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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q|q.~x<RQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h[b;_>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, _&_#uV<WG0  
MDGD*Qn~  
Z& e_yl  
sPuNwVX>}I  
  class filler 8<#X]I_eP+  
  { W-ErzX  
public : 5(R ./  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1K.i>]}>  
} ; Q%o:*(x[O  
*~~ >?  
u )cc  
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: g)c<\%  
J8>y2rAi  
[1K\ _  
_]E H~;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M@ILB-H  
bq#*XCt#  
r)UtS4 7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _yw]Cacr\  
Ea#wtow|-  
[LDsn]{  
2{:bv~*I0F  
二. 战前分析 Hg(%g T  
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。 0\*[7!`s  
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 sDA&U9;  
.\K0+b;  
#/a>dK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4jMC E&<  
  /* --------------------------------------------- */ T{-<G13  
vector < int *> vp( 10 ); kXK D>."E*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qT7E"|.$  
/* --------------------------------------------- */ <\l@`x96"D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OPH f9T3H  
/* --------------------------------------------- */ oKjQ? 4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \6~(# y  
  /* --------------------------------------------- */ ~ HFDX@m*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'au7rX(  
/* --------------------------------------------- */ 5xKo(XNp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w-9M{Es+j  
Gxx:<`[ON  
^GMM%   
`IL''eJug_  
看了之后,我们可以思考一些问题: V`Ve__5;  
1._1, _2是什么? Rg@W0Bc)  
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。 Y|$3%t  
2._1 = 1是在做什么? Q'xZ\t  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 EF1aw2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -wJ/j~ +m+  
yzJ VU0s  
\1x<bx/1  
三. 动工 M_asf7|v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kH:! 7L_=  
F} d>pK9fn  
VA{2a7]  
cYHHCaCS  
template < typename T > ], Xva`"  
class assignment gbF^m`A>%+  
  { }@JPvI E  
T value; y!JZWq%=  
public : ^PHWUb+``  
assignment( const T & v) : value(v) {} >~C*m `#  
template < typename T2 > )r X["=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6bj.z  
} ; Fv_rDTo  
*Xm$w  
 {oQ.y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -:Up$6PR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7S+_eL^  
h:%L% Y9z  
Y)="of  
U 8Rko)  
  class holder rq=D[vX\N(  
  { &,~0*&r0  
public : E2J.t`H  
template < typename T > HjG!pO{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qry?h*p+`  
  { \Nd8,hE  
  return assignment < T > (t); CF"u8yE  
} 'Bul_D4B  
} ; Dxj&9Ra  
x%<oeM3U  
?&v+-4%4PI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0V:7pSC{P  
F/1B>2$`  
  static holder _1; R Ptc \4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zg)-RCG  
7ip$#pzo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qy!*U%tG'  
而不用手动写一个函数对象。 yc ize2>q  
^B)iBf Z  
.8[Uk^q  
/q.iUwSK>  
四. 问题分析 E=PmOw7b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 liu%K9-r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !=sM `(=~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B[2 qI7D$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q o,uOi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eRV4XB:  
cPQUR^!5  
五. 问题1:一致性 0A$x'pU)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _G9 vsi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oUXi 4lsSc  
++b1VBP  
struct holder +-8S,Rg@   
  { T_T@0`7  
  // !{hC99q6  
  template < typename T > c -1Hxd YD  
T &   operator ()( const T & r) const ~CTe5PX c  
  { /F/zMZGSA{  
  return (T & )r; V)HX+D>  
} 1D@'uApi.  
} ; fcDiYJC*  
P'wn$WE[n\  
这样的话assignment也必须相应改动: (A@~]N ,U/  
Rn] `_[)*~  
template < typename Left, typename Right > @D:$~4ks  
class assignment o u%Xnk~  
  { Q[5j5vry  
Left l; %5) 1^  
Right r; R 1CoS6  
public : {& Pk$Q!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #ZFedK0vv  
template < typename T2 > 55aJ =T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZjCT * qx  
} ; 4.>rd6BAN-  
I.V?O}   
同时,holder的operator=也需要改动: 7bC1!x*qw  
?<_yW#x6  
template < typename T > K chp%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *RPdU.  
