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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CSr{MF`]e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %T'?7^\>  
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, FVY,CeA.  
WU<#_by g  
H7Y}qP5X  
C| Mh<,~ E  
  class filler +V2a|uvEc  
  { rA` zuYo  
public : LvWU %?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GZZLX19s q  
} ; |]GEJUWtCd  
'0t j2  
ljiq+tT  
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: OzO_E8Kb\  
]XPGlM  
bx6@FKns}  
7[D0n7B@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C{!Czz.N  
ykM#EyN  
g,,cV+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _'I9rGlx3  
'')G6-c/  
H ~ks"D1  
M<ad>M  
二. 战前分析 l$zNsf.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 YvYavd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >F+:ej  
o8s&n3mY}y  
6:B5PJq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A:D\!5=  
  /* --------------------------------------------- */ *s%s|/  
vector < int *> vp( 10 ); 6,@M0CX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G!rcY5!J  
/* --------------------------------------------- */ 'h81\SKFK9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >hQR  
/* --------------------------------------------- */ J&3;6I &  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3M@>kIT8  
  /* --------------------------------------------- */ +uT=Wb \  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aLsGden|  
/* --------------------------------------------- */ Ix(4<s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dHp6G^Y  
k&~vVx  
Ey6K@@%  
%1=W#jz  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2X*epU_1h  
1._1, _2是什么? xDQ$Ui.  
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。 I7uYsjh@u  
2._1 = 1是在做什么? }s)Z:6;(,q  
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。 }K*ri  
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。 PH7L#H^  
gIRCJ=e[b  
S;t~"87v*  
三. 动工 +?.,pqn<=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F;b|A`M  
Fj]S8wI  
78.sf{I  
<5X@r#Lz  
template < typename T > VtKN{sSnu  
class assignment IK W!P1  
  { 0)P18n"$  
T value; C$tSsw?A  
public : ':>B %k  
assignment( const T & v) : value(v) {} r! M2H {  
template < typename T2 > |SxEJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FdSaOod8  
} ; lp9<j1Wl  
ALw uw^+  
w+MdQ@'5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }`MO}Pz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l,X;<&-[  
;T_9;RU<'b  
AH7k|6ku<*  
fg1y@Dj/&  
  class holder p/:5 bvA  
  { S1+#qs {5a  
public : #>,cc?H-  
template < typename T > 1z`,*eD7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }UO,R~q~  
  { D~y]d  
  return assignment < T > (t); JxvwquI  
} [qXpi'q[  
} ; 7d<v\=J}  
z=fag'fzM  
1]<!Xuk^f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9F-k:hD |  
x)?\g{JH  
  static holder _1; ms{R|vU%b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oF>GWst TR  
=QC^7T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e"2QV vB  
而不用手动写一个函数对象。 FjydEV  
zm"\D vN)  
J{Ay(  
7 dzE"m  
四. 问题分析 \%C[l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yjr@v!o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l6 WcnJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {L=[1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ku{aOV%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <-?B#  
9s!/yiP5  
五. 问题1:一致性 nZT@d;]U9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |-mazvA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jgstx3  
Jt)~h,68  
struct holder <2 Q@^  
  { Y/^<t'o&  
  // K$ &wO.  
  template < typename T > gP<_DEd^`  
T &   operator ()( const T & r) const f8 ja Mn9o  
  { -hzza1DP  
  return (T & )r; Cb6MD  
} S3_4i;K\  
} ; HDEG/k/~m  
Z~uKT n  
这样的话assignment也必须相应改动: br;G5^j3?  
