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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l3N '@GO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -[}AhNYK  
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, q"0_Px9P  
^Ycn&`s  
v`&>m '  
4D)M_O  
  class filler +OaBA>Jh9  
  { gY {/)"  
public : U_sM==~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O-(gkE  
} ; 7hlzuZob+y  
K?@x'q1  
sjy/[.4-  
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: @HQqHO&N  
Esdv+f}4;  
xey?.2K1A  
* `3+x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L_5o7~`0  
yk0^m/=C(  
T_j0*A $  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @{@DGc  
~Dbu;cqR@  
RPw1i*  
\2Yo*jE}  
二. 战前分析 a|-B#S  
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。 V~7Oa2'#B  
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 wBCBZs$H  
^tL]QE?|  
8vx#QU8E/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F;ELsg  
  /* --------------------------------------------- */ ~? n)/i("  
vector < int *> vp( 10 ); i4<n#]1!t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !-Uq#Ea0/  
/* --------------------------------------------- */ H2{&da@D5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zB8J|uG  
/* --------------------------------------------- */ LIRL`xU7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); , }B{)  
  /* --------------------------------------------- */ YeI|&FMX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o4H'  
/* --------------------------------------------- */ ._p^0UxT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9gFfbvd  
5Z_aN|Xn  
R:y u  
Q"k #eEA  
看了之后,我们可以思考一些问题: .-:@+=(  
1._1, _2是什么? _#yd0E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Of;$ VK'  
2._1 = 1是在做什么? 6$G@>QCBS  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z8:'_#^@a[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )U+&XjK  
:+<GJj_d+  
~>u u1[ /  
三. 动工 i9^m;Y)^I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a/Cc.s   
F~l:W QAj  
5XZ\7Z|  
m^;A]0h+  
template < typename T > 6C- !^8[f  
class assignment T# 3`&[  
  { /mQ9} E4X  
T value; s;,ulME  
public : YH3[Jvzf4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9u1Fk'cxG,  
template < typename T2 > yHmNO*(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `aM8L  
} ; #{~3bgY  
gcF V$  
;m}o$`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Lu[xoQ~I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lj %k/u  
?mh0^G  
M5{vYk>,1Q  
+IM6 GeH  
  class holder XBos ^Q  
  { 71G00@&w9D  
public : TnLblkX  
template < typename T > 0E`6g6xMS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &Ui&2 EW  
  { e ls&_BPE  
  return assignment < T > (t); yHxi^D]  
} *cc|(EM  
} ; 3&Fqd  
pJ_>^i=  
Cgn@@P5ZC  
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: oI9-jW  
1A{iUddR  
  static holder _1; QW>(LGG=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h<FEe~  
[zhcb+^5l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O;RNmiVoq  
而不用手动写一个函数对象。 ; Rd\yAG  
8zH/a   
UpqDGd7M  
{ud^+I&  
四. 问题分析 $F~hL?"?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ffr6P }I  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 n$jf($*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,CjJO -  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Op ;){JT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fZt3cE\  
&:Sb$+z  
五. 问题1:一致性 23gJD8i8  
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?| ?`Som_vKO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l( ?Yx  
EhHW`  
struct holder OuU]A[r  
  { ?r}!d2:dX  
  // E']Gh  
  template < typename T > i ,g<y  
T &   operator ()( const T & r) const 6| {uZNz  
  { ATf{;S}  
  return (T & )r; W'<cAg?  
