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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m3&b)O7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \]dvwN3x  
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, .SNg2.  
 }_7  
9o3?  
l 3 jlKB  
  class filler ktp<o.f[  
  { )#`&[9d-  
public : *55unc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0ZZ Wj%  
} ; iqN?'8  
ksUF(lYk  
x+DecO2  
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: OGG9f??  
s .+`"rK  
U~M!T#\s  
Gi*_ &  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wv ~&Qh}  
$ ?|;w,%I  
/!`xqG#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ud"Kko Rt  
Ka<J* k3  
^MG"n7)X  
0sB[]E|7[s  
二. 战前分析 jdx T662q  
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。 xJA{Hws  
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 !/=.~B  
i?7 ?I  
LC\U6J't1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [ugr<[6  
  /* --------------------------------------------- */ |IS$Om  
vector < int *> vp( 10 ); EBr?>hl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aM(x--UR=  
/* --------------------------------------------- */ +d(|Jid  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RaP,dR+P  
/* --------------------------------------------- */ G.PRPl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BfD&e`KI  
  /* --------------------------------------------- */ xErb11  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Cl{Ar8d}  
/* --------------------------------------------- */ qwO@>wQ}~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NFR>[L V  
I0!]J{  
dP`B9>r  
W!Fc60>p@f  
看了之后,我们可以思考一些问题: n|KYcU#  
1._1, _2是什么? vo%"(!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 L0GQH;Y,h  
2._1 = 1是在做什么? nd7g8P9p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  Lw%_xRn)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3rjKwh7  
 qI${7  
mrr~#Bb>  
三. 动工 4u"Bll  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: beSU[  
p@[ fZj  
'$?!>HN4  
KSHq0A6/q%  
template < typename T > -4P `:bF  
class assignment 5$+ssR_?k  
  { ]}p<P):hO  
T value; F\L!.B  
public : QodWUbi'&  
assignment( const T & v) : value(v) {} lk[Y6yE  
template < typename T2 > 51y#A Q@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  K[LuvS  
} ; 1j:aGj>{  
;{q*  
_(I6o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P;mp)1C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -;J6S  
S!+>{JyQ  
M.r7^9P  
&I[` .:NJ  
  class holder 2#r4dr0  
  { k ~ByICE  
public : T~(Sc'8  
template < typename T > 9dBxCdpu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X2rKH$<g  
  { 7GWOJ^)  
  return assignment < T > (t); S2_(lS+R  
} m[74p  
} ; nw0#gDI|  
M +r!63T  
^|]Dg &N.  
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: q!?*M?Oz  
2\QsF,@`YU  
  static holder _1; _lFw1pa#\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oPM*VTMA  
8/BMFRJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kFV, Fg  
而不用手动写一个函数对象。 y& 1@d+Lf  
{svo!pN:  
0FgF,  
$2L6:&.P,  
四. 问题分析 kuV7nsXiQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 fyA-*)oHv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Fu tS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *{!Y_FrL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %kjG[C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p2{7+m  
X["xC3 i  
五. 问题1:一致性 (Y@T5-!D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Qop,~yK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -6HwG fU  
JHt U"  
struct holder ;54NQB3L  
  { \`2'W1O  
  // g-~ _gt7  
  template < typename T > oDz|%N2s|  
T &   operator ()( const T & r) const K+F"VW*?  
  { yJq<&g  
  return (T & )r; _>R aw  
} JXJ+lZmsz  
} ; o:Kw<z,$H  
=${.*,o  
这样的话assignment也必须相应改动: Oq.ss!/z  
=D$ED^W  
template < typename Left, typename Right > K{ar)_V/  
class assignment {V6pC  
  { <v0`r2^S{-  
Left l; \PE;R.v_:  
Right r; ZEI,9`t!  
