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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C:"Al-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 npkE [JE:  
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, ,P3nZ  
@SF*Kvb&  
4yV}4f$q  
: P>Wd3m  
  class filler QmT L-  
  { OxqK} %=Bw  
public : V*@pmOhz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EJ`JN|,M  
} ; YLVIn_\}  
@/@#,+  
@MWrUx  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6 D_3Hwrs  
c:.k2u  
3fgVvt-2  
h2# G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4yW9}=N!  
h.gj4/g  
`f,SY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ob$| IH8.  
ftw\oGrS  
hF"yxucj$  
8_US.52V  
二. 战前分析 dE=4tqv-r  
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。 ]R~K-cN`  
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 _w/w~;7  
ijOUv6=-  
nsQx\Tnhx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~5<-&Dyp7  
  /* --------------------------------------------- */ I,OEor6%R(  
vector < int *> vp( 10 ); h[b;_>7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O~N0JK_>  
/* --------------------------------------------- */ MKq:=^w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7dhip  
/* --------------------------------------------- */ PJA%aRP,:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qn}4PVn4  
  /* --------------------------------------------- */ g]PmmK_L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `bw>.Ay  
/* --------------------------------------------- */ Squ'd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZT:&j4A|0  
)EZ#BF<0|  
KP `{ UD)  
AC;ja$A#  
看了之后,我们可以思考一些问题: <)ozbv Xk  
1._1, _2是什么?  3=@94i  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5TqB&GP0  
2._1 = 1是在做什么? :QT0[P5O  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0l=g$G \%  
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。 } QVREj  
owHhlS{  
|B yw]\3v  
三. 动工 RwJ#G7S#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dr#g[}l'H  
?s/]k#H  
~UA:_7#\M  
+L D\~dcV+  
template < typename T > x8 YuX*/I  
class assignment 'o;>6u<u  
  { V+myGsr`  
T value; ejP273*ah  
public : f-6-!  
assignment( const T & v) : value(v) {} mcvd/  
template < typename T2 > 7~n<%q/6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VX0q!Q  
} ; ^EY^.?Mg  
p2s*'dab7  
SC/|o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e=S51q_0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :!H]gC 4  
3m:[o`L  
}{/3yXk[G  
;LSdY}*%0  
  class holder R+ #(\  
  { >Z@^R7_W  
public : 0h^&`H:  
template < typename T > X&R ,-^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s3?pv  
  { r/E'#5 Q  
  return assignment < T > (t); qk!")t  
} #Duz|F+%  
} ; hZ6CiEJB  
#;,dk(URo  
:=9?XzCC  
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: ^UTQcm  
7`AQn],  
  static holder _1; P?D;BAP2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Hq=5/N  
X.TsOoy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N0TEVDsk  
而不用手动写一个函数对象。 (0Buo#I  
92zo+bc  
C 8 [W  
h~|B/.[R:3  
四. 问题分析 )w\E^  
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。 {Yp>h5nwM_  
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。 it?l! ~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^W}(]jL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #J&45  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \H <k  
Y v22,|:  
五. 问题1:一致性 &)Y26*(`  
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?| HAa$ pGb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <*I%U]  
rfj>/?8!@  
struct holder mFoE2?Y  
  { +JQ/DNv  
  // )y8 u+5^  
  template < typename T > ?&v+-4%4PI  
T &   operator ()( const T & r) const 5~ho1Ud  
  { #bk[Zj&  
  return (T & )r; iBlZw%zKP  
} -n.ltgW@   
} ; .8[Uk^q  
}\+7*|  
这样的话assignment也必须相应改动: gKyYBr  
H<6TN^  
template < typename Left, typename Right > )q xZHV  
class assignment yCk9Xc  
  { e}V3dC^pU  
Left l; ZV:cg v  
Right r; RE*;_DF  
public : l]:nncpns  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E RnuM  
template < typename T2 > urM=l5Sx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bo>4:i  
} ; QPL6cU$&R  
_wvSLu<q  
同时,holder的operator=也需要改动: 0M[O(.x  
Id_?  
template < typename T > R 1CoS6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L?[NXLn+  
  { fU?P__zU4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZjCT * qx  
} ?ks3K-.4  
a!OS2Tz:  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *RPdU.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x d9+P  
|s<IZ2z]}R  
return l(rhs) = r; /iz{NulOz*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D/& 8[Z/Cn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jY: )W*TXt  
ar+ j`QIe  
template < typename Tp > c,wYXnJ_t  
class constant_t `>.^/SGu>?  