42u\Y_^ID  
template < typename Left, typename Right > md`ToU  
class assignment aYgJTep>r  
  { 8F * WT|]  
Left l; wgyO%  
Right r; V4-=Ni]k  
public : `[KhG)Y7t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TH|hrL;:8  
template < typename T2 > QdTe!f|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AH`15k_i  
} ; </X"*G't  
rTm{-b)r  
同时,holder的operator=也需要改动: ["F,|e{y$  
9yh@_~rZ  
template < typename T > zFn&~lFB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .ndQ(B  
  { LC{hoq\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FNuu',:  
} 8x" d/D  
MT`gr  
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。 (HI%C@e9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _Pkh`}W:  
9qDGxW '1  
return l(rhs) = r; Dkb&/k:)  
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。 2FzS_\":I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RV` j>1  
{H V,2-z  
template < typename Tp > RuZ;hnE&  
class constant_t CiuN26>  
  { }#8uXA  
  const Tp t; m'tk#C  
public : 50&F#v%YB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +][P*/Ek  
template < typename T > gcxk 'd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d mz3O(]$  
  { YZl%JX  
  return t; ,7P^]V1  
} !P$xh  
} ; zRu`[b3u<  
dLf8w>i`T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tTH%YtG  
下面就可以修改holder的operator=了 2-0cB$W+  
)^H9C"7T  
template < typename T > Aa>gN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \NU [DHrMP  
  { l;A_Aii(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m;f?}z_\$  
} }qhK.e  
wF8\  
同时也要修改assignment的operator() j\f$r,4  
*]WXM.R8  
template < typename T2 >  ~C/KA6H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } od1omYsR  
现在代码看起来就很一致了。 Fz&ilB  
0@lC5-=  
六. 问题2:链式操作 7[BL 1HI*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f9UaAdJ(  
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。 "5:f{GfO#v  
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。 )V3(nZY  
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。 h(Ed%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5iddB $  
V1)P=?%(US  
template < typename T > lmKq xs4  
struct result_1 \!Zh="hN  
  { 2j7d$y*'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %J7mZB9  
} ; v8bl-9DQ  
@z)tC@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ""3m!qn#  
"jO3Y/>S  
template < typename T > @O}j:b  
struct   ref sLdUrD%  
  { o?K|[gNi  
typedef T & reference; ~e77w\Q0  
} ; otf%kG w  
template < typename T > m}[~A@qD  
struct   ref < T &> N5s|a5  
  { /Jf`x>eiH  
typedef T & reference; i `QK'=h[  
} ; C2rj]t  
7. 9s.*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;K\N  
C6UMc} 9h  
template < typename T > }<ONxg6Kb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l$VxE'&LQ  
  { w2N3+Tkg  
  return l(t) = r(t); ClMtl59  
} *C@[5#CA2z  
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。 iW1ih Q X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A?D"j7JD=L  
0tCOb9  
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 .(7C)P{ .0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0IgnpeA]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r@[VY g~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Sgk^i3v  
最后的布局是: Uc_`Eh3y  
                Add Fy@#r+PgWp  
              /   \ nj^q@h  
            Divide   5 ccn`f]5w  
            /   \ *76viqY;dE  
          _1     3 _lPl)8k  
似乎一切都解决了?不。 ?3, 64[  
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。 4nII/cPG  
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。 z[\W\g*|ri  
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: FW)^O%2s  
~"q,<t  
template < typename Right > 37 O#aJ,K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Uty(sDtu  
Right & rt) const {8#N7(%z  
  { `+hy#1]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Stw+Dm\!  
} ok3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a|P~LMPM  
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。 YKe0:cWc  
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。 85|95P.<  
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。 +# RlX3P  
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。 cl8_rt  
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? oBj>9I;  
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: NB+$ym  
5G'&9{oB  
template < class Action > 1R2o6`_  
class picker : public Action /%uZKG P  
  { #OD@q;  
public : ! [|vx!p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]~\SR0  
  // all the operator overloaded hr<7l C  
} ; )-.Cne;n  
,dZ#,<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^%oG8z,L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: LZQFj/,Jg  
20/P M9  
template < typename Right > i|c`M/) h:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ST: v3*  
  { JMirz~%ib  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pY)j0tdd  
} y '_V/w s  
RD6h=n4B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s3Krob`C5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !$p2z_n$@.  
9B+ zJ Vte  
template < typename T >   struct picker_maker ^p"4)6p-W  
  { KkdG.c'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uP%axys  
} ; ^<>Jw%H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y\)G7 (  
  { us\%BxxI9  
typedef picker < T > result; }_a +X  
} ; PTzp;.  