public : zw+aZDcV(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (|^m9v0:  
template < typename T2 > r+Ki`HD%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =lJ ?yuc  
} ; @M"gEeI9  
j-ej7  
同时,holder的operator=也需要改动: WSHPh hM  
!} TsFa  
template < typename T > "9s_[e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2; ^ME\  
  { D|9+:Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &Pr\n&9A  
} :82h GU  
kCTf>sJe  
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。 b4_0XmL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GkJcd;  
tz@MZs09  
return l(rhs) = r; *XTd9E^tXq  
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。 f(5(V %  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lDYgt UKG  
GF ux?8A:%  
template < typename Tp > rz"$zc.)  
class constant_t sE"s!s/  
  { 1Nt &+o  
  const Tp t; o&q>[c  
public : 92DM1~ *  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0\%g@j-aD  
template < typename T > ^AP8T8v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .hat!Tt9  
  { lME>U_E  
  return t; &$ h~Q  
} P"vrYom  
} ; KMRPleF  
]b4IO4T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |u&cN-}C d  
下面就可以修改holder的operator=了 {6'X z  
zU?O)w1'  
template < typename T > P3_.U8g$r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [C "\]LiX  
  { %T/@/,7h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,'X"(tpu@  
} X NJ4T]><  
q\Y4vWg  
同时也要修改assignment的operator() $m4-^=  
75^6?#GS  
template < typename T2 > A'|!O:s   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5f-b>=02  
现在代码看起来就很一致了。 =c[tHf  
OR <+y~Rv  
六. 问题2:链式操作 5>x_G#W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `S {&gl  
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。 S&-K!XyJ  
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。 |mb2<!ag{  
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。 Ww7Ya]b.k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qLN\%}69/  
J Wn26,  
template < typename T > "z~ba>,-\  
struct result_1 !/zRw-q3B  
  { = S&`~+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $T'!??|IF  
} ; >fPo_@O  
y0* rY  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8|a./%gixs  
* DL7p8  
template < typename T > aLO^>",  
struct   ref VeoG[Jl  
  { m#7(<#  
typedef T & reference; 7;'33Bm*  
} ; isQ(O  
template < typename T > Rr )+M3'  
struct   ref < T &>  F!omkN  
  { z|l*5@p  
typedef T & reference; h!EA;2yGKa  
} ; {0zn~+  
1\.$=N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X\|!  
+&EXTZ@o  
template < typename T > gAqK)@8-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -3I3 X  
  { M([#Py9h  
  return l(t) = r(t); NTg@UT <  
} \CbJU  
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。 ahB qYA K9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tXD$HeBB?  
pfA6?tP`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 K5""%O+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P]_d;\ !"v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u;#]eUk9}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i|YS>Pw~j  
最后的布局是: _X6'u J  
                Add qWt}8_"  
              /   \ :+rGBkw1m  
            Divide   5 wp[Ug2;G  
            /   \ 7e/+C{3v  
          _1     3 c0!.ei  
似乎一切都解决了?不。 D #ddx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N.F5)04  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #YUaM<O  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5j%G7.S\  
 C0rf  
template < typename Right > ; * [:~5Wc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d:H'[l.F%  
Right & rt) const nla6QlFYn*  
  { 4zug9kFK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vqf$("  
} gL;Kie6Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YIU3}sJ!  
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。 W :w~ M'o  
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。 5=dL`  
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。 3r\8v`^>  
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。 ab0 Sx  
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? OMGggg  
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: 8~sP{V%  
vDy&sgS$<  
template < class Action > M[uWX=  
class picker : public Action f0<zK !  
  { O 4 !$  
public : J 3!~e+wn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D}-.<  
  // all the operator overloaded 'sNZFB#  
} ; u8e_Lqx?  
tAX* CMW  
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。 8fR(y~_gF  
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: k[=qx{Osx%  
9KSi-2?H  
template < typename Right > \-<BUG]=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NnZW@ln"|  
  { xO$P C,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }5o?7} ?  