  {  -)='htiU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Io8h 8N-  
} d#Hl3]wT  
dS+/G9X^  
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。 =1/d>kke  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rUg<(/c  
nDiy[Y-4Wp  
return l(rhs) = r; w]<a$C8*y:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 OHEl.p]|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pi/Jto25z  
960[.99  
template < typename Tp > ar+ j`QIe  
class constant_t rt5FecX\  
  { c,wYXnJ_t  
  const Tp t; qM~;Q6{v  
public : +>v3&[lGv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U^AywE]  
template < typename T > q\0CS>.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xK7xAO  
  { 4FWL\;6  
  return t; H NFG:t9  
} 6bv~E.  
} ; % s|` 1`c  
UG@9X/l}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tBJCfM  
下面就可以修改holder的operator=了 H8$l }pOz  
CxvL!ew  
template < typename T > yJyovfJz.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V'-}B6 3S>  
  { ?W6qwm,?L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nTG@=C#  
} 2 %`~DVo  
@y"/hh_?  
同时也要修改assignment的operator() F_<n8U:Y  
df85g  
template < typename T2 > %A]?5J)Bi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E.ugr])  
现在代码看起来就很一致了。 !+<OED=qe  
Z}b25)  
六. 问题2:链式操作 G)(vd0X1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D'F j"&LK  
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。 qdss(LZ  
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。 O)2==_f\  
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。 .el&\Jt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ()Tl\  
pm)kocG  
template < typename T > Wqy\yS [  
struct result_1 5c 8tH=  
  { =hw&2c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #![9QUvcf  
} ; eNQQ`ll@m  
j=q*b Qr  
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: t\GoUeH]  
Fj_6jsDb  
template < typename T > )U2cS\k'7n  
struct   ref K@RE-K6{  
  { %oee x1`=  
typedef T & reference; yF [|dB  
} ; J*!_kg)>J  
template < typename T > 55%j$f  
struct   ref < T &> aa-{,X"MF  
  { MAv-`8@|  
typedef T & reference; >e'Hz(~'/  
} ; )o=ipm[  
E]aQK.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vzXfJP  
t)p . $  
template < typename T > I`% ]1{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UPE9e   
  { k=^~\$e  
  return l(t) = r(t); goMv8d  
} 0=:]tSD\F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =%i~HDiy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .kl.awT  
e >6NO  
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 dcn/|"jr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ifx EM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t.s;dlx[@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]"wl*$N  
最后的布局是: 8@)4)+e  
                Add #;+ABV  
              /   \ z1AYXW6F  
            Divide   5 Qm(KvL5  
            /   \ #M)S Ae2  
          _1     3 9%^IMUWA  
似乎一切都解决了?不。 ;YfKG8(0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?D\6@G:,#@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 q{c/TRp7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }hm "49,O  
3* v&6/K  
template < typename Right > Gg,&~ jHib  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gP 13n!7  
Right & rt) const '(6 ^O=  
  { >V,i7v*?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SjmWlf,  
} 2[V9`r8*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cns~)j~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5McOSy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 U65a _dakk  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^*$lCUv8p  
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。 E S>iM)M  
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? =>0 G  
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: W,D$=Bg  
)q8!:Z  
template < class Action > OL2 b  