  { ly!vbpE_  
  const Tp t; %3"xn!'vf  
public : g>L4N.ZH_v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} % s|` 1`c  
template < typename T > A>C&`A=-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B~\mr{|u  
  { >h!>Ll  
  return t; V'-}B6 3S>  
} !c 3c%=W  
} ; [:vH_(|  
DQ#rZi3I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ! 06 !`LT  
下面就可以修改holder的operator=了 #pe#(xoI  
"L?h@8sa  
template < typename T > [9hslk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fu=GgD*  
  { IjshxNk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zCpsGr  
} 1" k_l.\,0  
5c 8tH=  
同时也要修改assignment的operator() Za"m;+H<E  
eNQQ`ll@m  
template < typename T2 > *6C ]CS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RWX?B  
现在代码看起来就很一致了。 9a$\l2  
2aDjt{7P  
六. 问题2:链式操作 IasWm/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t9QnEP'  
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。 ryC7O'j_P  
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。 > TKl`O  
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。 ?3duW$`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6I<^wS9j_  
=x &"aF1  
template < typename T > (=jztIZ C  
struct result_1 k <EzYh  
  { dcn/|"jr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GR%h3HO2&  
} ; N I*x):bx  
#;+ABV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'joc8o sS  
><HHO (74X  
template < typename T > 5#WyI#YNG  
struct   ref u/ Gk>F  
  { ,f[`C-\Q%  
typedef T & reference; @L-] %C  
} ; mw!EDJ;'  
template < typename T > r@30y/C  
struct   ref < T &> Dt ~3Qd0  
  { H\PY\O&cP  
typedef T & reference; xY=%+o.?*  
} ; 9kO}054  
SK]"JSY`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,q".d =6  
1y{@fg~..  
template < typename T > Qt~QJJN?oF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8q"C=t7  
  { aCZ7G % Y  
  return l(t) = r(t); &Sr7?u`k  
}  L7rEMq  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 HX`>" ?{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z37%jdr  
!uxma~ZH-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C4h4W3w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~USU\dni  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b]oPx8*'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M~O$ ,dof  
最后的布局是: U 6`E\?d`  
                Add )*m#RqLQ8  
              /   \ qJZ:\u8oO  
            Divide   5 _yu_Ev}R  
            /   \ YsBOh{Ml  
          _1     3 :dML+R#Ymh  
似乎一切都解决了?不。 ;R4qE$u2^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f{j.jfl\x  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l6y*SW5+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kfQi}D'a  
%.mHV7c)%  
template < typename Right > _ rIFwT1]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;qwN M~  
Right & rt) const 8^U+P%  
  { Hp1n*0%dZ&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8r-'m%l  
} d2=Z=udd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #>[5NQ;$'  
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。 !3J YG  
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。 Tu9[byfrI  
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。 f!D~aJ  
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。 +u[?8D7Y  
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? `a:L%Ex  
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: \Bg?QhA_D  
o9 g0fC  
template < class Action > Kulh:d:w  
class picker : public Action Q ,6[  
  { [pgld9To  
public : t w?\bB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #fTPo:*t  
  // all the operator overloaded qTd6UKg  
} ; S-D=-{@  
%^VQw!  
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。 cPL]WI0(  
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: !5escR!\D  
*]]C.t-cd  
template < typename Right > =3= $F%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :4'Fq;%C  
  { -0R;C`(!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ei& Z  
} \Tii S  
0A. PfqYi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #Emz9qTsce  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !v`C-1}70  
[Dou%\  
template < typename T >   struct picker_maker H.R7,'9  
  { ;;cPt44s  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  SK&?s`  
} ; oY$L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~3F\7%Iqc  
  { \'AS@L"Wj^  
typedef picker < T > result; C6P(86?  
