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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0nD?X+u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <Rn-B).3bs  
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, JM/\n 4ea:  
d6[' [dG  
l"`VvW[  
@VIY=qh  
  class filler |1A0YjOD  
  { |X XO0  
public : zd$?2y8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WH39=)D%u  
} ; E`qX|n  
zx]r.V  
q&9]4j  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [$d]U.  
>iK LC  
`\"<%CCe  
PbS1`8|4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?Q"<AL>Z  
y1}2hT0,  
@f|~$$k=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <Dgf'Gr J  
VCnf`wZB"  
^["D>@yIR  
)[ UYCx'  
二. 战前分析 9SA%'  
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。 `DSFaBj,  
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 Ce}m$k  
f9Xa}*  
ZRw^< +  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ft@#[Bkx  
  /* --------------------------------------------- */ $'d,X@}8  
vector < int *> vp( 10 ); FwB xag:u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `.pd %\  
/* --------------------------------------------- */ h\Y~sm?!`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o2$A2L9P  
/* --------------------------------------------- */ jZmL7 V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dG~U3\!  
  /* --------------------------------------------- */ go6; _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `S? _=JIX  
/* --------------------------------------------- */ iKaS7lWH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =2rdbq6R  
1\/vS$bi(  
uuh._H}-  
KdZ=g ZSH  
看了之后,我们可以思考一些问题: ';.y`{/  
1._1, _2是什么? yD!GgnW  
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。 J%q)6&  
2._1 = 1是在做什么? 0%HAa|L,,  
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。 f0%'4t  
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。 Unt]=S3u  
pV:44  
%Y#W#G  
三. 动工 &ns??:\+T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xi ,fm  
}9z$72;Qdq  
`)w=@9B)"  
\oGU6h<  
template < typename T > 0/z$W.!  
class assignment "9*MSsU  
  { ,|zwY~l t5  
T value; 4 s9^%K\8{  
public : ) R5[a O  
assignment( const T & v) : value(v) {} !VudZ]Sg  
template < typename T2 > s6;ZaU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r@'~cF]m  
} ; [;D1O;c'W.  
CL(D&8v8~  
ao (Lv+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G$/Qcr6W<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A~0yMww:$  
.ubZ  
_IxYnm`pc  
CA$|3m9)NM  
  class holder 7fT_]H8  
  { g~=- ,j|  
public : "1DlusmCCB  
template < typename T > Wn2J]BH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dg0WH_#  
  { {irl}EeyC  
  return assignment < T > (t); \vL{f;2J  
} cvtn,Ml6  
} ; ]yFO~4Nu  
NVf_#p"h  
6s! =de  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^O"o-3dte  
f{(D+7e}  
  static holder _1; ue!4By8T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C,<FV+r=^  
[raj: 7yQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rZ RTQ  
而不用手动写一个函数对象。 /Hq#!2)  
2ryg3% +O  
^'b\OUty-  
mJVru0  
四. 问题分析 ]<_v;Q<t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `Q>qmf_Fi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5F 8'f)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U[ogtfv`m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S09Xe_q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?,eq86-M  
@< 0c  
五. 问题1:一致性 'f7s*VKG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^|cax| >  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^/$U(4  
=u5( zaBe  
struct holder TSRl@QVy  
  { r!p:73L8  
  // *Oh]I|?  
  template < typename T > pEG!j ~  
T &   operator ()( const T & r) const FeZGPxc~  
  { gI+dyoh  
  return (T & )r; <7MxI@\  
} 94[8~_{fG  
} ; O F?o  
i6:O9Km  
这样的话assignment也必须相应改动: ev5m(wR  
d!4:nvKx  
template < typename Left, typename Right > ^^[A\'  
class assignment LH q~`  
  { VzuU 0  
Left l; TJ0;xn6o  
Right r; .JWN\\  
public : $69d9g8-(!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wQOIUvd  
template < typename T2 > mf gUf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R9~c: A4G  
} ; z3|5E#m  
AZbFj-^4  
同时,holder的operator=也需要改动: poS=8mN8;  
F@-8J?Hl:  
template < typename T > <*HsJwr)u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W!b'nRkq  
  { yOm#c>X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,y[w`Q\  
} )1Z @}o 9  
XWUi_{zn  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <e$%m(]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ce1U}">11  
3\a VZx!  