'YZI>V*  
下面总的结构就有了: vZ[ $H  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZVdsxo<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .7pGx*WH^Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /$FXg;h9$  
至此链式操作完美实现。 4-]Do?  
5vs`uUzr  
b`h%W"|2L  
七. 问题3 $Yx6#m}[M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FXOT+9bg  
io t.E%G  
template < typename T1, typename T2 > RwAbIXG{0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yg=E@F   
  { Z:_m}Ya|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jiA5oX^g  
} ;Cr_NP[8|j  
L.09\1?.n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kyW6S+#-  
+A8=R%&b)[  
template < typename T1, typename T2 > Kk!6B  
struct result_2 %rpR-}j  
  { 1<LC8?wt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l zfD)TWb  
} ; ' "ZRD_"  
)l+XDI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &YT_#M  
这个差事就留给了holder自己。 ?ID* /u|X  
    N?qIpv/a.  
.sd B3x  
template < int Order > nB cp7e  
class holder; ";wyNpb(  
template <> 2 ) TG  
class holder < 1 > CrnB{Z4L  
  { OW+e_im}  
public : v}7@CP]nV  
template < typename T > P]pmt1a  
  struct result_1 O" % Hprx  
  { RGT_}ni  
  typedef T & result; 8w)e/*:j  
} ; 98ca[.ui  
template < typename T1, typename T2 > 6#E]zmXO2  
  struct result_2 La`h$=#`  
  { wzD\8_;6N  
  typedef T1 & result; 2}^+ ]5  
} ; JQ*D   
template < typename T > GN\8![J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E4Y "X  
  { -'80>[}q/  
  return (T & )r; 7<h.KZPc  
} ixOEdQ  
template < typename T1, typename T2 > eQ$N:]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ' 2>l  
  { 84iJ[Fq{  
  return (T1 & )r1; Z:I*y7V-  
} >j&1?M2C  
} ; ~_ *H)|  
9aTL22U?  
template <> %lXbCE:[  
class holder < 2 > 7< ^'DO s  
  { n`P`yb\f$  
public : T1l&B  
template < typename T > W;^N8ap%  
  struct result_1 ( FM4 ^#6  
  { @q,)fBZq  
  typedef T & result; Q 2*/`L}m\  
} ; N1PECLS?  
template < typename T1, typename T2 > y&7YJx  
  struct result_2 .j:i&j(  
  { joe9.{  
  typedef T2 & result; 2*+ 3Rr J  
} ; JYPxd~T/-  
template < typename T > $np=eT)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T}UT 7W|  
  { .FuA;:@%\  
  return (T & )r; a lrt*V|=  
} K6E}";;  
template < typename T1, typename T2 > d{W}p~UbH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |-|jf  
  { "hW(S  
  return (T2 & )r2; Z,3 CC \  
} <lFdexH"T  
} ; W3^.5I  
|,3l`o k  
  7krh4  
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> >。 EY]a6@;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :JR<SFjm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  for {  
sN-oEqS  
return l(i, j) = r(i, j); ]5N zK=2{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z #EvRC  
9x(}F<L  
  return ( int & )i; [ dGO,ndE  
  return ( int & )j; "r@G@pe  
最后执行i = j; M^uU4My  
可见,参数被正确的选择了。 8zAg;b [  
9X3yp:>V  
\4aKLr  
Y:wF5pp;  
!#.\QU|  
八. 中期总结 sv' Gt1&"Z  
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: i!L;? `F{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (Q'U@{s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L7m`HVCt&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JPLI @zX^  
7ZQ'h3K  
c -w0  
2\5cjdy  
n? ]f@OR  
!Vb,zQ  
九. 简化 C,.-Q"juH  
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。 mk\i}U>`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _e_4Q)z-a  
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: x:qr\Rz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H-Pq!9[DB  
  +-*/&|^等 AQe!Sqg'  
2. 返回引用。 lj*8mS/;h  
  =,各种复合赋值等 X($6IL6m  
3. 返回固定类型。 Ih()/(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;,dkJ7M  
4. 原样返回。 iOll WkF  
  operator, [%jxf\9jJ_  
5. 返回解引用的类型。 FOSbe]  
  operator*(单目) ) o xIzF  
6. 返回地址。 QNb>rLj52  
  operator&(单目) K@6`-|I  
7. 下表访问返回类型。 dnwdFsf  
  operator[] O4E(R?wd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l~['[Ub0)  
  operator<<和operator>> YN^T$,*  
{S *!B  
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。 6Hwxx5>r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D M}s0O$ 0  
0Z,{s158L  
template < typename Left > O~6Q;qP  
struct value_return 8)Zk24:])_  
  { AFm,CINa  
template < typename T > XIRR Al(,  
  struct result_1 H*rx{F?  
