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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |:#mw 1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 31* 6 ;(  
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, JJ~?ON.H  
_)l %-*Z7p  
biG9?  
84[^#ke  
  class filler 4r. W:}4:  
  { 19.cf3Dh  
public : $;CC lzw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DsX>xzM  
} ; ZH(.| NaH  
dvD<>{U,8  
LbR-uc?x  
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: WNb$2q=  
RrHnDO'  
 +o  
vOK;l0%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UYQ$c }Z5  
AVr!e   
mvgm o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (OqJet2{+  
QC4T=E]` j  
[j? <9  
vs. uq  
二. 战前分析 HUC2RM?FN  
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。 +I<Sq_-  
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 faq K D:  
#FB>}:L{h*  
[!&k?.*;<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V8yX7yx  
  /* --------------------------------------------- */ FZnH G;af  
vector < int *> vp( 10 ); .NT&>X~.V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y*k<NeDyn  
/* --------------------------------------------- */ lAk1ncx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i'wF>EBz  
/* --------------------------------------------- */ ?X'* p<`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?i~/gjp  
  /* --------------------------------------------- */ }BJ1#<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5Mr;6 ]I<  
/* --------------------------------------------- */ 2 mZ/ 3u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &%X Jf~IQ  
3@] a#>  
4QFOO sNp  
pU ]{Z(  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3~</lAm;  
1._1, _2是什么? %5*#c*)R  
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。 > bF!Y]H  
2._1 = 1是在做什么? w.aFaR)04  
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。 {0e{!v  
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。 ~It+|X=Kx  
M:M>@|)  
({KAh?  
三. 动工 dCP Tpm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  s7 o*|Xv  
0xUj#)  
@izi2ND  
Q) BoWd  
template < typename T > 4p8jV*:@{  
class assignment f*vk1dS:*3  
  { [\9(@Bx  
T value; LDEt.,6i  
public : |u"R(7N*  
assignment( const T & v) : value(v) {}  #>jH[Q  
template < typename T2 > 8MeXVhM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P$/A!r  
} ; /Q8A"'Nk  
X&s\_jQ  
xqWrW)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m]d6@"Z.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^Cn]+0G#C8  
Kw0V4UF  
0~b6wuFl  
]8>UII,US  
  class holder &NjZD4m`=  
  { b*F~%K^i$  
public : "tB"j9Jb  
template < typename T > z %3"d0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const = )l:^+q  
  { "!Oh#Vf  
  return assignment < T > (t); oHXW])[  
} UUf1T@-  
} ; c9TAV,/fF*  
D 2:a  
fC GDL6E  
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: J5p!-N`NS  
,35: Srf|  
  static holder _1; }0*ra37z>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sq(Ar(L<  
3ZL7N$N}7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tW.>D;8  
而不用手动写一个函数对象。 dh;MpE  
0 ,Qj:  
uU(G_E ?  
a]Da`$T  
四. 问题分析 uM)9b*Vbo  
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。 K: o|kd  
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。 ;=VK _3"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ICCCCG*[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #1dTM-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B%rr}Ro1e  
renmz,dJ,  
五. 问题1:一致性 .cT$h?+jyl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *CY6 a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CDwIq>0j  
'"]>`=R  
struct holder 0?Tk* X  
  { W[X!P)=w]  
  // 5?{ >9j5  
  template < typename T > 2}`Vc{\  
T &   operator ()( const T & r) const g1 Wtu*K3  
  { yp2'KES>  
  return (T & )r; TQ\wHJ  
} y)^CDe2xU  
} ; />^`*e_  
m wEVEx24  
这样的话assignment也必须相应改动: BRU9LS  
.`Old{<  
template < typename Left, typename Right > C+(Gg^ w  
class assignment Z>Kcz^a#  
  { \LoSUl i  
Left l; <W=[ sWJ  
Right r; #!=>muZt  
public : a[P>SqT4`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jU4)zN/`r  
template < typename T2 > Q$.V:#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GkGC4*n  
} ; ksOANLRN  
AY/-j$5+?  