class picker : public Action N E/_  
  { ,zP.ch0K  
public : {0~xv@ U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *a[iq`499  
  // all the operator overloaded 8q"C=t7  
} ; (Qp53g  
(c\i.z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 PF+SHT'4}#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [ U`})  
b\.l!vn0  
template < typename Right > 8o7%qWX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +\ZaVi  
  { P.t0o~hoK;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e.n*IJ_fz  
} hgU#2`fS  
QcN$TxU>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A.|98*U%  
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。 *[ww;  
o_#F,gze)S  
template < typename T >   struct picker_maker 0kiV-yc   
  { Ij_h #f   
typedef picker < constant_t < T >   > result; FWb`F&  
} ; )*m#RqLQ8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G?e\w+}Pj@  
  { qy^sdqHl@  
typedef picker < T > result; 92";?Xk  
} ; fnJ!~b*qo  
`9vCl@"IV  
下面总的结构就有了: WWtksi,  
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。 ([Da*Tk*  
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。 (RM;T@`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2+'4m#@)  
至此链式操作完美实现。 0Vwl\,7z9  
hAvX{]  
dFw>SYrpu  
七. 问题3 q)F@f /  
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。 xU(yc}vw,  
^;DbIo\6H  
template < typename T1, typename T2 > =JM !`[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (\A~SKEX  
  { WW.amv/[a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >=VtL4K^  
} VYAz0H1-_  
a(|,KWHn  
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: 92pl#Igt  
,b!]gsds  
template < typename T1, typename T2 > F8En )#  
struct result_2 rd0[(-  
  { eN Y?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cpJ(77e  
} ; AfqthI$*m  
H]a@"gO  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =.9uuF:  
这个差事就留给了holder自己。 /)LI1\ o  
    r)/nx@x  
w.9'TR  
template < int Order > m{ VC1BkZ  
class holder; 9i`sSi8   
template <> V.H<KyaJ  
class holder < 1 > QBwgI>zfS"  
  { j{: >"6  
public : lr-:o@q{  
template < typename T > /2jw]ekQ'  
  struct result_1 r_EuLFMA  
  { \NTNB9>CO  
  typedef T & result; l99{eD  
} ; !3J YG  
template < typename T1, typename T2 > ?T\_"G  
  struct result_2 Wti?J.Csc  
  { Au[H!J  
  typedef T1 & result; ^Ss4<  
} ; ry[NR$L/m  
template < typename T > P+s-{vv{0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $ri'tJ+  
  { E2xcd#ZD  
  return (T & )r; jxdxIkAHZc  
} 7O^'?L<C'  
template < typename T1, typename T2 > )gb gsQZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k2t#O%_f  
  { 50 VH>b_  
  return (T1 & )r1; *E1v  
} Q ,6[  
} ; {I"`(  
9! 6\8  
template <> ?=^ M(TA;  
class holder < 2 > H6! <y-  
  { iTpU4Qsj  
public : <&Q(I+^  
template < typename T > 7$HN5T\!  
  struct result_1 P3u,)P&  
  { 1~_&XNb&  
  typedef T & result; w=K!U]  
} ; tMnwY'  
template < typename T1, typename T2 > Rd|xw%R\mb  
  struct result_2 fD:>cje  
  { Eg;xj@S<2  
  typedef T2 & result; n>["h2  
} ; =3= $F%  
template < typename T > ;xMieqz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ),#hBB`ZA  
  { @2eV^eO9  
  return (T & )r; {;[W'Lc  
} yccF#zU  
template < typename T1, typename T2 > \Tii S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4Bc<  
  { B6hd*f  
  return (T2 & )r2; o7B }~;L  
} rh%-va9  
} ; PR i3=3oF  
!/|^ )d^U  
`kERM-@A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xw5LPz;B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M!nwcxB!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z.v2 !u  
Ag#o&Y  
return l(i, j) = r(i, j); MV.$Ay  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }?vVJm'  
0*-nVC1  
  return ( int & )i; <>9zXbI  
  return ( int & )j; erQ0fW  
最后执行i = j; $hM>%u  
可见,参数被正确的选择了。 n;+e(ob;;  
XnCrxj  
KE k]<b=  
3$hbb6N%6.  