} ; 7Rix=*  
ctB(c`zcY  
下面总的结构就有了: +CF"Bm8@  
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。 60`4 _Uy]_  
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。 2-#:Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lAcXi$pF  
至此链式操作完美实现。 Er]lObfQo  
=O?#>3A}  
(K>=!&tlp=  
七. 问题3 yxpDQ O~x  
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。 7vf?#^ RlV  
b}OOG  
template < typename T1, typename T2 > IC:wof "  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $*Z Zh  
  { acdWU"<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @T6Z3Zj}  
} G>q16nS~KP  
5HAIKc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Q|+g= |%^  
QoVRZ$!p  
template < typename T1, typename T2 > "Nx3_mQ  
struct result_2 NX5A{  
  { 5_}e?T&s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N1Pm4joH%  
} ; :y!%GJW  
|0jmOcZF  
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? P4~=_Hh  
这个差事就留给了holder自己。  KOQ9K  
    RC']"jpW  
 t=;84lA  
template < int Order > ;N FTdP  
class holder; \f AL:mJ  
template <> 0B;cQSH!q  
class holder < 1 > yQXHEB  
  { jW G=k#WN  
public : (DW[#2\.  
template < typename T > MGmUgc  
  struct result_1 K[XFJ9  
  { vj23j[!|  
  typedef T & result; Po: )b  
} ; X@[)jWs  
template < typename T1, typename T2 > dK45&JHoW^  
  struct result_2 ]-D;t~  
  { 3/w) mY-o  
  typedef T1 & result; rU {E}  
} ; CX8tTbuFl  
template < typename T > ~ }<!ON;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^.d97rSm  
  { nsCat($)  
  return (T & )r; ;BR`}~m  
} sPee" 9%,  
template < typename T1, typename T2 > }5)sS}C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const onuhNn_=>  
  { V|h/a\P  
  return (T1 & )r1; t1I` n(]n  
} +6xEz67A<  
} ; \9S&j(I  
KvM}g2"  
template <> INyakAmJ}-  
class holder < 2 > e(^\0=u<  
  { Z L3aO,G2  
public : :!wdqn  
template < typename T > t1)~J  
  struct result_1 ?Q< o-o;B  
  { CS:mO |  
  typedef T & result; "z^&>#F  
} ;  !lf:x  
template < typename T1, typename T2 > 5 E%dF9q  
  struct result_2 |Ki\Q3O1  
  { IkU:D"n7  
  typedef T2 & result; I#]$H#}Av  
} ; zlh}8Es  
template < typename T > m,~ @1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t^ =6czk  
  { }a(x L'F  
  return (T & )r; Y2DR oQ  
} NY5?T0/[  
template < typename T1, typename T2 > #l(cBM9sz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r2EIhaGF;  
  { E! i:h62  
  return (T2 & )r2; DO!?]"  
} 31n5n  
} ; S=^a''bg  
S)@95pb  
M. Fu>Xi  
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> >。 ?Afx{H7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :>Gm&w (n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?s<'3I{F`  
dnby&-+T  
return l(i, j) = r(i, j); g2=5IU<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aqjS5!qh  
~$0Qvyb>  
  return ( int & )i; 0YsC@r47wL  
  return ( int & )j; {-sy,EYcw  
最后执行i = j; >qJRpO  
可见,参数被正确的选择了。 !cs +tm3  
m,e @bJ-  
!!=%ty  
C} #:<Jx  
u/5I;7cb  
八. 中期总结 p",HF%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: t} E 1NXW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  H4HWr6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fz`+j -u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "tga FtC=w  
|M?yCo  
=H_|007C  
t(4%l4i;X  
(ia(y(=C  
silTL_$  
九. 简化 P5+FZzQ  
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。 0Ts[IHpg&E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5@$b@jTd  
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}G["ZU}v]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1;p'2-x  
  +-*/&|^等 7Q<xC  
2. 返回引用。 3 *G 7H  
  =,各种复合赋值等 z G {1;  
3. 返回固定类型。 ;r[@;2p*(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dkuB{C,  
4. 原样返回。 &~+lXNXF  
  operator, 1.]Py"@:  
5. 返回解引用的类型。 $/%|0tQ  
  operator*(单目) jUq^$+N  
6. 返回地址。 /@5X0m  
  operator&(单目) #c5 NFU}9  
7. 下表访问返回类型。 C3af>L@}  
  operator[] =GpO }t">  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a;eV&~  
  operator<<和operator>> A L#"j62  
<_@ S@t)  
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。 +_gPZFpbx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J9^RP~>bs  
X I\zEXO  
template < typename Left > O2E6F^.pYw  
struct value_return !<3(+H  
  { +*3\ C!  