return l(rhs) = r; _#6*C%ax  
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。 /wJocx]vQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mS &^xWPV  
cbv%1DT3  
template < typename Tp > E-HK=D&W/  
class constant_t 3q0S}<h al  
  { X->` ~-aj  
  const Tp t; %ERR^  
public : gq&jNj7V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Jr,**,wA  
template < typename T > mZL0<vU@^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #}C6}};  
  { W-4R;!42  
  return t; fOz.kK[]  
} 7y=1\KW(  
} ; G,,f' >  
$NwPGy?%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WTu1t]  
下面就可以修改holder的operator=了 x{,W<oXg  
r.v.y[u  
template < typename T > T)Pr%kF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Xrzpn&Y=#  
  { 5_4 =(?<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v)LSH;<  
} <ua! ]~  
dIk9C|-.  
同时也要修改assignment的operator() Gn 1  
$!\Z_ :  
template < typename T2 > 9K=K,6 b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ft?Y c 5  
现在代码看起来就很一致了。 TZa LB}4  
]|B_3* A  
六. 问题2:链式操作 cs)R8vuB)z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {R7m qzt  
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。 I\('b9"*  
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。 gyOAvx  
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。 +D M,+{}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f:ep~5] G  
-;GB Xq  
template < typename T > <|VV8r93  
struct result_1 kf_*=ER  
  { %WtF\p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r-&* `Jh  
} ; %m "9 =C  
BJnysQ  
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: BXUd i&'O  
0D}k ^W  
template < typename T > L^L.;1  
struct   ref 68nPz".X  
  { /!W',9ua6  
typedef T & reference; {/!Yavx  
} ; ._`?ZJ  
template < typename T > g7Z3GUCGL  
struct   ref < T &> 10m`LG  
  { QMwV6cA  
typedef T & reference; .wkW<F7  
} ; \|$GBU  
K#]FUUnj=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k<%y+v  
aTE;Gy,W  
template < typename T > b`|,rfq^AZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $K_-I8e|  
  { 3q`Uq`t4mR  
  return l(t) = r(t); ?1Uq ud  
} )D ':bWP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *NQsD C.J^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &H?Vlx Ix  
5>rjL ;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r& nE M6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qino:_g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N0UZ%,h\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "qw.{{:tf  
最后的布局是: [k7 ;^A5/  
                Add (2r808^2  
              /   \ nLnzl  
            Divide   5 `+GiSj8'G  
            /   \ y(jd$GM|  
          _1     3 sKDL=c;?j  
似乎一切都解决了?不。 VBe&of+  
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。 {EVHkQ+o  
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~$&@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I.)9:7   
k]yv#Pa  
template < typename Right > 2yndna-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hr/|Fn+kA  
Right & rt) const [ P%'p-Hg_  
  { gBo~NLrf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #\MkbZc d  
} yeN(_t2.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D?r% Y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 420cbD3a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j4Y] 8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Ms=11C  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 CpC6vA.R  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? LH>h]OTQF  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;e\K8*o  
@D@'S:3  
template < class Action > *+<H4.W H  
class picker : public Action +fG~m:E  
  { )iCg,?SSw=  
public : qgsw8O&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gO m%?sg  
  // all the operator overloaded WvWZzlw  
} ; <W88;d33r=  
gBE1a w;  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R!7a;J}  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Bt"*a=t;  
6>- Gi  
template < typename Right > mbZ g2TTy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u %&4[zb  
  { lK #~lC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B-aJn8>/  
} t[x[X4  
ceNJXK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kl9<l*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _tVrLb7`s  
g<N3 L [  
template < typename T >   struct picker_maker <zF/at  
  { d15E$?ZLH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )\,hc$<=m  