k=o>DaEh(  
八. 中期总结 SFdSA4D"  
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: nL[ zXl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ; D a[jFP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hExw}c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {#Vck\&  
b}OOG  
~BJ~]~0P`  
['l.]k-b}  
Uq8=R)1<|d  
@T6Z3Zj}  
九. 简化 *wOuw@09  
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。 :>t^B+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1FO T  
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: <y30t[.E6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {ylhh%t4hi  
  +-*/&|^等 Zagj1 OV|  
2. 返回引用。 _a e&@s1  
  =,各种复合赋值等 =cN! h"C[  
3. 返回固定类型。 EE<^q?[3^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^Nu0+S  
4. 原样返回。 \h&ui]V  
  operator, :1O1I2L0  
5. 返回解引用的类型。 /V% ]lmxQ  
  operator*(单目) Z;XiA<|  
6. 返回地址。 AvNU\$B4aG  
  operator&(单目) |y*-)t  
7. 下表访问返回类型。 *i>?YT  
  operator[] k5=VH5{S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  KOQ9K  
  operator<<和operator>> DIU9Le  
S ;; 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。 8% ;K#,>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7?O~3  
az=(6PX  
template < typename Left > U.[?1:v  
struct value_return er[%Nt+99  
  { /K WR08ftp  
template < typename T > uDZ$'a  
  struct result_1 s, 8a1o  
  { G\U'_G>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b35Z1sfD j  
} ; SB3= 5"q  
?<#2raH-  
template < typename T1, typename T2 > Y^(Sc4 W  
  struct result_2 H%*< t}  
  { P(Fd|).j$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RRBokj)]  
} ; +&p}iZp  
} ; TBzOz:k  
q~K KN /N  
=c>w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait guC7!P^  
4p %=8G|  
下面我们来剥离functor中的operator() rkW2_UTZE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !w[io;  
%!>~2=Q2*  
return l(t) op r(t) _Wjd`*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aB(6yBBoxj  
return op l(t) [AZN a  
return op l(t1, t2) _IK@K 6V1  
return l(t) op VTQxg5P c  
return l(t1, t2) op y@L-qO+{&  
return l(t)[r(t)] 8jnz;;|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NNt,J;  
c<8RRYs  
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: JBsHr%!i  
单目: return f(l(t), r(t)); "1U:qr2-H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ':v@Pr|  
双目: return f(l(t)); {[&_)AW6m%  
return f(l(t1, t2)); "F*'UfOwrZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 @?w8XHEa|  
~x>?1K  
struct meta_divide ;'B\l@U\  
  { \(C_t1  
template < typename T1, typename T2 > ]/p)XHKo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p$5+^x'(  
  { c 4<~? L  
  return t1 / t2; K`9ph"(Z  
} :PrQ]ss@C5  
} ; !U@?Va~Zn  
E,#J\)'z  
这个工作可以让宏来做: `+!GoXI  
M=}vDw]Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `W8A *  
template < typename T1, typename T2 > \ qGE?[\t[6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )7e[o8O_6  
以后可以直接用 =/k*w#j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O!b >  
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 COx<X\  
(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。。。) `dYM+ jpa  
-1Luyuy/`  
39W6"^q"o  
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 6E!CxXUX  
u= |hRTD=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }<EA)se"  
class unary_op : public Rettype s ^/<6kwO  
  { y<G@7?   
    Left l; EcA@bZ0  
public : ?w}E/(r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $?l?  
i6^COr  
template < typename T > w/KCu W<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {5f? y\Z  
      { #Fua^]n  
      return FuncType::execute(l(t)); }NMkL l]J  
    } y s5b34JN  
B}.G(-u?7  
    template < typename T1, typename T2 > rmCrP(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f3 lKdXnP  
      { ;P-xKRU!Xx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yK +&1U2`  
    } yTDlDOmV!  
} ; V}l >p?  
}ST9&w i~  
M'=27!D^  
同样还可以申明一个binary_op *3hqz<p4:  
3f`+ -&|M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e ,_b  
class binary_op : public Rettype glk_ *x  
  { <t{T]i+  
    Left l; v'C`;I  
Right r; !O=J8;oLk  
public : U!"+~d)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U$J l5[`F^  
nj*B-M\p  
template < typename T > H1PW/AW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q?GmSeUi  
      { !s;+6Sy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {*8'bNJ  
    } ! K~PH  
V  `KXfY  
    template < typename T1, typename T2 > =OIx G}*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7XE/bhe%S  
      { "}i\" x;s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8J:6uO c|  
    } ':71;^zXf  
} ; "WTnC0<  
*/Oq$3QGsV  
vj I>TIy  
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 w0x%7mg@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UW+|1Bj_:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R qS2Qo]  
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。 %@Nuzdp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! taXS>*|B  
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。。。 cvpcadN[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E3#}:6m  
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) Y`QJcC(3  
下面是修改过的unary_op A L#"j62  
<_@ S@t)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FAVw80?5k  
class unary_op fbKL31PI  
  { FO{K=9O  
Left l; Be{7Rj v  
  OLc/Vij;  
public : )o'&f"/  
qlJP2Ig~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3F ;+ D  
1(`>9t02/?  