同时,holder的operator=也需要改动: Fe& n,  
9u7n/o&8v6  
template < typename T > 8A8xY446)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j^$3vj5E[  
  { JM+sHHs  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xH`j7qK.  
} iZ.&q 6  
kf^-m/  
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(3 n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0'%+X|  
4-d99|mv  
return l(rhs) = r; zN)|g  
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。 APQQ:'>N4~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wwK~H  
#}t 1   
template < typename Tp > (J^Lqh_  
class constant_t (ju aDn)  
  { q]iKz%|Z/  
  const Tp t; %KJhtd"q  
public : rq'##`H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3vRL g b  
template < typename T > .sJys SA\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xu"94y+  
  { 9o_ g_q  
  return t; `Dz]z_  
} mHI4wS>()+  
} ; D?\"  
k67i`f=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XMeL^|D  
下面就可以修改holder的operator=了 /]k ,,&  
*2"bG1`  
template < typename T > gf3u0' $  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <(#xOe  
  { N'eQ>2>O@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2sd ) w  
} s.p1L  
EvSnZB1 y  
同时也要修改assignment的operator() j h1bn  
Y @XkqvX  
template < typename T2 > $K6?(x_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #!8^!}nFO  
现在代码看起来就很一致了。 "5o;z@(  
RFZU}.*K$  
六. 问题2:链式操作 Pghva*&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AT%* ~tr  
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。 RWh9&O:6'  
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。 r3[t<xlFf  
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。 r}_Lb.1]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;l/}Or2  
+K$5tT6b  
template < typename T > XQ0#0<  
struct result_1 u5cVz_S  
  { up+.@h{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?dJ/)3I%F  
} ; zt)p`kdD  
V 5e\%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: teq^xTUF[  
#51 4a(6  
template < typename T > ]ZR{D7.?  
struct   ref P<cMP)+K  
  { |n|U;|'^  
typedef T & reference; HQ|o%9~  
} ; 1qm/{>a-  
template < typename T >  l5ZADK4  
struct   ref < T &> t-*VsPy  
  { "4Lg8qm  
typedef T & reference; JAGi""3HG  
} ; ^MWEfPt  
[ 5CS}FB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ! F0rd9  
_KSfP7VU  
template < typename T > A6?qIy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Aj8l%'h[  
  { J^+_8  
  return l(t) = r(t); #;\L,a|>*  
} p|&ZJ@3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vHs>ba$"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0%;N9\  
iX8h2l  
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 a' IX yj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 71k!k&Im  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KXoL,)Hl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 blRY7  
最后的布局是: !p]T6_t]Q  
                Add 9]]!8_0=r  
              /   \ 7af?E)}v  
            Divide   5 Y=P9:unG  
            /   \ t7jh ?]  
          _1     3 @!z$Sp=  
似乎一切都解决了?不。 1KeJd&e  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 egZyng pB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 V;>9&'Z3  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L Yh@ u1p  
#d }0}7ue  
template < typename Right > 4o1Q7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :0 W6uFNOU  
Right & rt) const >:w?qEaE  
  { jgk{'_ j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `FZ(#GDF  
} WW@JVZxK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MxM]( ew~7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |Hx%f  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =8$|_  
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。 m.1LxM$8  
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。 gIV3n#-{L  
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? D+| K%_Qq  
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: x2 w8zT6M  
R'*<A3^  
template < class Action > ^-gfib|VGe  
class picker : public Action aqcFY8b '  
  { >|l;*Kw,/P  
public : > ]>0KQfO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ((Vj]I% ;  