template < typename T > ?d1H]f<M  
  struct result_1 CUB=T]  
  { Nhv~f0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I\O<XJO)_  
} ; jb8v3L  
3&kHAXzM  
template < typename T1, typename T2 > F>,kKR-  
  struct result_2 F4i c^F{K  
  { xX`P-h>V`c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tWYKW3~]  
} ; ~/J:p5?L  
} ; xI}h{AF7  
N^A&DrMF  
%N@454enH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ( Kh<qAP_n  
]R/VE"-  
下面我们来剥离functor中的operator() ;"=a-$vm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a DuO!?Cm  
-tWkN^j8+  
return l(t) op r(t) /GNLZm^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pC0l}hnUg  
return op l(t) *upl*zFf0  
return op l(t1, t2) f{[U->#^  
return l(t) op m98j`t  
return l(t1, t2) op c6 cGl]FL  
return l(t)[r(t)] WR=e$ ;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CRvUD.D  
$[iSZ;  
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: #uJGXrGt=  
单目: return f(l(t), r(t)); +Gi~VW.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *4Cq,o`o>  
双目: return f(l(t)); x|G# oG)_  
return f(l(t1, t2)); |l(rR06#.]  
下面就是f的实现,以operator/为例 s8 .OL_e  
Ob2H7 !  
struct meta_divide Af5O;v\  
  { zlIXia5  
template < typename T1, typename T2 > dL'hC#!h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VL"!.^'c  
  { pb_+_(/c  
  return t1 / t2; TOV531   
} {~ ZSqd  
} ; FLJdnL  
k6-Q3W[+a  
这个工作可以让宏来做: vRYQ4B4o  
a9qB8/Gg[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O.e^? ysp/  
template < typename T1, typename T2 > \ =]yJvn"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DoAK]zyJA  
以后可以直接用 e!b?SmNN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /|Za[  
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 EZ*FGt6(  
(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。。。) ?U:?o_w  
d paZ6g  
2`/JT  
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 wy"^a45h  
0PD]#.+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R| t"(6  
class unary_op : public Rettype |U%S<X  
  { O`U&0lKi'  
    Left l; Oz!#);v  
public : ,T?8??bZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "40Jxqt  
.P.TqT@)r  
template < typename T > _|rrl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qYc]Y9fi  
      { 72@raA#y  
      return FuncType::execute(l(t)); l~Je ]Qt  
    }  FqAW><  
d9h"Q  
    template < typename T1, typename T2 > -8; ,#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1tU}}l  
      { *_}|EuY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8;/`uB:zV  
    } )h&s.k  
} ; bvzeU n  
h" cLZM:6  
:ak D  
同样还可以申明一个binary_op gP1~N^hke]  
pzmm cjEC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &Al9%W  
class binary_op : public Rettype [R-4e; SRh  
  {  (-DA%  
    Left l; $/5<f<%u&)  
Right r; ~` v 7  
public : #z 3tSnmp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {@1.2AWg  
c)gG  
template < typename T > S3]Cz$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EU.vw0}u8  
      { IO~d.Ra  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K <7#;  
    } G^]T  
+,<\LIP  
    template < typename T1, typename T2 > w~@.&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3/mVdU?U  
      { QPjmIO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]8KAat~J  
    } x nWCio>M  
} ; Xm&L@2V  
~fB}v  
_,(]T&j #2  
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 3UgusH3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 epp ;~(xr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |9ro&KA  
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。 YJ_`[LnL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j|!.K|9B  
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。。。 JCZ"#8M3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &x19]?D"+  
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) }q9;..oL  
下面是修改过的unary_op "ut:\%39.  