template < typename T > C,R_` %b%  
  struct result_1 uh UC m  
  { oB:tio4DE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F/[vg  
} ; ^'=J'Q  
c+/SvRx^>  
template < typename T1, typename T2 > NZ/>nNs  
  struct result_2 />(e.)f  
  { 1}mI zrY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oc,a  
} ; 9g#L"T=  
)p7WU?&I  
template < typename T1, typename T2 > _dY6Ip%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Rx[~a  
  { y&NO[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 95;q ] =U  
} | 1H"ya  
Kw}-<y  
template < typename T > 4,kT4_&,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 08&DP^NS  
  { N^A&DrMF  
  return OpClass::execute(lt(t)); /#M|)V*wn  
} %ci/(wL  
@cNX\$J  
} ; ]R/VE"-  
-E#!`~&V  
Hd6g0  
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 2E^zQ>;01  
好啦,现在才真正完美了。 3k;*xjv6@  
现在在picker里面就可以这么添加了: m]J Z@  
t%<nS=u  
template < typename Right > D^To:N 7U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I ;N)jj`b  
  { \3(d$_:b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {w.rcObIw+  
} iCCY222:  
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。 +5Yc/Qp  
2~+_T  
|?0Cm|?  
*Z=K9y,IC  
4flyV -  
十. bind ]Kb  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3!^5a %u  
先来分析一下一段例子 x|G# oG)_  
|l(rR06#.]  
s8 .OL_e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LbDhPG`u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @a) x^d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |D%i3@P&ZR  
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。 E_]L8UC;m  
我们来写个简单的。 .v G_\-@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L)JpMf0  
对于函数对象类的版本: .w^M?}dx  
/u{ 9UR[g  
template < typename Func > ymSGB`CP  
struct functor_trait A.m#wY8  
  { .4A4\-Cqe  
typedef typename Func::result_type result_type; Ub%+8 M  
} ; C)/uX5  
对于无参数函数的版本: Wq8Uq}~_g  
7f_4qb8  
template < typename Ret > 8'?V5.6?|~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W'6~`t  
  { e!b?SmNN  
typedef Ret result_type; /|Za[  
} ; EZ*FGt6(  
对于单参数函数的版本: A@#9X'C$^  
O.CRF-` t  
template < typename Ret, typename V1 > "| V{@)!t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _, /m  
  { /o#!9H   
typedef Ret result_type; $A)i}M;uK  
} ; w~QUG^0Fx  
对于双参数函数的版本: 7%L%dyN  
lq=| =  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fD#|C~:=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :; \>jxA  
  { a(s}Ec${Z  
typedef Ret result_type; _Dl!iV05:  
} ; e~jw YImA  
等等。。。 'WkDp a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy di}YHMTx  
:)X?ML?  
template < typename Func > q[1:h  
struct func_return \2)a.2mAz  
  { Gd1%6}<~  
template < typename T > Z{7lyEzBg  
  struct result_1 ;AK;%  
  { 4(Gs$QkSo|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h" cLZM:6  
} ; :ak D  
Es6b~ #  
template < typename T1, typename T2 > c%w@-n`  
  struct result_2 DesvnV'{`  
  { %m1k^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c%c/mata?  