  // all the operator overloaded Hfh@<'NL]  
} ; MC4284A5  
ShC_hi  
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。 J y]FrSm^  
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: 8!Wfd)4=,F  
=jJ H^Y2  
template < typename Right > 9T8|y]0F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;):8yBMk  
  { $a`J(I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wr]O  
} fm3(70F\  
8# 6\+R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^36M0h|R  
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。 .i MnWW  
5,F;j<F  
template < typename T >   struct picker_maker Bj;\mUsk  
  { }*?yHJ3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jb( DJ-&  
} ; %l Q[dXp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J$1j-\KS  
  { N YCj; ,V  
typedef picker < T > result; [?;`x&y~y  
} ; TcR=GR*cJ  
~RcNZ\2y  
下面总的结构就有了: VT'0DQ!NIq  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 o^6jyb!j  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 MzG5u<D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1v;'d1Hg;  
至此链式操作完美实现。 V]r hr  
9 TqoLX  
^Y$QR]  
七. 问题3 >NJjS8f5  
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。 2K3MAd{  
EY So=  
template < typename T1, typename T2 > !A~d[</]m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F;pTXt}?5  
  { yPSVwe|g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U$A/bEhw  
} x:p}w[WM  
+H41]W6  
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:  ,Qat  
,o BlJvm  
template < typename T1, typename T2 > $"/UK3|d  
struct result_2 DLU[<! C  
  { VK9Q?nu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5(423"(y  
} ; Ud$Q0m&  
p`\3if'  
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? cvhlRI%6  
这个差事就留给了holder自己。 f(!E!\&n^  
    &j3` )N  
<}&7 a s  
template < int Order > y7>iz6N  
class holder; 8B j4 _!g  
template <> nHnk#SAA u  
class holder < 1 > xsYE=^uv  
  { t @;WgIp(&  
public : 7LG+$LEz  
template < typename T > ZOp^`c9~  
  struct result_1 oL#xDG  
  { ]+mjOks~  
  typedef T & result; 3u*82s\8T  
} ; WPtMds4  
template < typename T1, typename T2 > J`W-]3S#  
  struct result_2 A1Ka(3"  
  {  -H`\? R  
  typedef T1 & result; ]\7lbLv  
} ; FtN}]@F  
template < typename T > 5!t b$p#z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3!>/smb !  
  { +yCTH  
  return (T & )r; z* RSMfRW  
} >jv\Qh  
template < typename T1, typename T2 > =9^Q"t4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F,Q?s9s  
  { R'L?Xn}3  
  return (T1 & )r1; {H+?z<BF<  
} J,RDTXqn  
} ; !I~C0u  
!5&%\NSv  
template <> ~> PgJ ^G  
class holder < 2 > <>]1Y$^Y  
  { O"\nR:\  
public : 7RD$=?oO'  
template < typename T > RE 9nU%!  
  struct result_1 MA$Xv`6I\  
  { Gbn4 *<N  
  typedef T & result; 3524m#4&@  
} ; 9_GokU P_  
template < typename T1, typename T2 > yQ'eu;+]  
  struct result_2 ;@9e\!%  
  { G)8ChnJa!m  
  typedef T2 & result; vnTq6:f#M  
} ; kQIfYtT  
template < typename T > .A(i=!{q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |:N>8%@6c  
  { ocwE_dR{  
  return (T & )r; +1/b^Ac  
} +qhnP$vIe  
template < typename T1, typename T2 > mpAHL(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2 Kl a8  
  { Ssf+b!e]  
  return (T2 & )r2; MQJ%He"  
} 3"Yif  
} ; 0yz~W(tsm  
BRa{\R^I  
9_UN.]  
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> >。 +bUW!$G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vr4O8#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1q] & 7R  
uH\w.  
return l(i, j) = r(i, j); 4%J|DcY2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iX%n0i  
> ws!5q  
  return ( int & )i; @cIgxp  
  return ( int & )j; LWD#a~  
最后执行i = j; nv)))I\  
可见,参数被正确的选择了。 w.uK?A>W,  
hg8Be6G <  
DvYwCgLR  
%'0&ElQ  
Xu6K%]i^  
八. 中期总结 036[96t,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: t8/%D gu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yj zK.dM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~RInN+N#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @VK6JjIq  
|1Hc&  
0% +'  
K6B4sE  
JDA]t&D!v  
Y\( ;!o0a  
九. 简化 ezn` _x_?  