} ; \|Ya*8V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4L[-[{2  
  { \}NZ] l  
typedef picker < T > result; u"M^qRhD  
} ; CiC@Z,ud`  
9/LJ tM  
下面总的结构就有了: 5 }F6s  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "Yf?33UNZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h*?/[XY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K9f7,/  
至此链式操作完美实现。 Se&%Dr3Nv  
p&,2@(Q  
qf6}\0   
七. 问题3 vCtag]H2@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j8#B  
NI% ()  
template < typename T1, typename T2 > B=J/HiwV)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *`.4M)Ym~  
  { L~xzfO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,R;wk=k  
} @^93q  
\m;"KyP+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ce P1mO  
9Fm><,0'u  
template < typename T1, typename T2 > LXQ-J  
struct result_2 _fQBXG2  
  { w/m ~#`a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7A[`%.!F6  
} ; f; 1C)  
;l6tZ]-"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8y, ]>n  
这个差事就留给了holder自己。 bbO1`b-  
    mf)o1O&B  
@7aSq-(_l*  
template < int Order > y}bE'Od  
class holder; q^hL[:ms#  
template <> g+98G8 R  
class holder < 1 > zWh[U'6  
  { o-jF?9m  
public : ?"[h P=3J  
template < typename T > U3yIONlt  
  struct result_1 ]}&f<X  
  { N yK7TKui  
  typedef T & result; 6M`N| %  
} ; Lh5d2}tcO  
template < typename T1, typename T2 > P]G`Y>#$r  
  struct result_2 DEw_dOJ(  
  { e/;chMCq  
  typedef T1 & result; HwH Wi  
} ; $3Ct@}=n  
template < typename T > oZV=vg5Dq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >"Z^8J  
  { JL4\%  
  return (T & )r; ''f07R  
} oiq7I@Y`x  
template < typename T1, typename T2 > ,/;mK_6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {zc<:^r^  
  { lFNf/j^Z  
  return (T1 & )r1; `!j|Ym  
} P/'~&*m-  
} ; ,xew3c'(W  
\1[I(u  
template <> [*j C  
class holder < 2 > _|S>, D'  
  { `A)9   
public : U3+{!}gn  
template < typename T > $Wy7z^ t  
  struct result_1 NW`.RGLI<  
  { T{={uzQeJJ  
  typedef T & result; ]Ph~-O  
} ; oVsj Q  
template < typename T1, typename T2 > fn zj@_{|  
  struct result_2 j w)Lofn  
  { mAFqA  
  typedef T2 & result; 2roPZj  
} ; ,#1ke  
template < typename T > ';x .ry  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "3{xa;c  
  { 6u3DxFiTm  
  return (T & )r; w| x=^  
} cWl)ZE<hM  
template < typename T1, typename T2 > I?v)>| |Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jK#y7E  
  { )p"37Ct?  
  return (T2 & )r2; 0K'lr;  
} @5H1Ni5/o@  
} ; cI4%z eR  
pr\yc  
5n r}5bum  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +15j^ Az  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }$V]00 X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v@;:aN  
C8cB Lsa[J  
return l(i, j) = r(i, j); 9U6y<X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j4le../N  
TH/!z,( >  
  return ( int & )i; @QtJ/("&WC  
  return ( int & )j; A6}M F  
最后执行i = j; x;LyR  
可见,参数被正确的选择了。 B_M)<Ad  
bK; -Xcm  
zzuDI_,/  
OekcU% C  
4QK([q  
八. 中期总结 6}IOUWLB@  
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: h$~ NPX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q^Lj)zmnK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JGf6*D"O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VZF/2d84&w  
('W#r"  
6-gxba  
K8{ j oh  
jfl7L"2  
?AyG!F  
九. 简化 tQ'E"u1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q NU\XO`H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 88d0`6K-9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zrU0YHmt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X6!u(plVQ  
  +-*/&|^等 }k duN0  
2. 返回引用。 =]\,I'  
  =,各种复合赋值等 _+wou(1y  
3. 返回固定类型。 m'r6.Hp3Ng  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xx nW1`]  
4. 原样返回。 2y#4rl1Utx  
  operator, 9Q^>.^~^  
5. 返回解引用的类型。 gx4`pH;B\  
  operator*(单目) ?nB).fc  
6. 返回地址。 ! s?vj <  
  operator&(单目) G#)>D$Ck#  
7. 下表访问返回类型。 9/{+,RpC  
  operator[] -#Yg B5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8Y sn8  
  operator<<和operator>> D^04b< O<x  
^;c!)0Q<Z  
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。 t}qoIxy)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: | 3!a=  
|`U^+Nf  
template < typename Left > [}9R9G>"  
struct value_return _|wgw^.LJ]  
  { V(=~p[  
template < typename T > E%3WJ%A  
  struct result_1 8K]fw{-$L  
  { {LbcG^k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I`t"Na2i  
} ; ,@/b7BVv  
2l{g$44  
template < typename T1, typename T2 > e8a_)TU?  