} ;  (-DA%  
} ; (nfra,'  
\9dSI  
+J3 0OT8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }2-<}m9}  
O= PFr"  
template < typename Func, typename aPicker > #+p30?r0y  
class binder_1 Lzu;"#pw  
  { |BhfW O8p  
Func fn; YG$2ySkDhE  
aPicker pk; Z W` Ur>  
public : VQV7W  
EL $"MT}p  
template < typename T > saQA:W;  
  struct result_1 p"f=[awp  
  { -q\5)nY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4Waot  
} ; ^:W.R7|  
%Uybp  
template < typename T1, typename T2 > gE%{#&*  
  struct result_2 ik02Q,J  
  { =( b;Cow  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; betN-n-  
} ; ) \Mwv&k1  
K[Bq,nPo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @54,I  
X~t]qT  
template < typename T > XH&Fn+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =A&x d"  
  { /WXy!W30<  
  return fn(pk(t)); FU/yJy  
} " ,&#9  
template < typename T1, typename T2 > Va,M9)F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CPc<!CC  
  { Bi2be$nV  
  return fn(pk(t1, t2)); ;%P$q9 *C  
} +hL+3`TD#H  
} ; "f\2/4EIl  
zq -"jpZG  
{^gb S  
一目了然不是么? iaBy/!i  
最后实现bind *F/uAI^)  
B MU@J  
0:UK)t)3I  
template < typename Func, typename aPicker > =0 W`tx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?n)r1m  
  { rBLkowDP*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6=o@X  
} f)hs>F  
'0x`Oh&PK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &P{  
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。 /l_ $1<c  
_l,?Y;OF  
十一. phoenix c\~H_ ~F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bA\TuB  
Q/r0p>  
for_each(v.begin(), v.end(), }ny ,Nl  
( L'=2Uk#.D  
do_ ?P4@U9i  
[ -IhFPjQ  
  cout << _1 <<   " , " $~c?qU  
] 3?I^D /K^  
.while_( -- _1), x' *,~u  
cout << var( " \n " ) +F q`I2l|  
) yo*c& >  
); MN\/F4Io  
g/,fjM_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 33x3zEUt6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor H pXMPHd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A3ad9?LR[R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FSv')`}  
a6=mE?JTB  
|,M&ks  
template < typename Cond, typename Actor > r*]0PQ{?  
class do_while 86O"w*9  
  { s mub> V  
Cond cd; ?6.vd]oNO  
Actor act; }T%;G /W  
public : w#[Ul9=?6  
template < typename T > 1BQTvUAA  
  struct result_1 ! {lcF%  
  { 2%\Nq:; T  
  typedef int result_type; Jhu<^pjs  
} ; *9)7.} uY  
'Y3>+7bI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _.0c~\VA  
3n9$qr= '  
template < typename T > EJY[M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E 5}T_~-{  
  { @-~YQ@08`  
  do en>d  T  
    { [^t"Hf  
  act(t); ^57[&{MuBF  
  } AfW63;kH  
  while (cd(t)); 8=ubMqr[  
  return   0 ;  !J!zi  
} pgz3d{]ua  
} ; I!lzOg4~  
 SzkF-yRd  
s`F v!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lM Gz"cym  
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。 J411bIxD+q  
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。 hk4f)z  
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。 ?cdSZ'49[  
下面就是产生这个functor的类: ep<Ad  
vai.",b=n6  
{;^boo q  
template < typename Actor > Us.yKAHPV  
class do_while_actor `Yp\.K z  
  { ERQ a,h/  
Actor act; $+Ke$fq.>  
public : E (tdL,m'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g(<02t!OT=  
m3XL;1y:a  
template < typename Cond > B#o(21s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Dr6"~5~9w  
} ; OO_{ o  
LA$uD?YA  
3P Twpq1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0K7]<\)  
最后,是那个do_ pVn 6>\xa  
f]"][!e!,  
oQ~Q?o]Ri  
class do_while_invoker ,R0@`t1 p  
  { 8h9t8?  
public : a*&P>Lwe7&  
template < typename Actor > 6"WR}S0o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A=|LMJMWR  
  { l;U9dO}/[  
  return do_while_actor < Actor > (act); JGt4B  
} V`~$| K[  
} do_; vq_W zxaG  
K,tmh1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R?+Eo(0q,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eJ)Bs20Q  
最后来说说怎么处理break和continue >=^g%K$L6J  
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。 Mo &Ia6^  
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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