} -O>*` O>M  
} ; 2O)2#N  
ii]'XBSVd  
这样的话assignment也必须相应改动: l|K`'YS!<{  
ZUUfn~ORc  
template < typename Left, typename Right > {bPcr hB  
class assignment -cnlj  
  { l%9nA.M'  
Left l; b}jLI_R{  
Right r; U-GV^j  
public : ^1NtvQe@Y\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |cq%eN  
template < typename T2 > AZadNuL/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T#w *5Qf  
} ; d^jIsE`  
]<\; -i)  
同时,holder的operator=也需要改动: Ow7I`#P  
>zWVM1\\j  
template < typename T > POvpaPAZ<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kEs=N(  
  { *oz=k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0!,)7  
} .j0]hn]  
{T[/B"QZG  
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。 rCO:39L-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "rI By  
n)rF!a  
return l(rhs) = r; =AJ I3 'x  
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。 2 -M]!x)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JPTVZ  
AAt<{  
template < typename Tp > ld*RL:G  
class constant_t Kq`"}&0b\  
  { !T 3 Esv  
  const Tp t; S+C^7# lT  
public : to*<W,I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U[8Cg  
template < typename T > CQNt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @7 *Ag~MRb  
  { er0ClvB  
  return t; A4W61f  
} v]HiG_C  
} ; `;R|SyrX  
-/ #tQ~{gs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <ArP_! `3  
下面就可以修改holder的operator=了 C&ivjFf  
v`$9;9  
template < typename T > WtTwY8HC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X*'-^WM6  
  { ~ ]q^Akq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'E,Bl]8C5  
} kM\O2 ay  
tEl4 !v A  
同时也要修改assignment的operator() k&P_ c  
GX lFS#`  
template < typename T2 > 'yM)>]u"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -j_J 1P0,  
现在代码看起来就很一致了。 8}W06k>)%  
:1wMGk  
六. 问题2:链式操作 #YSUPO%F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s:/.:e_PU  
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。 , eZL&n  
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。 2;`"B|-T  
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。 ]-aeoa#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oa?eK  
:[N[D#/z  
template < typename T > [y T4n.f  
struct result_1 bMD'teJ  
  { ^9UF Pij"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HYPFe|t/  
} ; +B@NSEy/+  
TPds)osZT  
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: )Oz( <vxw  
K5)G+Id*  
template < typename T > <z|? C  
struct   ref FZ/l T-"  
  { tH"SOGfSt  
typedef T & reference; `8TM<az-L  
} ; $E4W{ad2jW  
template < typename T > K,}"v ;||  
struct   ref < T &> sHrpBm&O4  
  { (;a O%  
typedef T & reference; J7.bFW'  
} ; 1h+!<c q  
GfU+'k;9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G1~|$X@@  
k[ Iwxl;/  
template < typename T > 8Db~OYVJG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bhSpSul  
  { z[S,hD\w  
  return l(t) = r(t); \wNn c"  
} t{>66jm\R  
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。 c+G: bb%p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 685o1c|  
38Z"9  
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 =3oz74O[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7-ba-[t#A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9VN@M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?4Z0)%6  
最后的布局是: jl2nRo  
                Add FV$= l %  
              /   \ tb0XXE E  
            Divide   5 ]+ ':=&+:  
            /   \ );z}T0C  
          _1     3 %MP s}B  
似乎一切都解决了?不。 #Y}Hh7.<  
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。 .tN)H1.:B  
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。 im+2)9f  
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: _'H<zZo  
S53%*7K.  
template < typename Right > ["Q8`vV0WO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J5Fg]O*  
Right & rt) const '{cN~A2b4  
  { dtM@iDljj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #G.3a]p}"  
} 2a=WT`xf ?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7 Nwi\#o  
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。 0v0Y( Mo@  
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。 vEzzdDwi6  
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。 jD^L<  
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。 9v cUo?/  
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? |k/;.  
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: ]QT0sGl  
;*W]]4fy  
template < class Action > \-s) D#Y;r  
class picker : public Action R~ w(]  
  { [l#WS  
public : B@zJ\Ir[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R[&lk~a{=  
  // all the operator overloaded 4!k={Pd  
} ; fe37T@  
EkSTN  
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。 Lf0Hz")  
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: y-n\;d>[(  
}aNiO85  
template < typename Right > 38q@4U=aiw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,uKvE`H  
  { &{]%=stI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @su{Uno8/  
} qfSoF|  
{sm={q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d BlOU.B  
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。 U*&ZQw  
{yb\p9q{Yo  
template < typename T >   struct picker_maker YRp\#pVnZ  
  { J82{PfQ"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~2H7_+.#  
} ; Jl]]nO BQ/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kmc9P&  
  { Q"hI!PO+  
typedef picker < T > result; [V)sCAW  
} ; h{* O9O<  
p fBO5Ys  
下面总的结构就有了: _kY5 6  
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。 zi?'3T%Ie  
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。 3yKI2en"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AVyZ#`,  
至此链式操作完美实现。 MW`a>'0t?  