  struct result_2 W~POS'1  
  { @PZ&/F ^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T#|Qexz6 @  
} ; l-XiQ#-{  
} ; :w#Zs)N  
S M@l4GH  
Jq l#z/z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *"P :ySA  
\Bw9%P~ G  
下面我们来剥离functor中的operator() >E#| H6gx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a"b9h{h@  
7F>5<Gv:-  
return l(t) op r(t) xA`Q4"[I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pez[qs  
return op l(t) aM9^V MOb  
return op l(t1, t2) mSY;hJi  
return l(t) op R KFz6t  
return l(t1, t2) op R N5\,>+  
return l(t)[r(t)] XK`>#*"V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [kt!\-  
8ysU.5S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ZK27^oG  
单目: return f(l(t), r(t)); z. VuY3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <dV|N$WV  
双目: return f(l(t)); 7Z0 )k9*  
return f(l(t1, t2)); Ih;6(5z  
下面就是f的实现,以operator/为例 z[M LMf[c  
3=o3VGZP  
struct meta_divide mv/'H^"[_  
  { rqxoqcZ  
template < typename T1, typename T2 > Op" \i   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h1z[ElEeoP  
  { RgHPYf{  
  return t1 / t2; ZK[4n5}  
} MBIt)d@Ix  
} ; Uq<c+4)5  
/1zi(z   
这个工作可以让宏来做: }N]|zCEj  
H1yl88K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f$Nz).(  
template < typename T1, typename T2 > \  "9!ln  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3!_y@sWx  
以后可以直接用 q{ItTvL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {VE\}zKF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y#F( xm+L  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \sEq r)\k  
|>5NH'agV  
8)s}>:}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !o+#T==p  
z4!TK ps  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (n;#Z,  
class unary_op : public Rettype v#q7hw=  
  { 4:.yE|@h[  
    Left l; Y #E/"x%+  
public : a6wPkf7-H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yw `w6Z3K  
,j>A[e&.  
template < typename T > @d:TAwOI'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8iaP(*J  
      { X,y0 J  
      return FuncType::execute(l(t)); xa5^h]o   
    } ghq[oK  
tGDsZ;3Yr  
    template < typename T1, typename T2 > 4/vQ/>c2j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Clr~:2g\  
      { ~,3+]ts='\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xTiC[<j  
    } z2*>5 c%  
} ; #\3(rzQVO  
}iZO0C  
O W`yv  
同样还可以申明一个binary_op qIIc>By(\"  
@px2/x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kq& b1x  
class binary_op : public Rettype mucKmb/  
  { Q{-T;T  
    Left l; 8WU_d`DF  
Right r; 5q4sxY9T  
public : <*k]Aa3y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F7[ 55RcP  
;U$Fz~rJ  
template < typename T > U?BuV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v3>jXf  
      { 0*$?=E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y,0D+sO4  
    } <g9@iUOI  
s.ywp{EF  
    template < typename T1, typename T2 > >wx1M1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bz$)@gLc  
      { JR>v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R;D|To!  