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。 $P nLG]X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2+:'0Krc  
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: ,{8v4b-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OKAkl  
  +-*/&|^等 [;^,CD|P  
2. 返回引用。 =|,A%ZGF$  
  =,各种复合赋值等 =cn~BnowY  
3. 返回固定类型。 jct./arK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :Q7mV%%  
4. 原样返回。 X;VQEDMPU  
  operator, OH6n^WKY  
5. 返回解引用的类型。 .6m_>Y6  
  operator*(单目) f{ ^:3"i  
6. 返回地址。  iSiDSeW8  
  operator&(单目) rwgsXS8W6  
7. 下表访问返回类型。 ,Sg33N ?  
  operator[] opD-vDa h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bX2"89{  
  operator<<和operator>> 74f9|~%  
LT_iS^&1  
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。 *_"u)<J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J(s;$PG  
6I>^Pf'ND  
template < typename Left > /g76Hw>H  
struct value_return !` 26\@1  
  { y@;%Uv&  
template < typename T > O('Nn]wo~9  
  struct result_1 HnU Et/  
  { ;#/0b{XFj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S GM!#K  
} ; 78]gt J  
JJnYOau  
template < typename T1, typename T2 > cp%ii'  
  struct result_2 ;GOz>pg  
  { NY!jwb@%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z0* %Rq  
} ; 3ZojE ux`  
} ; <kbyZXV@K  
KOSQQf o  
6ep>hS4A&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Fm3t'^SqF  
!9 f4R/ ?  
下面我们来剥离functor中的operator() %|+E48  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &=Y e6 f[  
&&7r+.Y  
return l(t) op r(t) o~1 Kp!U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f*fE};  
return op l(t) &HDP!SLS  
return op l(t1, t2) [BDGR B7d"  
return l(t) op M_|> kp  
return l(t1, t2) op /k6fLn2;  
return l(t)[r(t)] 6+` tn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Yc;ec9~  
n7l%gA*  
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: >]?H`>4(  
单目: return f(l(t), r(t)); |W7rr1]~S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >EP(~G3u  
双目: return f(l(t)); 4["&O=:d  
return f(l(t1, t2)); -JV~[-,  
下面就是f的实现,以operator/为例 p]ivf  
HOZRYIQB  
struct meta_divide ! '0S0a8  
  { >NM\TLET~  
template < typename T1, typename T2 > Bs!4H2@{(]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FxRXPt FK  
  { "A[ b rG  
  return t1 / t2; |d}MxS`^  
} 2UadV_s+s  
} ; `78V%\  
.C bGDZ  
这个工作可以让宏来做: 1-VT}J(  
fly,-$K>LO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F L=,YP  
template < typename T1, typename T2 > \ 'C>U=cE7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I%lE;'x  
以后可以直接用 -]S.<8<$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G>z,#Xt  
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 ,Em$!n  
(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。。。) .}`hCt08  
ig_2={Q@  
k\7:{y@,  
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 XDz5b.,  
ry0%a[[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9uYyfb: ,z  
class unary_op : public Rettype HeA{3s  
  { $_X|, v9  
    Left l; 23ze/;6%A  
public : f3tv3>p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #"f' 7'TE  
u8vuwbra!  
template < typename T > 8 0B>L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r\M9_s8  
      { N "Wqy  
      return FuncType::execute(l(t)); Hs(D/&6%  
    } .v\\Tq&"|  
=f7r69I"  
    template < typename T1, typename T2 > {nMAm/kyj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Es'Um,ku  
      { XFqJ 'R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =A!S/;z>  
    } [L~@uAMw:  
} ; ,/,9j{|"j  
:Vuf6,  
{}Ejt:rKN  
同样还可以申明一个binary_op F%/ h*  
m7qqY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }5 9U}@xC  
class binary_op : public Rettype yL1bS|@  
  { $u9]yiY.{  
    Left l; { T]?o~W  
Right r; =zg:aTMti  
public : X%{'<baR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [_6&N.  
'mMjjG9  
template < typename T > }_OM$nzj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qE7R4>5xjO  
      { *nTU# U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,^'R_efY  
    } =Agg_h   
%$ceJ`%1e  
    template < typename T1, typename T2 > ^ 4hO8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k#JQxLy#  
      { j 6)Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bKbp?-]  
    } O&Z' r  
} ; kBEmmgL  
sz95i|@/  
4? (W%?  