/ a$+EQ$  
D`t e|K5  
七. 问题3 rmMO-!s  
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。 Yip9K[  
>|Jw,,uf  
template < typename T1, typename T2 > 4|$D.`Wu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0[1 !K&(L  
  { 3-mw-;.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +1)C&:  
} 9>i6oF]Oq  
L\Jl'r|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Pm1 " 0  
@Qs-A^.  
template < typename T1, typename T2 > 1=;QWb6  
struct result_2 m|]^f;7z  
  { D+SpSO7yg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :>X7(&j8  
} ; I }/Oi]jA6  
li%-9Jd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &16bZw  
这个差事就留给了holder自己。 MtYP3:  
    5pok%g  
"qj[[L Q  
template < int Order > `5 6QX'?  
class holder; )2FO+_K?T  
template <> tH'VV-!MZ  
class holder < 1 > vR)7qX}  
  { 6fV)8,F3  
public : w//w$}v  
template < typename T > Y=rr6/k  
  struct result_1 b}4/4Z.  
  { 4w z 6%  
  typedef T & result;  wi9|  
} ; Q jBCkx]g  
template < typename T1, typename T2 > Yjl0Pz .q  
  struct result_2 }-L@AC/\#  
  { 5{g9Wh[  
  typedef T1 & result; JG<3,>@%  
} ; /J+)P<_A  
template < typename T > @}?D<O8#"#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =N{eiJ.(p  
  { &tgvE6/V  
  return (T & )r; 2:N_c\Vi  
} q],R6GcVr  
template < typename T1, typename T2 > $McO'Bye{h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const btF%}<o)  
  { od}x7RI%m  
  return (T1 & )r1; O0{  
} YW{V4yW  
} ; AY;+Ws  
yy } 0_  
template <> Yy)a,clZ*$  
class holder < 2 > +lT]s#Fif  
  { S1zw'!O5  
public : U(N$6{i_  
template < typename T > f`,Hr?H  
  struct result_1 3rY /6{  
  { 4LjSDgA  
  typedef T & result; 5tU"|10m3  
} ; Rdg0WT*;j  
template < typename T1, typename T2 > | q16%6q  
  struct result_2 48g^~{T4O  
  { zsXH{atY  
  typedef T2 & result; ;0!Wd  
} ; arLl8G[  
template < typename T > L||yQH7n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E E|zY%  
  { i`aG  
  return (T & )r; OZ;E&IL  
} [T}]Ma*CS  
template < typename T1, typename T2 > `7%eA9*.m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N&ql(#r  
  { e-cb?.WU?  
  return (T2 & )r2; +@u C:3jM  
} 'D"K`Vw  
} ; gqD^Bs'VF  
aaug u.9  
i>Bi&azx  
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> >。 c;rp@_ULG?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *@arn Eu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~}0hN]*G  
K^vp(2  
return l(i, j) = r(i, j); iB3 +KR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f5b`gvCY,#  
pd>a6 lI`  
  return ( int & )i; ~R@m!'I k  
  return ( int & )j; :/[YY?pg-  
最后执行i = j; : |*,Lwvd  
可见,参数被正确的选择了。 sHTePEJ_h  
w52HN;Jm  
DYKV54\ue  
eAYW%a  
~`>26BWQz  
八. 中期总结 :z} _y&]  
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:  .02(O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =@KYA(D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FJ%R3N\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !bV(VRbu  
mYjiiql~  
iRwW>a3/  
KvJP(!{  
)]b@eGNGj  
K# i*9sM  
九. 简化 )~blx+\y  
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。 'Tf#S@o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "4k=(R?  
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: ckjVa\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %M)oHX1p  
  +-*/&|^等 Cb%.C;q  
2. 返回引用。 D@(M+u9/%  
  =,各种复合赋值等 ul=a\;3x#|  
3. 返回固定类型。 ?J@?,rZQ^V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x$5nLS2.  