  { pqeL%="p;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wLUF v(&C  
} ; 5z~\5x  
>t0%?wj)Y  
template < typename T1, typename T2 > ]~8v^A7u  
  struct result_2 a.DX%C /5  
  { 7@IFp~6<qK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -w~(3(  
} ; Q&PB]D{  
} ; MRs,l'  
$/paEn"  
_88QgThb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y\p $SN  
FsY(02  
下面我们来剥离functor中的operator() qg4fR' i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 72,"Cj  
l4 "\) ];  
return l(t) op r(t) Y208b?=9w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sdx Y>;  
return op l(t) l{5O5%\,  
return op l(t1, t2) 4\6: \  
return l(t) op q^*6C[G B  
return l(t1, t2) op ej52AK7  
return l(t)[r(t)] 4LsHs   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s}ADk-7  
JKy#j g:#  
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: ue6d~8&  
单目: return f(l(t), r(t)); VNj@5s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]'k[u  
双目: return f(l(t)); C(o.Cy6  
return f(l(t1, t2)); 8%ik853`  
下面就是f的实现,以operator/为例 b+@D_E-RJ  
IqUp4}  
struct meta_divide RqLNp?V%  
  { 8QF2^*RZ7z  
template < typename T1, typename T2 > *QH[,F`I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8bOT*^b$H  
  { V7C1FV2  
  return t1 / t2; :6lwO%=F  
} yU7I;]YP  
} ; sx5r(0Z  
SY1GR n  
这个工作可以让宏来做: w^{! U  
=IHje;s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7tgFDLA  
template < typename T1, typename T2 > \ O-PdM`mqW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [bjN f2  
以后可以直接用 <'&F;5F3V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hS:jBp,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +.@c{5J<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V"#Jk!k9k  
Au5rR>W  
6peyh_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2\0Oji\6  
(A{NF(   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1b3(  
class unary_op : public Rettype iF9_b  
  { 1h=D4yN  
    Left l; z(H?VfJo  
public : q4ipumy*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l}}UFEA^  
*eUc.MX6x  
template < typename T > .Xd0 Q=1h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8!zb F<W9  
      { mp\%M 1<  
      return FuncType::execute(l(t)); c+2%rh1  
    } -$YJfQE6G  
XmWlv{T+  
    template < typename T1, typename T2 > S|K}k:v8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A#DR9Eq  
      { %0XvJF)s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \c7>:DH  
    } tln1eN((q  
} ; 6OB",  
M"U OgS  
vM4<d>  
同样还可以申明一个binary_op 64U6C*w+  
>85zQ 1aL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?QpNjsF  
class binary_op : public Rettype S~3\3qt$  
  { ZHkw6@|  
    Left l; `Ko[r R+  
Right r; }c|UX ZW  
public : Y=2Un).&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JsQ6l%9  
kX2d7yQZz  
template < typename T > l,d, T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6RK\}@^=K  
      { "!L kp2\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :a3 xvN-l  
    } E5UcZ7  
<1@ (ioPH  
    template < typename T1, typename T2 > GGnp Pp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (V?@?25  
      { usOx=^?=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P5?<_x0v4b  
    } >ttuum12w  
} ; Acu@[ I^  
yn~P{}68  
ddDS=OfH  
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 lS9n@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NK/4OAt%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wss?|XCI  
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。 SUE ~rb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $<w)j!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =u|~ <zQw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9DE)S)e8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^M[P-#X_  
下面是修改过的unary_op &88oB6$D^q  
? +`x e{k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D7Zm2Kj  
class unary_op (E!!pz  
  { Z'M`}3O  
Left l; 5DFZ^~  
  &Lt@} 7$8  
public : C2/}d? bki  
h6M;0_'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,]$A\+m'  
3f&|h^\nD  
template < typename T > *%A}x   
  struct result_1 k4y}&?$B  
  { rK|*hcy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; va,~w(G  
} ; 'HaD~pa  
J?Iq9f  
template < typename T1, typename T2 > L`3n2DEBf  
  struct result_2 `&*bM0(J  
  { wk[ wNIu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :&yDqoQKJ  
} ; ^:cRp9l"7  
-cfx2;68  
template < typename T1, typename T2 > MCYl{uH!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Ar$v'W=F{  
  { +)/ Uu3"=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {#hVD4$b  
} E%3TP_B3  
7z'h a?  