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 `,Vv["^PB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -_^c6!i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P=8>c'Q  
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。 eC`pnE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ljJ>;g+  
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。。。 z3 ?\:Yz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `NNf&y)y  
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) )Hw:E71h2  
下面是修改过的unary_op oQ2KW..q  
GG6% bF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f-RK,#^?,  
class unary_op dZ(|uC!?  
  { 4dh+  
Left l; Ca>&  
  (?&=T.*^  
public : ;h/pnmhP  
2j&@ p>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >yK0iK{  
=tdSq"jh  
template < typename T > m}Y0xV9  
  struct result_1 ` $5UHa2/  
  { \FzM4-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 15H6:_+=0  
} ; :14i?4F d  
L2z2}U=<  
template < typename T1, typename T2 > -V<t-}h.  
  struct result_2 i6PM<X,{;  
  { '/%zi,0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UVu DQ  
} ; )mcEQ-!b  
fys  
template < typename T1, typename T2 > MXh "Y*}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Yyia.B  
  { -pb&-@Hul  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %!j:fJ()  
} #;tT8[Ewuw  
woOy*)@  
template < typename T > z4U9n'{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %}Q&1P=  
  { }=}>9DS M  
  return OpClass::execute(lt(t)); b\55,La  
} Sr.;GS5i  
$&P?l=UG  
} ; SAv<&  
`k{& /]  
\c`oy=qY0  
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 Es5p}uh.[Y  
好啦,现在才真正完美了。 ra7uU*  
现在在picker里面就可以这么添加了: >v5k{Cbp0  
83ipf"]*  
template < typename Right > c'fSu;1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1&)_(|p[C  
  { l5t2\Fl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  -7]Xjb5  
} GUB`|is^  
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。 bha?eN  
f^<6`Aeq  
vwGeD|Fb5  
hsLzj\)6  
hP@(6X,"  
十. bind f^Bc  
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。 ^s/  
先来分析一下一段例子 f<jb=\}x  
I*[tMzE  
72db[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n]!fO 6kj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T)CzK<LbR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vq'c@yw;  
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。 Y;J*4k]  
我们来写个简单的。 _O:WG&a6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F1azZ (  
对于函数对象类的版本: 3ha|0[r9  
-\$`i c$"1  
template < typename Func > Kf,-4)  
struct functor_trait ni CE\B~  
  { 4g _"ku  
typedef typename Func::result_type result_type; Lm)\Z P+W  
} ; 5MxL*DB=b  
对于无参数函数的版本: @$@mqHI}  
%,*$D} H  
template < typename Ret > 3NK ^AaTK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q`|CrOzO  
  { < a rZbM  
typedef Ret result_type; |PVt}*0"  
} ; 3eIr{xs  
对于单参数函数的版本: nY?  
MFit|C  
template < typename Ret, typename V1 > ;^k7zNf-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o,Z{ w"  
  { *iX e^<6v  
typedef Ret result_type; N> Jw  
} ; zzpZ19"`1  
对于双参数函数的版本: /L=(^k=a.;  
")#<y@Rv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ak:v3cQR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /ONV5IkPy  
  { :Waox"#=g  
typedef Ret result_type; "&YYO#YO  
} ; l3i,K^YL  
等等。。。 ]n1dp2aH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L-i>R:N4  
]5CNk+`'  
template < typename Func > @ CsV]97`  
struct func_return ,lN5,zI=S  
  { / l>.mK()  
template < typename T > ;I6s-moq_  
  struct result_1 %"3 )TN4  
  { XH4d<?qu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |  FM }  
} ; %B2XznZ:  
P!g-X%ngo  
template < typename T1, typename T2 > X~T/qFS   
  struct result_2 C"<s/h  
  { TvhJVVQ+?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rhgj&4  
} ; h,t|V}Wb  
} ; .=R lOK  
!F4;_A`X  
JMV50 y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3 pWM~(#>-  
H -t|i  
template < typename Func, typename aPicker > (yrh=6=z  
class binder_1 hXL|22>w<  
  { U5ZX78>a  
Func fn; qc-,+sn(  
aPicker pk; ZXiRw)rM  
public : 2OBfHO~D  
iDb;_?  
