e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y*J,9  
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: ,myl9s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EFhe``  
  +-*/&|^等 p,U.5bX  
2. 返回引用。 H;|^z@RB<  
  =,各种复合赋值等 $kg!XT{ V  
3. 返回固定类型。 O]`CSTv'_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j$BM$q/c  
4. 原样返回。 F?3a22Zg#  
  operator, >AJtoJ=j  
5. 返回解引用的类型。 7h,SX]4Q  
  operator*(单目) IX$ $pdQ  
6. 返回地址。 't2"CPZ  
  operator&(单目) klv ]+F&[  
7. 下表访问返回类型。 // g~1(  
  operator[] Vc}m_ T]O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CKyX  Z  
  operator<<和operator>> `G,\=c~{A  
y~jTI[kS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L=?Yc*vg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }m(u o T~  
&*r YY\I  
template < typename Left > t\S}eoc  
struct value_return QXniWJJ  
  { [.;VCk)0x  
template < typename T > ~}(}:#>T  
  struct result_1 M{Wla 7  
  { nTyK Z(#u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ub%5# <k|-  
} ; )Yy`$`  
ohOze\T)=  
template < typename T1, typename T2 > Kb#py6  
  struct result_2 * ix&"|h  
  { @ITJ}e4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xbSix:R=Z  
} ; 5e6f)[}  
} ; skf7Si0z  
&dH/V-te  
%TP0i#J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <T,vIXwu+  
kO+Y5z6=  
下面我们来剥离functor中的operator() 8 W79  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [g`P(?  
MZv In ZS  
return l(t) op r(t) h:}oUr8   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vg5i+ry<  
return op l(t) @/g%l1$`  
return op l(t1, t2) `,3;#.[D  
return l(t) op H_un3x1  
return l(t1, t2) op B~G ?&"]  
return l(t)[r(t)] nZ0- Kb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W c{<DE?J  
)k&<D*5s  
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: \GO^2&g(  
单目: return f(l(t), r(t)); S=*rWh8)%<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7LbBS:@3z_  
双目: return f(l(t)); <-D>^p9  
return f(l(t1, t2)); OTY9Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 Usx8  U  
N`h,2!(j  
struct meta_divide :?S1#d_  
  { IQAV`~_G  
template < typename T1, typename T2 > ;`p+Vs8C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5B< em  
  { T@ (MSgp9  
  return t1 / t2; @FKm_q  
} Z%E;*R2+:>  
} ; 4V@raI-  
$WED]X@X!  
这个工作可以让宏来做: i 3?=up!  
N =FX3Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <b.?G  
template < typename T1, typename T2 > \ JK) )Cuh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7o_1PwKS6  
以后可以直接用 |qnAqzK|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aAhXHsZ|26  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t6(LO9Qc  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [H<![Z1*r  
OGpy\0%  
">_<L.,I  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 % P .(L  
K%h9'}pq>1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @~,&E*X! .  
class unary_op : public Rettype 1zqIB")s>  
  { +m8CN(c  
    Left l; E!nEB(FD  
public : h8B:}_Cu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _IYd^c  
W6%\Zwav?)  
template < typename T > #; ~`+[y?\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?-C=_eZJ  
      { g?&_5)&  
      return FuncType::execute(l(t)); 1?%Q"*Y&  
    } s&&8~ )H  
5-qk"@E W  
    template < typename T1, typename T2 > :59fb"^$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;\-f7!s  
      { OCHjQc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lu?MRF f  
    } G%5bQ|O  
} ; $23*:)&J4  
>n3w'b  
uy'm2  
同样还可以申明一个binary_op qw?#~"Ca.  