68?oV)fE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h"/FqO  
class unary_op mcAg,~"HB  
  { w V&{w7  
Left l; =SPuOy8  
  b{qeu$G R  
public : g=.~_&O  
'gd3 w~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qG3 [5lti  
jXq~ x"(  
template < typename T > Z)Y--`*  
  struct result_1 -Qx:-,.a  
  { 50% |9D0?Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !U.Xb6  
} ; 6T{Zee  
Z#YkAQHv5  
template < typename T1, typename T2 > ! )$ PD@  
  struct result_2 V0+D{|thh6  
  { |$@/ Z +  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2f(5C*~  
} ; %\#s@8=2u  
J&UFP{)  
template < typename T1, typename T2 > |1J=wp)#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +RS>#zd/=  
  { Q >[*Y/`I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i>6SY83B}  
} rks+\e}^Z  
T5_z^ 7d  
template < typename T > 6He7A@Eh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2/S~l;x  
  { 0HK03&  
  return OpClass::execute(lt(t)); (UmoG  
} e&Z}struE  
MN\/F4Io  
} ; -dbD&8  
NfcY30}:  
opTDW)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug OQ"%(w>Hb  
好啦,现在才真正完美了。 Z0T{1YEJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: b3}928!D-@  
/=Bz[ O  
template < typename Right > <y5V],-U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x bF*4;^SI  
  { ;;'b;,/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f%9EZ+OP  
} 8>a/x,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {Pm^G^EP  
b9%}< w  
Pm; /Ua  
epa)ctS9  
cC w,b]  
十. bind pj>b6^TI6C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 'Ht$LqG  
先来分析一下一段例子 )BNm~sP  
Q(h,P+  
F^b C!;~x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |sz`w^#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )3v0ex@Jl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *0M#{HQ  
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。 8[5%l7's  
我们来写个简单的。 ^57[&{MuBF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lu\]]m  
对于函数对象类的版本: /G`&k{SiK  
tVQfR*=  
template < typename Func > 1) V,>)Ak  
struct functor_trait Y'"2s~_ Z  
  { ?^P#P0  
typedef typename Func::result_type result_type; Yf Udpa0  
} ; m! &bK5+*  
对于无参数函数的版本: K v"e\ E  
, RfU1R  
template < typename Ret > &3v{~Xg)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L^rtypkJ  
  { u.iFlU   
typedef Ret result_type; %~P]x7%|  
} ; >|SB]'C|  
对于单参数函数的版本: 2#&9qGR  
hABC rd Em  
template < typename Ret, typename V1 > P$_Y:XI !  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !3Fj`Oh  
  { W+PAlsOC  
typedef Ret result_type; */xI#G,O+  
} ; e3YZ-w^W~h  
对于双参数函数的版本: 9oS\{[x.  
\@nmM&7C!4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yAtM|:qq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "lLt=s2>L  
  { zNRoFz.  
typedef Ret result_type; lqA U5K{wQ  
} ; USu/Y29  
等等。。。 ,R0@`t1 p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E>TD`  
m s\:^a  
template < typename Func > Q_/{TE/sO5  
struct func_return *2crhI*@>  
  { >JS\H6  
template < typename T > {y<[1Pms  
  struct result_1 L5%~H?K(  
  { ]+)z}lr8 C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N%6jZmKip  
} ; %*OKhrM  
E*IkI))X0  
template < typename T1, typename T2 > Vi`+2%4  
  struct result_2 gwQL9 UYx  
  { lJoMJS;S]}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7>xxur&  
} ; _6THyj$f  
} ; qhVDC  
{@g3AG%  
oTo'? E#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 : QSlctW  
l3n* b6  
template < typename Func, typename aPicker > Zb-TCS+3l  
class binder_1 (Z.K3  
  { N-jFA8n  
Func fn; hU5[k/ q  
aPicker pk; MdU_zY(c  
public : )z3mS2  
B$g!4C `g  
template < typename T > +OK.[ji?  