    } ,Hq*zc c  
} ; JSO'. [N  
o+-G@ 16  
A_nu:K-  
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 W<']Q_su  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 leY fF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ; <^t)8E  
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。 Xh'_Vx{.j`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |,ws3  
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。。。 lxSCN6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 67,@*cK3?J  
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) FH Hi/yh  
下面是修改过的unary_op o]gS=iLp  
[*i6?5}-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qC|$0  
class unary_op s}m.r5  
  { \9FWH}|  
Left l; &n 1 \^:  
  h 7x_VO  
public : "V7 SB   
fG{ 9doUD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I{rW+<)QGC  
@20~R/vh  
template < typename T > 3d_PY,=1  
  struct result_1 vH`m W`=  
  { )'pc1I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iD/r8_}  
} ; ;8VvpO^G/  
uoX] #<1J  
template < typename T1, typename T2 > PNn- @=%  
  struct result_2 B^{87YR  
  { 3 J{hG(5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ga#Yd}G^~3  
} ; kVG]zt2  
JE[+  
template < typename T1, typename T2 > $ 2/T]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i*q!|^M  
  { 0lyCk }c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qrq9NPf  
} +ISXyGu  
uI'g]18Hi  
template < typename T > 6Eu&%`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a%h'utF{[  
  { pPezy:  
  return OpClass::execute(lt(t)); I,0]> kx  
} /nX+*L}d/  
$ZQ?E^> B  
} ; tFYIKiq2  
wn$:L9"YN  
@3 UVl^T  
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 UpA{$@  
好啦,现在才真正完美了。  ;7F|g  
现在在picker里面就可以这么添加了: .W>8bg'u9  
v{H3DgyG  
template < typename Right > O>![IH(L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @c8s<9I]  
  { {mlJE>~%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GW(-'V/  
} ]/d4o  
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。 ?Z<2zm%qV  
Wv   
mQ9%[U,  
J)l]<##  
u%#s_R  
十. bind N".-]bB  
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。 Xcq 9*!%o  
先来分析一下一段例子 n9zS'VU  
$Xlyc.8YId  
zr0_SCh;2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !d1}IU-h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mne^P SI:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7eh|5e$@  
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。 {PM)D [$i  
我们来写个简单的。 "9[K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y*M,&,$  
对于函数对象类的版本: + R)x5  
VA _O0y2  
template < typename Func > tUmI#.v   
struct functor_trait Xu1l6jr_  
  { *JG?^G"l  
typedef typename Func::result_type result_type; &)vX7*j  
} ; S,5>g07-`  
对于无参数函数的版本: iSxxy1R  
LnJ/t(KV  
template < typename Ret > tUq* -9 V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D PnKr/  
  { <69/ZI),Y{  
typedef Ret result_type; 'f`~"@  
} ; %E7+W{?*1  
对于单参数函数的版本: H ^Xw<Z=  
E{r_CR+8  
template < typename Ret, typename V1 > ,{c9Lv%@J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p5C sw5  
  { 2 G_*Pqc  
typedef Ret result_type; ?B %y)K  
} ; @2 dp5  
对于双参数函数的版本: jh]wHG  
)BTJs)E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $B4}('&4FQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  zUqiz  
  { _]tR1T5e  
typedef Ret result_type; w;' F;j~  
} ; 76)(G/  
等等。。。 d\, 4Wet;#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Pp GNA  
Qd!;CoOmZs  
template < typename Func > $X9Ban]  
struct func_return xn@?CP`-y  
  { %>i7A?L  
template < typename T > 5"y p|Yl  
  struct result_1 d"XS;;l%<  
  { ru(Xeojv#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ER5Q` H  
} ; |i?AtOt@f  
1elcP`N1  
template < typename T1, typename T2 > ACl:~7;  
  struct result_2 j Xi<ZJ  
  { nB,FJJ{kb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Sy\<  
} ; FPMhHHM  
} ; u{H,i(mx?  