} 8h )XULs2  
?ukw6T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^?z%f_ri  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 QFh1sb)]d)  
t=_^$M,yr  
template < typename T >   struct picker_maker c]=2>ov)hR  
  { `:/'")+@v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \l+v,ELX=  
} ; Cu"Cpt[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =:W2NN'  
  { 8^mE<  
typedef picker < T > result; 0D-`>_  
} ; jU,Xlgz(A  
~zp8%lEe  
下面总的结构就有了: LZ*8YNp1'  
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。 _1" ecaA  
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。 nhI+xqfn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Uj@th  
至此链式操作完美实现。 RNIXQns-=S  
[K{{P|(q  
[m~J6WB  
七. 问题3 gLiJ&H  
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。 "gJ?LojB<  
X -pbSq~5  
template < typename T1, typename T2 > "CJVtO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z~'t'.=z  
  { uo F.f$%"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +ikSa8)*i  
} /qpSmRL  
rb?7i&-  
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: 'K[ml ?_  
}$6L]   
template < typename T1, typename T2 > d\z6Ob"t  
struct result_2 =~^b  
  { |}"YUk^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XcR=4q|7  
} ; [-~pDkf:  
LG}{ibB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0cG'37[  
这个差事就留给了holder自己。  *7m lH  
    {DO9%ej)  
">V&{a-C4  
template < int Order > .jrNi=BP*  
class holder; J,W<ha*  
template <> zAgX{$/Fg  
class holder < 1 > #~0Nk6*u  
  { Z)!8a$M~  
public : I{Du/"r#  
template < typename T > 5K vp%   
  struct result_1 +VwQ=[y]  
  { -cqE^qAdX  
  typedef T & result; MU<(O}  
} ; $5nMD=   
template < typename T1, typename T2 > vPkLG*d 8  
  struct result_2 F^,:p.ihm<  
  { \w9}O2lL  
  typedef T1 & result; {16a P  
} ; l 9K`+c+t  
template < typename T > S-t#d7'B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `}X3f#eO&  
  { f*k7 @[rSv  
  return (T & )r; k4+vI1Cs  
} 6w.E Sm  
template < typename T1, typename T2 > $6"sRI6u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \gA!)q.;  
  { --h\tj\U  
  return (T1 & )r1; *'@O o  
} =Rd`"]Mnfb  
} ; 9QQ XB-  
(/y8KG 3  
template <> <kB:`&X<\  
class holder < 2 > ^*.[b  
  { v h,(]t  
public : d/_D|ivZ=  
template < typename T > ;|Cd q  
  struct result_1 ?N kKDvv  
  { \Qml~?$@lH  
  typedef T & result; *_D/_Rp7  
} ; }`R,C~-|^  
template < typename T1, typename T2 > R"ON5,E  
  struct result_2  _a09;C  
  { <AgB"y@  
  typedef T2 & result; MQ,K%_m8  
} ; fPe S;  
template < typename T > $6Ma{rC|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,gV#x7IW  
  { Q68~D.V%r  
  return (T & )r; h'y"`k -  
} v[L+PD U  
template < typename T1, typename T2 > w/@ZPBRo]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mTe3%( LD  
  { j!+jLm!l  
  return (T2 & )r2; -YNpHd/;,  
} !MoAga_ j  
} ; }c G)$E  
\,S |>CPQ  
aM5]cc%  
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> >。 Ysm RY=3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bjVk9XvH6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?:r?K|Ku  
Y0(4]X \ey  
return l(i, j) = r(i, j); e!6yxL*[@[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $RDlM  
"B'c;0 @q  
  return ( int & )i; r<!hEWO>v  
  return ( int & )j; TcZ.5Oe6h#  
最后执行i = j; 7z? ;z<VJ  
可见,参数被正确的选择了。 Gz&}OO  
y:)^*2GA-B  
V$ZclV2:Ih  
8 a]'G)(ts  
I>?oVY6M@u  
八. 中期总结 W&5/1``u\  
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: q7 PCMe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 : UeK0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SKC;@?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pU_3Z3CeE  
bK:U:vpYm  
,rMDGZm?  