paCC'*bv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :x88  
class binary_op : public Rettype $]LhE:!G  
  { 1 1Sflj  
    Left l; m03D+@F  
Right r; JV_VF'  
public : bvn%E H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NN> E1d=  
 rG[iEY  
template < typename T > m-T@Og  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jR1t&UD3Y  
      { '^mCLfo0}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9|BH/&$  
    } d ?Uj3G  
$mgamWNE8w  
    template < typename T1, typename T2 > @2(7 ZxI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [l# 8}dy  
      { n92*:Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v\lhbpk  
    } .h c-uaL  
} ; V Ioqn$  
R%Xhdcn7  
;|yd}q=p  
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 X;:qnnO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :)JIKP%$\)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2:[ -  
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。 J:D{5sE<|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [7Fx#o=da  
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。。。 r{LrQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U)v){g3w)  
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) ?`T0zpC  
下面是修改过的unary_op |)5xmN]  
IkWV|E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oyw*Z_9~  
class unary_op a%nksuP3  
  { =:fN  
Left l; U~3uu &/r  
   >;qAj!'  
public : Q' b@5o  
9!XXuMWU<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /FJ.W<hw  
:<}1as! eo  
template < typename T > "kb[}r4?  
  struct result_1 ~?6M4!u   
  { WR|n>i@m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bv:M zYS  
} ; LI~ofCp  
P55QE+B  
template < typename T1, typename T2 > [k~}Fe) x  
  struct result_2 ;bYS#Bid{V  
  { qQN|\u+co  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jK(]e iR$S  
} ; FH3^@@Y%  
VsU*yG a  
template < typename T1, typename T2 > o|en"?4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /E %^s3S.  
  { g$/C-j4A[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Yq~$p Vgf  
} C(Cuk4K  
0%(.$c>:f  
template < typename T > |7# S0Ca@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r+RFDg/  
  { KT3n -Y-,  
  return OpClass::execute(lt(t)); QH5[}zs8  
} y|b&Rup  
HpKF7oJ'N  
} ; 7jS`4,  
HuI?kLfj\  
UwtL v d  
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 5mqwNAv  
好啦,现在才真正完美了。 'g5 Gdn  
现在在picker里面就可以这么添加了: Dve+ #H6N  
"L9yG:  
template < typename Right > xfzGixA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const < C1Jim  
  { [,a2A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dy' J~Eo7  
} O~*`YsL9  
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。 P->.eo#VG  
b # |  
gm8FmjZtf  
'kb|!  
-\|S=< g  
十. bind K@<%Vc>L(  
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。 3;%dn \ D  
先来分析一下一段例子 360b`zS  
."u DM<  
^'G,sZ6'Nh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vi*HG &DD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (3VV(18  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =O o4O CF2  
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。 u*6Y>_iA  
我们来写个简单的。 umuE5MKY<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $! R]!s  
对于函数对象类的版本: %AJTU3=0  
!Y,*Zc$R  
template < typename Func > &;2@*#,  
struct functor_trait I .> SC  
  { 5Tg[-tl  
typedef typename Func::result_type result_type; ozOvpi:k3%  
} ; O<>cuW(l  
对于无参数函数的版本: elDt!9Pu  
_&R lR  
template < typename Ret > #qDMUN*i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (:r80:  
  { %~rXJrK  
typedef Ret result_type; @b3jO  
} ; cii! WCu  
对于单参数函数的版本: 5fvY#6;  
iXPe  
template < typename Ret, typename V1 > 0`Hr(J`F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T$IwrTF@?  
  { lF#p1H>\  
typedef Ret result_type; W[SZZV_(tu  
} ; #V-0-n,`  
对于双参数函数的版本: J/xbMMb   
3/s" ;Kg,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9g~"Y[ ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0[In5II  
  { }!9KxwC(  
typedef Ret result_type; .P#+V$qhv  
} ; lS96sjJp@  
等等。。。 w#!b #TNc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a+=.(g  
DFM~jlH  
template < typename Func > (N^tg8Z<  
struct func_return 6d{&1-@>  
  { (iJ9ekB  
template < typename T > xe@11/F  
  struct result_1 Vo`,|3^  
  { 8Cef ]@x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rE?Fp  
} ; ,LodP%%UV  
kNk$[Yfs  
template < typename T1, typename T2 > Hw 1:zro  
  struct result_2 y*<x@i+h  
  { vAcxca">S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |w+N(wcJ  
} ; rHpxk  
} ; FMEW['  
k0@*Up3{7  
rv<_'yj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T=,A pa  
YmPNaL  
template < typename Func, typename aPicker > /Bs42uJ3  
class binder_1 N 9cCfB\`  
  { G7N Rpr  
Func fn; q+{$"s9v  
aPicker pk; B&rw R/d  
public : YT~h1<se  
$_f"NE}  
template < typename T > 3%L@=q  
  struct result_1 jz$ ]"\G#  
  { kHbH{])  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9/#?]LJ  
} ; Xy]Pmt  
yvIzgwN%s!  