]vQo^nOo  
r=L9x/r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K^{`8E&A  
_gC<%6#V`r  
template < typename Func, typename aPicker > c#"\&~. P  
class binder_1 z8Dn<h  
  { bvG").8$  
Func fn; gyCb\y+\a  
aPicker pk; ^ ?tAt3dMI  
public : =#Vdz=.  
i'e^[oZ  
template < typename T > Q^MB%L;D  
  struct result_1 ?783LBe  
  { #Z$6> Xt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  b 1[U 9  
} ; @%\ANM$S  
z(\H.P#  
template < typename T1, typename T2 > K7f-g]Ibdn  
  struct result_2 lmmyDg1R  
  { f6|3| +  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o=`9JKB~  
} ; uhc0,V;S  
Plq [Ml9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 29qQ3M?  
e/Q[%y.X  
template < typename T > vQ_B2#U:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *(>$4$9n  
  { 4l$8lYi  
  return fn(pk(t)); \clWrK  
} |@ldXuYb  
template < typename T1, typename T2 > "V^jAPDXb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^_=0.:QaW  
  { c''O+,L1+  
  return fn(pk(t1, t2));  aZ0H)  
} ^|K*lI/  
} ; { a_L /"7  
^Q OvK>W<  
X_YD[  
一目了然不是么? )?xt=9Lh  
最后实现bind -[`W m7en  
*ap#*}r!Nk  
lLDHx3+  
template < typename Func, typename aPicker > A"k,T7B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uB^]5sqfk  
  { XM 7zA^-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (\I =v".  
} ibAA:I,d  
dog,vUu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ""a8eB 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。 W&Hf}q s  
^\6UTnS.  
十一. phoenix G`P+J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $+);!?^|:  
950b9Vn&  
for_each(v.begin(), v.end(), jl@8pO$  
( W!(Q_B  
do_ Rta P+6'X  
[ K%k,-  
  cout << _1 <<   " , " o MAK[$k;  
] `2oi~^.  
.while_( -- _1), 6GN'rVr!Z  
cout << var( " \n " ) wf4Q}l2,d  
) Cnr48ukq  
); 3 /e !7  
vKt_z@{{L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8dH|s#.4um  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6p@ts`#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pDLo`F}A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J\*d4I<(Rt  
>gE_?%a[  
4HJrR^  
template < typename Cond, typename Actor > /b|sv$BN  
class do_while e'Pa@]VaC  
  { uz#9w\="  
Cond cd; * y B-N;I  
Actor act;  V("1\  
public :  #L)rz u  
template < typename T > MlZ`g,{  
  struct result_1 "J#:PfJ%  
  { "ir*;|  
  typedef int result_type; >g&`g}xZQ  
} ; X3[!xMij  
Nt8(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vF&b|V+,  
Tt\w^Gv\d  
template < typename T > q1y4B`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g8Z14'Ke  
  { 8=~>B@'  
  do .D .Rn/  
    { F 4/Uu"J:  
  act(t); 2XHk}M|  
  }  B]7jg9/  
  while (cd(t)); ~<aB-. d  
  return   0 ; u*{ _WL[(  
} e`r;`a&  
} ; J~q+G  
N+5 ^h(~  
TeJ `sJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `Tj}4f  
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。 7VcVI? ?  
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。 Z<W6Avr  
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。 U[l%oLra  
下面就是产生这个functor的类: 5>)jNtZ  
T;@>O^  
I0K!Kcu5Iu  
template < typename Actor > \BXVWE|  
class do_while_actor dH|^\IQ  
  { 31& .Lnq  
Actor act; Bq@wS\W>b}  
public : AF]!wUKxy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vv/,Rgv  
m7vxzC*  
template < typename Cond > (JW?azU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1 ],, Ar5  
} ; 4Z9wzQ>  
b6&NzUt34V  
MdZgS#`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z\>X[yNpA  
最后,是那个do_ }Y`<(V5:  
<0)ud)~u  
 /;6@M=6u  
class do_while_invoker 7CM03R[P  
  { ^85n9a?8  
public : Fx5d@WNa>  
template < typename Actor > o MkY#<Q}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const < iI6@X>  
  { _G #"B{7  
  return do_while_actor < Actor > (act); puN=OX}C  
} (%yc5+f!  
} do_; (0#F]""\e  
\K~fRUo]=c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .*-w UBr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :dIQV(iW  
最后来说说怎么处理break和continue q|i%)V`)-  
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。 ~vSAnjeR  
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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