^PEw#.WG  
y#Dh)~|k  
U:8[%a  
九. 简化 4Y(@ KUb  
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。 L-+g`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nI6 gd%C  
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: s4bV0k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SIp)&  
  +-*/&|^等 |Gic79b  
2. 返回引用。 }{R*pmv$bN  
  =,各种复合赋值等 |gE1P/%k  
3. 返回固定类型。 4&W?: =H2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9gg{i6  
4. 原样返回。 *}\M!u{J  
  operator, 6*i **  
5. 返回解引用的类型。 UDEGQ^)Xz|  
  operator*(单目) uHU@j(&c  
6. 返回地址。 O cL7] b0  
  operator&(单目) %j tUbBN  
7. 下表访问返回类型。 <>6j>w_|  
  operator[] @HS*%N"*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i}vJI}S.$  
  operator<<和operator>> Q]9$dr=Kk0  
;TL.QN/l  
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。 nL 5tHz:e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h'"m,(a   
T#B#q1/  
template < typename Left > Z1 Nep !  
struct value_return JY  
  { (fpz",[  
template < typename T > 0j@mzd2  
  struct result_1 4<Vi`X7[F  
  { e(7#>O%1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j*>J1M3E  
} ; kG D_w  
-$8ew+  
template < typename T1, typename T2 > =\6)B{#T  
  struct result_2  Qxz[  
  { s!(R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t9`{^<LH  
} ; pX%:XpC!h  
} ; }r,M (Zr  
 rDFrreQP  
G!j9D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ox&5} &\  
NQqw|3  
下面我们来剥离functor中的operator() .RpJZ[E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7.29'  
u[)X="-e#  
return l(t) op r(t) r<0E[ ~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r(r(&NU  
return op l(t) )=f}vHg$  
return op l(t1, t2) m%L!eR  
return l(t) op _%Z.Re  
return l(t1, t2) op htB7 j(  
return l(t)[r(t)] -jJhiaJ$<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v_zt$bf{Y  
{($bz T7c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: z)T-<zWO;  
单目: return f(l(t), r(t)); yx8G9SO?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e_b,{l#  
双目: return f(l(t)); Rs=Fcvl  
return f(l(t1, t2)); P8m0]T.&x  
下面就是f的实现,以operator/为例 o(ow{S@=4  
xVPSL#>  
struct meta_divide OH@"]Nc~  
  { [#GBn0BG)  
template < typename T1, typename T2 > p8,=K<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &6\&McmkX  
  { L$=R/l  
  return t1 / t2; I7vP*YE 7F  
} PzPNvV/o  
} ; wKpGJ& {  
.6gx|V+  
这个工作可以让宏来做: K#A&  
<~m qb=qA$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \ZRII<k5)  
template < typename T1, typename T2 > \ [6TI_U~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \>S.nW  
以后可以直接用 b=Nsz$[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jN+`V)p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ZJ{DW4#t  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '`upSJ;e  
`&NFl'l1C  
B <s+I#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \!-]$&,j4  
&m5^ YN$b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2M+RA}dX  
class unary_op : public Rettype eSoX|2g  
  { TU?n;h#TZ  
    Left l; &3/`cl[+  
public : <uIPv Zsx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q<\r}1Dm  
}F1Asn  
template < typename T > No\#N/1@P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IG0_  
      { xLIyh7$t  
      return FuncType::execute(l(t)); HV!P]82Pa  
    } V.3#O^S  
<@`K^g;W  
    template < typename T1, typename T2 > q"Bd-?9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !& c%!*  
      { -rsS_[$2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;2h"YU-b  
    } [vtDtwL  
} ; p3fV w]N  
,dba:D= l  
rKPsv*w  
同样还可以申明一个binary_op JK)|a@BtOT  
'_g&!zi8~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e77s?WxbK  
class binary_op : public Rettype 6Hc25NuQZ  
  { p,WBF  
    Left l; M/V"Ke"N  
Right r; b c .Vy  
public : NO*~C',cI/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /_fZ2$/  
jM*wm~4>@  
template < typename T > .WOF:Nu4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FIn)O-<  
      { k'$7RjCu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~l+~MB  
    } ]Gl_L7u`  
}J5iY0  
    template < typename T1, typename T2 > ;Xidv9c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gT0BkwIV  
      { }dWq=)*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ToXki,  
    } $Bs {u=+w  
} ; kT"Kyd  
0 yuW*z  
kt["m.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #xQr<p$L6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YkniiB[/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ND>r#(_\  
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。 X[PZg{   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i+S) K  
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。。。 !'&n -Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4W#vP  
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) Q@<S[Qh[.  