template < typename T > Ade }g'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5w<A;f  
  { L *Y|ey  
  return OpClass::execute(lt(t)); U[||~FW'  
} $0qMQ%P  
=NDOS{($  
} ; pP.'wSj  
DW2>&|  
Mv|!2 [:  
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 eOY^$#Y  
好啦,现在才真正完美了。 !%S4 n  
现在在picker里面就可以这么添加了: }ug xN0  
d2jr8U  
template < typename Right > 5*G%IR@@LK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :zp`6l  
  { "H+,E_&(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ijW 7c+yd  
} *g$i5!yM'  
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。 <P4 FzK  
oU+F3b}5p  
Ly #_?\bn  
S/gm.?$V  
n=!uNu7  
十. bind /QxlGfNZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h9CIZU[Nh  
先来分析一下一段例子 + ^ yq;z  
*'8LntZf  
<nzN$"%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Oh; Jw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <kc# thL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yyP-=Lhmo=  
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。 iRw&49  
我们来写个简单的。 };katqzEg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x;#zs64f  
对于函数对象类的版本: z2 hFn&  
qqOFr!)g  
template < typename Func > ~5OL6Bi-q  
struct functor_trait ai-n z-;  
  { |jG~,{  
typedef typename Func::result_type result_type; 1oY^]OD]W  
} ; HW[L [&/  
对于无参数函数的版本: *e{PxaF!C  
LU2waq}VA  
template < typename Ret > p3]Q^KFS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l-O$m  
  { l]!B#{  
typedef Ret result_type; pv# 2]v  
} ; 0A[esWmP  
对于单参数函数的版本: #kcSQ'  
>k(MUmhX  
template < typename Ret, typename V1 > H^AE|U*-G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7P**:b  
  { <$i4?)f(  
typedef Ret result_type; <bUe/m  
} ; ,+1m`9}  
对于双参数函数的版本: X.#oEmA ,P  
;L"!I3dM)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |:[9O`U)s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zi ESlf$  
  { ?IhB-fd>@  
typedef Ret result_type; :td ~g;w  
} ; N4{nG,Mo]  
等等。。。 s] au/T6b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4IsG=7   
Fo|xzLm9*|  
template < typename Func > jna;0)  
struct func_return 07_oP(;jT  
  { GDhM<bVqM*  
template < typename T > U@-2Q=  
  struct result_1 M\2"gT-LV  
  { WxUxc75  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8l+H"M&|  
} ; B$a-og(  
8OFj0S1r`  
template < typename T1, typename T2 > \:_3i\2p  
  struct result_2 4^Rd{'mt  
  { 1{PG>W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nHst/5dA  
} ; < n?=|g  
} ; cy3Td28,  
EbK0j?  