template < typename T > xp \S2@<  
  struct result_1 xh9qg0d  
  { %|Qw9sbd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y>6.t"?Q^  
} ; $n=lsDnhQ  
{")\0|2\x  
template < typename T1, typename T2 > GlYly5F  
  struct result_2 '?Bg;Z'L%  
  { )najO *n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /MTf0^9  
} ; Fe=8O ^\  
qt?*MyfV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?Hz2-Cn  
&_-](w`  
template < typename T > HOW7cV'X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C".1+Um  
  { S'i;xL>  
  return fn(pk(t)); kToOIx  
} bY8GA  
template < typename T1, typename T2 > M?&zY "c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jZ9[=?   
  { D,;\F,p  
  return fn(pk(t1, t2)); +++pI.>(*Q  
} 649 !=  
} ; 7k8n@39?  
j~av\SCU*  
VV3}]GjC  
一目了然不是么? QTJu7^ O9  
最后实现bind JJk#,AP  
a:!uORQby  
f05d ;  
template < typename Func, typename aPicker > zmFws-+A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :[7lTp   
  { MiGcA EF;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n'w,n1z7  
} @'jf KW  
"~+.Af  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )C]x?R([m  
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。 <e"J4gZf&  
z/|BH^Vw  
十一. phoenix w9&#~k]5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RI.2F*|  
bH9Le  
for_each(v.begin(), v.end(), 6].:.b\qQc  
( XAic9SNu;  
do_ R{}qK r  
[ :=.*I  
  cout << _1 <<   " , " !k&)EWP?  
] ~l4f{uOD>]  
.while_( -- _1), F8mC?fbK9  
cout << var( " \n " ) Yv\!vW7I  
) g`Md80*Zfk  
); 00<{:  
>M4"|W U_  
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: =4NqjSH  
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 ;bjnL>eW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .]t5q%}j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4O$2]D.\  
v|@1(  
A" !n1P  
template < typename Cond, typename Actor > >)Dhi+D  
class do_while %J P!{mqj  
  { S!dHNA:iU  
Cond cd; c~Kc7}I  
Actor act; 7 `Du5>b8  
public : _/x& <,3  
template < typename T > 9M2f!kJP$  
  struct result_1 v*TeTA %  
  { G}Z4g  
  typedef int result_type; h_ ZX/k  
} ; avNLV  
PdE>@0X?M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7'j9rmTXs  
!#}>Hv^N  
template < typename T > ;93KG4a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ww,Z )m  
  { RaNeZhF>M  
  do [MmM9J["  
    { g9V.13k  
  act(t); 5' \)`  
  } Y3o Mh,  
  while (cd(t)); i?>Hr|  
  return   0 ; *\q8BZ  
} r*d Q5 _  
} ; tgN92Q.i6T  
#5{sglC"|F  
j%xBo:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bw-s6MS  
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。 K2|7%  
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。 &oN/_7y  
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。 u4"r>e6 _B  
下面就是产生这个functor的类: <Jwo?[a  
L8P 36]>  
#v/ry)2Y=  
template < typename Actor > l>Av5g)  
class do_while_actor K-@bwB7~s  
  { M,..Kw/ }~  
Actor act; l%PnB )F  
public : wZ>Y<0,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =J3`@9;  
,cQA*;6  
template < typename Cond > yQ-hnlzn~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Wo3'd|Y~i  
} ; n~%}Z[5D  
<%?uYCD  
Bbs 0v6&,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [4gjC  
最后,是那个do_ IwRQL%  
1v]t!}W:6  
W-Of[X{<  
class do_while_invoker ZNy9_a:dX  
  { ITvHD-,\  
public : -tP.S1D  
template < typename Actor > |[WL2<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q X):T#^V  
  { V.j#E 1P  
  return do_while_actor < Actor > (act); ..$>7y}  
} a7 )@BzF#  
} do_; R0IF'  
M,G8*HI"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ` ,-STIh)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x!+Z{x   
最后来说说怎么处理break和continue }200g_^  
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。 #M:B3C!ouY  
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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