template < typename T1, typename T2 > P$#{a2  
  struct result_2 SX]uIkw  
  { 5j~1%~,#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,X}Jpi;/  
} ; wAKm]?zB>  
Bdr'd? u<A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &w%--!T  
0Zh]n;S3m  
template < typename T > F[)5A5+:Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ac!!1lwA  
  { YhQ%S}  
  return fn(pk(t)); N;S1s0FN  
} {1;R&  
template < typename T1, typename T2 > qO{Yr$ V%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N4)ZPLV  
  { *Xl,w2@  
  return fn(pk(t1, t2)); kp3%"i&hD  
} BcxALRWE  
} ; "cz'|z`  
n?:%>Os$  
?egZkg=U  
一目了然不是么? Q N]y.(S)y  
最后实现bind A/!"+Yfw  
'!<gPAVTzV  
jSMxba]  
template < typename Func, typename aPicker > 8(>2+#exw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2 9#jKh  
  { Q.,2G7[ <  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8Z!Mad  
} T#GTNk!v  
u*$]Bx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =K <`nF0 w  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 F%IvgXt5  
F R(k==pZ  
十一. phoenix hn=tSlte  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -*$ s ;G#  
B!1h"K5.($  
for_each(v.begin(), v.end(), {s>V'+H(F  
( '81c>qA  
do_ G^V a$ike  
[ Mp?L9  
  cout << _1 <<   " , " GK=b  
] 8Dkq+H93  
.while_( -- _1), ,lcS J^yr  
cout << var( " \n " ) Y?ZzFd,i&  
) NXX/JJ+w  
); l5/gM[0_7  
B \LmE+a>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: C}qHvwFm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mXs.@u/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IU;a$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \V#fl  
G|YNShK4=9  
|:]} u|O  
template < typename Cond, typename Actor > _< KUa\  
class do_while =&F~GC Z>  
  { RPdFLC/  
Cond cd; :%>)S  
Actor act; 3 sD|R{  
public : 1:!H`*DU&  
template < typename T > *yv@B!r  
  struct result_1 _:]g:F[ #  
  { tb4^+&.GS  
  typedef int result_type; :DrF)1C  
} ; C55Av%-=  
tl; b~k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YQcaWd(  
sYbmL`{  
template < typename T > SBI *[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Df>Q5~g  
  { .C` YO2,  
  do EbG&[v  
    { @H8DGeM  
  act(t); (K_{a+$[  
  } 5z&>NI  
  while (cd(t)); 6AdC  
  return   0 ; 1 obajN  
}  C TKeY  
} ; 6Yl+IP];i  
oL~?^`cGZ  
Sm{> 8e}UE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "W~vSbn7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R.cR:fA  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >p'{!k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K^ ALE  
下面就是产生这个functor的类: ]T6pH7~  
v[r 8-0c  
3l"8_zLP  
template < typename Actor > ;W]9DBAB  
class do_while_actor ]GO=8$Z  
  { l 0U23i  
Actor act; 4fL`.n1^  
public : g^^pPV K_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VVDW=G  
IdM~' Q>\  
template < typename Cond > >g m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lQd7p+ 21  
} ; T.jCF~%7F  
}|%1LL^pB  
hI 9q);g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <PiO %w{  
最后,是那个do_ ^qzH(~g{M  
Qj'Ik`o  
9w~SzpJ%  
class do_while_invoker F0~<p[9Nx  
  { &B ]1 VZUp  
public : 9VanR ::XX  
template < typename Actor > `ZbFky{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !*f$*,=^  
  { [2Zl '+  
  return do_while_actor < Actor > (act); skBD2V4  
} oEX^U4/=  
} do_; 91]sO%3  
k<5g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >ZW|wpO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wSw> UU  
最后来说说怎么处理break和continue p!5'#\^f  
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。 [(gXjt-  
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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