4. 原样返回。 ;*4tVp,  
  operator, t6%xit+  
5. 返回解引用的类型。 dI ZTLb"a  
  operator*(单目) C3 b0`|5  
6. 返回地址。 mf]( 3ZL  
  operator&(单目) X\^& nLa  
7. 下表访问返回类型。 svq9@!go  
  operator[] M`C~6Mf+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #:vDBP05.m  
  operator<<和operator>> &^ 3~=$  
?` eYW 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。 9{UP)17  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ptWG@"j/b  
BtpjQNN  
template < typename Left > x:n9dm  
struct value_return  TCKI  
  { 2 .Eu+*UC  
template < typename T > kJvy<(iG  
  struct result_1 _czbUl  
  { O^R:_vb3I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gKs/T'PW  
} ; Q 9gFTLQ  
(:y,CsR}4  
template < typename T1, typename T2 > }Uwkef.Q  
  struct result_2 Z}K.^\S9  
  { ,+NE:_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tgvpf /cQ  
} ; bco[L@6G$  
} ; X6Nm!od'  
5<)gCHa  
43u PH1 )  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -l40)^ E}  
dp UdFuU"  
下面我们来剥离functor中的operator() "x.6W!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C{`^9J-  
2iR:*}5  
return l(t) op r(t) tJ h3$K\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v/aPiFlw  
return op l(t) KT lP:pB;  
return op l(t1, t2) *m| t =9E  
return l(t) op {+/ .5  
return l(t1, t2) op !rsa4t@ t  
return l(t)[r(t)] |?2 hml  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i!.I;@  
Wlr&g xZ  
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=K36a)  
单目: return f(l(t), r(t)); *< $c =  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); re ]Ste  
双目: return f(l(t)); _d\u!giy  
return f(l(t1, t2)); C"U[ b%  
下面就是f的实现,以operator/为例 rTP5-4  
HeT6Dv  
struct meta_divide /jjW/ lr  
  { Ere?d~8  
template < typename T1, typename T2 > /jZaU`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yUD_ w  
  { ~}7$uW0ol  
  return t1 / t2; }DDVGs[  
} r sX$fU8  
} ; TXd5v#_vo  
oeu|/\+HW  
这个工作可以让宏来做: -TK|Y"  
{8!ZKlB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {?@t/.4[W3  
template < typename T1, typename T2 > \ ;o-\.=l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (c(-E|u.  
以后可以直接用 )KaLSL>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wVvqw/j*f  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 P7'oXtW{o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) o27 3|*  
Q SHx]*)  
[l8V<*x%S9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 "<PoJPh  
6?1s`{yy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l)tTg+:  
class unary_op : public Rettype 9*}iBs  
  { &\J?[>EJ.  
    Left l; V-D}U$fw  
public : Sk6b`W7$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;mf4 U85  
=_$XP   
template < typename T > dN$ 1$B^k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a"0B?3*r46  
      { 4 [R8(U[g  
      return FuncType::execute(l(t)); RLYU\@kK?  
    } ZdE>C   
a)3O? Y  
    template < typename T1, typename T2 > Vl5SL{+D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _o@(wGeu#  
      { G$?|S@I,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4zo4H~@gk  
    } ~q0I7M  
} ; [,OJX N-4s  
W]@gQ (Ef  
'GEBxNH:  
同样还可以申明一个binary_op _u:>1]  
Qqd6.F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pP|,7c5  
class binary_op : public Rettype UJee&4C-y  
  { 82j'MgGP  
    Left l; !cq=)xR  
Right r; "C_T]%'Wm  
public : !Gln Q`T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5x*5|8  
t$U3|r  
template < typename T > nc3sty1`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ES^>[2Y  
      { ;j>*;Q`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0lX)Cl  
    } mgi,b2  
%v5)s(Yu  
    template < typename T1, typename T2 > lhLnygUk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *)MX%`Z}  
      { <lC]>L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V~/.Y&WN  
    } Sg-g^ dIN1  
} ; ,\BVV,  
IZv~[vi_  
8|1`Tn}o  
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 5;X {.2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c u\ls^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2{Wo-B,wt~  
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。 ~R :<Bw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7IA3q{P  
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。。。 V -q%r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E|pk.  