下面是修改过的unary_op \]2]/=2tLd  
OwH81#   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jr /pj?  
class unary_op ;CmS ~K:  
  { a!< 8\vzg  
Left l; E_])E`BJ  
  ES.fOdx  
public : mKL<<L [  
#h8Sq~0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kb{]>3Y"  
K]s[5  
template < typename T > u09:Z{tL;@  
  struct result_1 {mZC$U'  
  { "$ Y_UJT7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [E!oQVY  
} ; `e}bdj  
C&*oI =6  
template < typename T1, typename T2 > b\vKJ2  
  struct result_2 "a ueL/dgN  
  { Z~oo;xE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4)h]MOZ  
} ; P9^-6;'Y  
u frW\X  
template < typename T1, typename T2 > -Zf@VW,NI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TcjEcMw,  
  { &]e'KdXF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m?pstuUK(  
} 66/3|83Z  
< Z{HX[y  
template < typename T > - }7e:!.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /y _O 4  
  { Vr6@> @SC  
  return OpClass::execute(lt(t)); hAYTj0GZ  
} A+SE91m  
WG6FQAo^8  
} ; \ e\?I9  
0E,8R{e  
4L ;% h  
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 !c}O5TI|#  
好啦,现在才真正完美了。 i]Fp..`v~  
现在在picker里面就可以这么添加了: (]0%}$Fo  
"U!AlZ`g  
template < typename Right > iF-6Y0~8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M9V q -U18  
  { t]y D-3'l&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C\/xl#e<@  
} Kqp(%8mf  
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。 ? WF/|/  
?o oe'V@  
bvv|;6  
GNXHM*~  
Bg&i63XL$$  
十. bind c_-drS  
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。 4{hps.$?~  
先来分析一下一段例子 bSfpbo4(  
}Mf!-g  
|zQ4u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ap&?r`Tu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mz @T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eoai(&o0$  
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。 ~%^ tB  
我们来写个简单的。 p[hZ@f(z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HG+%HUO$  
对于函数对象类的版本: AvdXEY(-  
b4E:Wn9x  
template < typename Func > u=/{cOJI6  
struct functor_trait z.GMqW%B  
  { N['qgO/  
typedef typename Func::result_type result_type; \ ^ZlG.  
} ; tNGp\~  
对于无参数函数的版本: `8^TTQ  
Pa{%\dsv  
template < typename Ret > O-LO/*5MI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Min ^>  
  { B$b +Ymu  
typedef Ret result_type; *a58ZI@  
} ; .Xce9C0SW  
对于单参数函数的版本: ppZDGpp  
1+9W+$=h2  
template < typename Ret, typename V1 > BRlT7grgq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m=}B,']O  
  { :^kZ.6Q@  
typedef Ret result_type; _9=Yvc=  
} ; Ag&0wN+jTM  
对于双参数函数的版本: UD8op]>L  
h{AII  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cm?\ -[cV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?,& tNP{jq  
  { N'g>MBdI  
typedef Ret result_type; bsB*533  
} ; 95YL]3V  
等等。。。 ]`kmjn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dR"@`  
kg'o&^/=  
template < typename Func > Fxm$9(Y  
struct func_return t0IEaj75c  
  { %d?cP}V  
template < typename T > S" xKL{5  
  struct result_1 a'2$nbp}  
  { ynE)Xdh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m^b Nuo  
} ; sOU1n  
h&--,A >  
template < typename T1, typename T2 > P*I}yPeb  
  struct result_2 &ge "x{,?  
  { (H ->IV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f}x.jxY?  
} ; V+VkY3  
} ; T~Gvp0r}h  
wS%Q<uK  
%`&2+\`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T[j#M+p  
8C67{^`::  
template < typename Func, typename aPicker > nv@8tdrc  
class binder_1 )?X-(4  
  { J/[=p<I)  
Func fn; Jo@|"cE=  
aPicker pk; U$_xUG  
public : EUN81F?  