&t}?2>:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c$H+g,7xQ-  
p]gT&[iJ  
template < typename Func, typename aPicker > :E_a 0!'  
class binder_1 F4C!CUI  
  { veh 5 }2  
Func fn; }*wLEa  
aPicker pk; {^ec(EsO#  
public : 3YL l;TP_  
*dsX#Iz  
template < typename T > 1y5Ex:JVZT  
  struct result_1 ~(X(&  
  { I0 Ia6w9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?ny =  
} ; uh3) 0.nR  
xBM>u,0.F  
template < typename T1, typename T2 > 4_=Ja2v8;`  
  struct result_2 nWYCh7  
  { %JL]; 4'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KtN&,C )lJ  
} ; w=_Jc8/.  
U~f4e7x*O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i!H!;z#  
I -@?guZ r  
template < typename T > Y "jE'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .zj0Jy8N  
  { E4%j.  
  return fn(pk(t)); X(AN)&L[  
} 4[2_,9}  
template < typename T1, typename T2 > K 1#ji*Tp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tx>K:`oB  
  { EtJ8^[u2J  
  return fn(pk(t1, t2)); Ao.\  
} $95~5]-nh  
} ; blt'={Z?.x  
8*a), 3aK  
pbk$o{$`W  
一目了然不是么? xTV{^=\rS  
最后实现bind p .K*UP  
*VeW?mY,P  
<=um1P3X  
template < typename Func, typename aPicker > %&blJ6b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I["j=r  
  { Qu\@Y[eia5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l?qqqB  
} '-PC7"o  
hf<J \   
2个以上参数的bind可以同理实现。 QfpuZEUK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Hh[Tw&J4  
]!"S+gT*C  
十一. phoenix Y%`SHe7M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1T|$BK@)  
4`v!Z#e/aX  
for_each(v.begin(), v.end(), LDj<?'  
( &)9{HRP  
do_ hlbvt-C?}"  
[ WrGK\Vw[  
  cout << _1 <<   " , " TpfZ>d2  
] Ty4S~ClO#'  
.while_( -- _1), WCq /c6 D  
cout << var( " \n " ) .IrNa>J~  
) 4vZ4/#(x  
); N3A<:%s  
9(_{`2R8  
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: eny/ fm  
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 ^_5|BT@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &Z("D7.G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n{5NNV6  
m?CZQq,  
P }7zE3V  
template < typename Cond, typename Actor > 2b@tj 5  
class do_while g}xQ6rd  
  { _k66Mkd#b  
Cond cd; s4LO&STh{  
Actor act; rxZi8w>}  
public : qv2!grp]*W  
template < typename T > ~qVz)<  
  struct result_1 PO-"M)M  
  { 5p"BD'^:  
  typedef int result_type; Zk-~a r  
} ; hlJpElYf  
IzLF'F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A$/\1282  
:%r S =f  
template < typename T > rfcN/:k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lHfe<j]  
  { i\?*=\a  
  do ?? qq:`s  
    { k)\gWPH  
  act(t); *s4\\Wb=  
  } a>mMvc"  
  while (cd(t)); @\P4/+"9  
  return   0 ; *<4Em{rZ5  
} q ?j|K|%   
} ; `{K_/Cit  
oDB`iiBXQ  
.i"W8~<e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qt>>$3]!!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?V(^YFzZ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9/o vKpY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R3.*dqo$  
下面就是产生这个functor的类: `8_z!)  
CON0E~"  
)Di \_/G  
template < typename Actor > L5fuM]G`  
class do_while_actor kyw/LE3$-  
  { Of}|ib^t  
Actor act; < Bg8,;  
public : /*)Tl   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H U+ I  
W !}{$  
template < typename Cond > B~o-l*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !p"aAZT7sq  
} ; _`-1aA&n~  
l1=JrpCan  
d' >>E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gN6rp(?y  
最后,是那个do_ X"MU3]  
->{d`-}m'  
zy'D!db`Z  
class do_while_invoker &} 6KPA;  
  { sq/]wzT:  
public : eet Q}]  
template < typename Actor > Q4*-wF-P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dP2irC%f8  
  { TCKu,}s  
  return do_while_actor < Actor > (act); @Yw,nQE)b  
} `\u;K9S6  
} do_; G bP!9I  
[V8fu qE>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M\<w#wZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H].y w9  
最后来说说怎么处理break和continue $(pF;_W  
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。 +UN<Zp7I/  
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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