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) VLf g[*k  
下面是修改过的unary_op Q Oz9\,C  
6exRS]BI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  DZ^=*.  
class unary_op C@*%AY  
  { `*>V6B3  
Left l; 7SBM^r}  
  ?QGmoQ)  
public : D`~JbKV5@^  
d!`lsh@tF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )8[ym/m  
q\a[S*  
template < typename T >  KR&s?  
  struct result_1 dSwm|kIa  
  {  M{] e5+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 92!JKZe  
} ; .2e1S{9  
#MUiL=  
template < typename T1, typename T2 > p lK=D#)  
  struct result_2  OQ6sv/  
  { V/J>GRjw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O~.U:45t  
} ; d4%dIR)  
=K&#.r  
template < typename T1, typename T2 > >[a FOA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f Gb7=Fk  
  { I[ai:   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z)/6??/R  
} Kaf>  
`8,w[o oC2  
template < typename T > PfyRZ[3)c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fCB:733H  
  { "ml?7Xl,n  
  return OpClass::execute(lt(t)); sYI~dU2H  
} QjLji +L  
7U,k 2LS  
} ; u,f A!  
prZ55MS.  
#Rc5c+/(  
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 eK9TAW  
好啦,现在才真正完美了。 -n$ewV  
现在在picker里面就可以这么添加了: o w2$o\hC  
=HMmrmz:  
template < typename Right > gC`)]*'tE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i|%5  
  { ^\:yf.k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a'uU,Eb}#w  
} 6)ycmu;!$  
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。 N0Gf0i>  
Uan,H1a   
M`~!u/D7  
sMH#BCC  
:lK4 db  
十. bind p'&*r2_ram  
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。 ob'n{T+lZ  
先来分析一下一段例子 J^fm~P>.  
PPa^o8jd  
H>?F8R_iq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _S"f_W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 71O3O7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E:FO_R(Xq  
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。 8Y# bN*!  
我们来写个简单的。 %w7m\nw@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZW*n /#GUC  
对于函数对象类的版本: JvkL37^ n:  
h~w4, T  
template < typename Func > W (`c  
struct functor_trait azo0{`S?  
  { < A?<N?%o  
typedef typename Func::result_type result_type; snYr9O[E6  
} ; B;!f<"a8  
对于无参数函数的版本: +yWR#[`n  
RZO5=L9E  
template < typename Ret > 6Nt$ZYS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (;}tf~~r  
  { # .<V^  
typedef Ret result_type; 6^;^rUlm  
} ; Zn&k[?;Al  
对于单参数函数的版本: <qhBc:kc  
jJ~Y]dQi  
template < typename Ret, typename V1 > zE`R,:VI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0+EN@Y^dAV  
  { Uki9/QiX>  
typedef Ret result_type; 8Bpip  
} ; .^[_ V  
对于双参数函数的版本: .$ Bwb/a  
 ]>Si0%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i[150g?K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iCTQ]H3  
  { 7yI`e*EOD  
typedef Ret result_type; dn,gZ"<  
} ; $ D'^t(  
等等。。。 WA.AFt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aV>aiR=  
.0|=[|  
template < typename Func > >|3a 9S  
struct func_return 0@)%h&mD  
  { frN3S  
template < typename T > Km3&N  
  struct result_1 DA"}A`HfI  
  { @T&t.|`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K=6UK%y A  
} ; \DA$6w\\  
\Hwg) Uc{  
template < typename T1, typename T2 > F98i*K`"  
  struct result_2 1pP1d%  
  { >qR~'$,$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9s`/~ a@  
} ; ['[KR BJL  
} ; pm US F #u  
W#XG;  
\M(* =5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M)!skU   
!QEL"iJ6M'  
template < typename Func, typename aPicker > U,; xZe  
class binder_1 H"CUZ  
  { e*]r  
Func fn; jtKn3m7 +p  
aPicker pk; :gI.l1  
public : a3@w|KLt  
lj2=._@R  
template < typename T > tNnyue{p  
  struct result_1 !e3YnlE  
  { O8|*M "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1;&;5  
} ; ZPO|<uR  
7*s8 ttX  
template < typename T1, typename T2 > RFko>d  
  struct result_2 "Xn%at4  
  { 9"sDm}5%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t`|,6qEG  
} ; V U~Dk);Bv  
#Hu~}zy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ip?]K*sq  
op7FZHs  
template < typename T > UG2w 1xqHw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]gEhE  
  { xh0xSqDM  
  return fn(pk(t)); T_#, A0G  
} -<N&0F4|*  
template < typename T1, typename T2 > K`k'}(vj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nWWM2v  
  { *t9eZ!_f?  