DV<` K$ET  
template < typename T > gqu?o&>9  
  struct result_1 4}4Pyjh  
  { 2T V X)q<\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SjwyLc  
} ; .HkL2m  
K':K{ee>  
template < typename T1, typename T2 > bO'Sgc[]  
  struct result_2 f"qga/  
  { o1FF"tLkN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D"ND+*Q [X  
} ; ^eR%N8Z  
dIRm q+d^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rdJ d#S  
}M3fmAP}  
template < typename T > XgLL!5`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q 4f/Z  
  { /4` 0?/V  
  return fn(pk(t)); FE2f'e  
} ?q; Fp  
template < typename T1, typename T2 > rzh#CnL3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^xij{W`|  
  { >i5acuth  
  return fn(pk(t1, t2)); rmE"rf  
} 1Dv R[Lx%  
} ; { T-'t/0e(  
o[cV1G  
)0Me?BRp  
一目了然不是么? 0IfKJ*]M  
最后实现bind a^=-Mp  
? P( ZA  
uoXAQ6k  
template < typename Func, typename aPicker > !!`!|w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O }(VlR2  
  { +TQ47Z c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (Nx;0"5IX  
} +eX@U;J,g  
> 3&: 5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L (khAmm  
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。 Qt/8r*Oe  
-eN\ !  
十一. phoenix 1;mW,l'`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U5He?  
T)Y=zIQ1]7  
for_each(v.begin(), v.end(), AiK  
( `~ * @q!  
do_ I+dbZBX  
[ ?_Q/}@`  
  cout << _1 <<   " , " DBCK2PlJ  
] \l.-eu'O  
.while_( -- _1), %"af748!+D  
cout << var( " \n " ) v0YG,)_  
) 1f8GW  
); 5<ux6,E1{  
T9u<p=p  
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: E[bd@[N 8  
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 ;\\@q"n%<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FDv+*sZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m/qbRk68s  
Ie4hhW  
d\FJFMW*9  
template < typename Cond, typename Actor > {FG|\nPw  
class do_while Ce")[<:  
  { ,i,q!M{-  
Cond cd; * C6a?]  
Actor act; IrWD%/$H  
public : ea 00\  
template < typename T > LJ(1RK GCz  
  struct result_1 mUz\ra;z  
  { *L'>U[Pl7  
  typedef int result_type; hwI Mn33  
} ; _!?Hu/zo  
~DsECnD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IW% |G  
U=o"32n+  
template < typename T > (Gw,2 -A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W!"}E%zx   
  { 0sh/|`\  
  do }QsZ:J.  
    { ?&^?-S% p  
  act(t); !grVR157P  
  } Xe^Cn R  
  while (cd(t)); YTjkPj:  
  return   0 ; jOyvDY9\  
} Ii^5\v|C  
} ; + \{&2a?  
if]Noe  
<6G1 1-K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VT.;:Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !xKJE:4/,m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _` [h,=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 q9^  
下面就是产生这个functor的类: A;O~#Chvd  
,.o<no  
8l"O(B'#Z  
template < typename Actor > F5 ]C{  
class do_while_actor 2]c {P\  
  { !!:LJ  
Actor act; B: \Uw|Mf  
public : _"%B7FK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nWvuaQ0}  
7 uarh!  
template < typename Cond > Go&D[#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6y5A"-  
} ; SgEBh  
;=< ^0hxer  
w?,M}=vg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \i[BP  
最后,是那个do_ '/I:^9  
 P N*JR  
7 ua6l[c  
class do_while_invoker oiH|uIsqR  
  { 4TwQO$C  
public : RuG-{NF{F  
template < typename Actor > P &)1Rka  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oQ7]= |  
  { k5&bq2)I  
  return do_while_actor < Actor > (act); =]>NDWqpHN  
} =ORf%f5"'  
} do_; ItX5JV)  
s6 }X t=j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3[XQR8o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K$ v"Uk  
最后来说说怎么处理break和continue do-c1;M  
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。 ZE `lr+_Y  
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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