  struct result_1 t-dN:1  
  { 5ejdf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8gJ"7,}-'  
} ; TWl':}  
X1:|   
template < typename T1, typename T2 > Wf 13Ab  
  struct result_2 Kr=DoQ."d8  
  { dTyTj|"x{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B;N40d*W  
} ; /#9O{)  
rj$u_y3S*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4 u X<sJ*  
/-E>5wU  
template < typename T > !OPK?7   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W6&" .2  
  { @`k!7? Sq  
  return fn(pk(t)); e x $d~  
} Cv{rd##Y8  
template < typename T1, typename T2 > "<3PyW?zt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dSsMa3X[n  
  { {4CkF \  
  return fn(pk(t1, t2)); `*9W{|~Gwx  
} E~2}rK+#)  
} ; itX<!  
vBj{bnl  
e.\d7_T+  
一目了然不是么? p4<&NMG  
最后实现bind Mh>^~;  
:b^tu 8E  
)eY3[>`  
template < typename Func, typename aPicker > p8[Z/]p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L\nWhmwl  
  { FlD !?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DDN#w<#  
} 76} N/C  
8NPt[*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H1 n`A#6?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mcb0%  
v)d\ 5#7  
十一. phoenix 50l=B]M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6~&4>2b0f  
)]n:y M  
for_each(v.begin(), v.end(), q,^^c1f  
( E >KV1P  
do_ j?g{*M  
[ /AjGj*O  
  cout << _1 <<   " , " <{9E.6G`n  
] \.9-:\'(  
.while_( -- _1), 6@ET3v  
cout << var( " \n " ) K S,X$)9  
) F,P,dc  
); $a(wM1S4  
$wdIOfaH  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xdXt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BB|w-W=Kd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [|<|a3']|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Sl   
* "~^k^_b}  
PE]jYyyHtU  
template < typename Cond, typename Actor > (YGJw?]  
class do_while 'X<R)E  
  { {O]Cj~}  
Cond cd; Z[FSy-;"  
Actor act; n>+M4Zb  
public : ,-vbR&  
template < typename T > 7-'!XD!  
  struct result_1 =sG  C  
  { :jT1=PfL  
  typedef int result_type; -$QzbRF5R  
} ; <FRYt-+  
b=wc-n A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =xw) [  
w=rh@S]  
template < typename T > u1~H1 ]Ii  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >TeTa l  
  { 0AZ Vc  
  do Pn[-{nz  
    { }~:`9PV)Z%  
  act(t); [as\>@o  
  } 'Wn'BRXq3  
  while (cd(t)); Z0`Bn5  
  return   0 ; kbN2dL  
} .Lr;{B  
} ; Ty}'A(U  
?R(fxx  
0/6f9A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K pDKIi  
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。 fk<0~ tE  
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。 @dvlSqm)  
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。 z{wJQZ9"  
下面就是产生这个functor的类: i/6(~v  
pV9$Vg?-H  
DJdW$S7  
template < typename Actor > bE74Ui  
class do_while_actor *?zmo@-  
  {  TTZb.  
Actor act; 4QARrG%  
public : FO<PMK   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &xo_93  
h64<F3}  
template < typename Cond > )"/.2S;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0Dv r:]R  
} ; T`mG+"O  
w &1_k:Z&  
JfGU3d*c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fd! bs*\X  
最后,是那个do_ oJ734v[X  
&b'IYoe  
K~$A2b95  
class do_while_invoker -N $4\yp  
  { T1%_sq  
public : $9YAq/#Q  
template < typename Actor > H(Pzo+k*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L{1MyR7`I+  
  { (yA`h@@WS  
  return do_while_actor < Actor > (act);  UCV1{  
} f@yInIzRJ  
} do_; WVyk?SBw  
VUnO&zV{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _^w&k{T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {P')$f)  
最后来说说怎么处理break和continue G%ytp=N  
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。 ~8:q-m_h  
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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