  return fn(pk(t1, t2)); [!"XcFY:a  
} %<Q*Jf  
} ; 27 GhE  
cA;js;x@  
uDuF#3 +"  
一目了然不是么? 1u}nm;3  
最后实现bind $Ui&D I  
.ve *Vp  
+MUwP(U=w  
template < typename Func, typename aPicker > xxa} YIe8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O}Le]2'  
  { w'ybbv{c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =AOWeLk*G  
} Xl%0/ o  
IFuZ]CBz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H:S,\D?%2x  
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。 <@, $hso7:  
HGDV O Jq  
十一. phoenix >SCGK_Cr2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +=P@HfVfiq  
1n%8j*bJq  
for_each(v.begin(), v.end(), 3qM Nl>>  
( 4]XI"-M^D  
do_ "x*-PFT  
[ ,&]MOe4@>  
  cout << _1 <<   " , " >HTbegi  
] I cF@F>>  
.while_( -- _1), dpzw.Z  
cout << var( " \n " ) :tGYs8UK  
) 61K"(r~  
); ..KwTf  
k#)Ad*t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t})$lM  
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 7_\Mwy{P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g+[kde;(^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kv?|'DN  
-{g~TUz  
<GIwRVCU  
template < typename Cond, typename Actor > HKmcQM  
class do_while (36K3=Qa  
  { ", B'k  
Cond cd; [CN$ScK,  
Actor act; $3P`DJo  
public : eD;6okdP  
template < typename T > }e{qW  
  struct result_1 K|^wc$  
  { xtfRrX^  
  typedef int result_type; bEH de*q(  
} ; 3y`F<&sA  
.y4&rF$n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?nFO:N<  
"mIgs9l$  
template < typename T > B BL485`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pGWA\}'  
  { N{joXHCu  
  do .;I29yk\XS  
    { ;;&F1@3tBa  
  act(t); y?z\L   
  } \0*l,i1&  
  while (cd(t)); XGs^rIf  
  return   0 ; &Cro2|KZhG  
} zg}YGu|J  
} ; 1'KishHK=  
YUkud2,j  
@h9MxCE!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Of7 +/UV  
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。 e<\<,)9@/  
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。 LtKB v 4  
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。 6m`{Z`c$  
下面就是产生这个functor的类: zCe/Kukvy  
ae`|ic  
?&c:q3_-Z  
template < typename Actor > 1;r69e  
class do_while_actor #MgvG,  
  { kDsIp=  
Actor act; Tj`5L6N;8  
public : zQ8!rCkg4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S`q%ypy  
"'tRfB   
template < typename Cond > SN">gmY+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #}yTDBt  
} ; H7&xLYQ2  
>)4YP*qIPb  
tJD] (F  
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%quMv  
最后,是那个do_ Jh@_9/?  
g1[&c+=U`P  
9K"JYJ q2  
class do_while_invoker }STYG`  
  { l[Z)@bC1   
public : Zk`#VH  
template < typename Actor > X"*^l_9-v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tL(BpL'  
  { T1 MY X  
  return do_while_actor < Actor > (act); SgM.B  
} F:T GsV#  
} do_; >- Bg%J9  
5M){!8"S)#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NoDZ5Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0!#; j{JQ  
最后来说说怎么处理break和continue >S#ul?  
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。  tFh|V pB  
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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