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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6Xlzdt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zH8E,)  
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, g7*)|FOb  
]k0 jmE  
XIHN6aQ{X  
NB"S ,\M0  
  class filler ,kN;d}bg  
  { #< im?  
public : 6[> lzEZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X*8y"~X|vq  
} ; *v>ZE6CL  
)h!cOEt  
A=Wg0eYy\  
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: m~ tvuz I  
=!O->C:  
#o.e (C  
>ZgzE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Sqo+cZ  
Jg6Lr~!i  
{4Of.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +K57. n{  
_u`YjzK  
Mqf Ns<2  
NO"PO @&Wk  
二. 战前分析 Ccf/hA#mb  
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。 +eM${JyXH  
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 XpIiJry!6  
*z=_sD?1  
wbO6Ag@))  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C6_(j48&  
  /* --------------------------------------------- */ |?`5~f  
vector < int *> vp( 10 ); ;?-AFd\i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o`?rj!\  
/* --------------------------------------------- */ Y ::0v@&(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lfGyK4:  
/* --------------------------------------------- */ `BPTcL<W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4`IM[DIG~  
  /* --------------------------------------------- */ m o0\t#jA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o\AnM5  
/* --------------------------------------------- */ $`=p]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f-=\qSo  
OG,P"sv  
sGvbL-S-f:  
`&$8/_`  
看了之后,我们可以思考一些问题: ${+u-Wfau  
1._1, _2是什么? c8qr-x1HG  
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。 !liV Y]  
2._1 = 1是在做什么? $Gn.G_"v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e%4?-{(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 TOYK'|lwM  
W L$^B@gXQ  
INZVe(z  
三. 动工 yqK4 "F&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  6 K $mW  
\u3\TJ  
Pf?kNJ*Tv)  
z`y9<+  
template < typename T > YeX*IZX8  
class assignment KaGUpHw  
  { &c`-/8c  
T value; dj|5'<l2  
public : ;|N:F G  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tt[zSlIMx  
template < typename T2 > BG{f)2F\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TQ Vk;&A  
} ; 2EY"[xK|  
?mQ^"9^XS  
&v\F ah U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |Lq8cA)|y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o<2GtF1"o  
snV*gSUH  
 )vr@:PE  
j)1yv.  
  class holder uGKjZi  
  { ^6 6!f 5^W  
public : H^_,e= j  
template < typename T > 1C[9}}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y!e]bvN  
  { <G"cgN#]  
  return assignment < T > (t); bRC243]g*A  
} #%"q0"  
} ; #u<Qc T@  
MatXhP] Fi  
(iIw }f)w  
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: bP,<^zA|X  
h\m35'v!  
  static holder _1; gjF5~ `  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <J[ le=  
^S#;   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yTaMlT|  
而不用手动写一个函数对象。 ffCDO\i({  
E'5*w6  
QWmE:F[M~  
O9gq <d  
四. 问题分析 ;rh.6Dl  
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。 Ku;fZN[g  
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。 ^-;S&=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E(qYCafC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iP/v "g"g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +,Dc0VC?  
G#iQX`  
五. 问题1:一致性 St=nf\P&F  
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?| ;%|im?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;D5>iek5  
}E`Y.= S  
struct holder 3f|}p{3  
  { b`0tfXzS5  
  // L aTcBcI  
  template < typename T > tobE3Od4  
T &   operator ()( const T & r) const LvG.ocCG  
  { [f6uwp  
  return (T & )r; U~ {k_'-i  
} +^I0> \  
} ; GqFx^dY4*  
&K[*vyD  
这样的话assignment也必须相应改动: 5 s7BUT  
 CB7dr&>  
template < typename Left, typename Right > =j]y?;7q  
class assignment w+o5iPLX  
  { ];r! M0  
Left l; {f*Y}/@  
Right r; \BOoY#!a  
public : ,|%KlHo^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :\](m64z;  
template < typename T2 > LS@TTiN   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *k$[/{S1-  
} ; S :HOlJze  
:]"5UY?oF  
同时,holder的operator=也需要改动: {1GJ,['qL  
;qx#]Z0 <  
template < typename T > 8&QST!JGSX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C|{Sj`,XG  
  { R!VfTAv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :cpj{v;s  
} l\U Q2i  
'Kelq$dn#  
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。 68%aDs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *4O=4F)x  
dQX-s=XJ  
return l(rhs) = r; D{9a'0J  
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。 egmUUuO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0Q3U\cDr  
(qcFGM22U  
template < typename Tp > UhB +c  
class constant_t ?7\V)$00(&  
  { UG1<Xfu|  
  const Tp t; ,f03TBD}  
public : PZ[-a-p40  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xL* psj  
template < typename T > b[%@3}E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZlV  
  { $`pf!b2Z  
  return t; UBo0c?,4  
} S)CsH1Q  
} ; '2,~'Zk  
HG]ARgOB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FlO?E3d  
下面就可以修改holder的operator=了 O[X*F2LC4  
:@w~*eK~  
template < typename T > :J;U~emq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8)B{x[?|  
  { F`}'^>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )! [B(  
} #83   
]+lT*6P*  
同时也要修改assignment的operator() (6%T~|a  
3j#VKj+Uc  
template < typename T2 > a%go[_w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B'/U#>/  
现在代码看起来就很一致了。 |N,^*xP(6  
4+olyBht  
六. 问题2:链式操作 pEB3 qGA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r#-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \F _1 C=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bLT3:q#s  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y"?`MzcJ0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (>`_N%_  
4^(x)r &(?  
template < typename T > j/V_h'}  
struct result_1 a )O"PA}2  
  { s>9I#_4]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Vjs2Yenx  
} ; %<i sdvF  
b:1B >  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2%/F`_XbP  
O:]']' /  
template < typename T > 1N/4W6  
struct   ref <Qq {&,Le  
  { /%YW[oY{V  
typedef T & reference; ]36SF5<0r  
} ; ?Ld),A/c  
template < typename T > <5Vf3KoC&  
struct   ref < T &> BKFO^  
  { #v c+;`X  
typedef T & reference; T*p7[}#  
} ; _ep&`K  
j;$f[@0o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,~L*N*ML  
zU5@~J  
template < typename T > ?[Yn<|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6O4 *OR<&  
  { iBE|6+g~Cj  
  return l(t) = r(t); 4DIU7#GG  
} AFt- V  
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。 V``|<`!gd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R6~6b&-8  
tbQY&TO1  
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 x1=`Z@^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  ;LS.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -6MPls+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .]9`eGVWj  
最后的布局是: cGE{dWz  
                Add 1@Ba7>%'  
              /   \ Hc/7x).  
            Divide   5 4Q+,_iP  
            /   \ Q-)(s  
          _1     3 "t2T*'j{  
似乎一切都解决了?不。 9^^\Z5  
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。 x ]VycS  
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。 B"v*[p?  
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: i7RK*{  
R0M>'V?e  
template < typename Right > ^|/<e?~I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HOD?i_  
Right & rt) const dX\OP>  
  { =K@LEZZ'/<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zB m~J%  
} 8hV]t'/;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uVYn,DB`  
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。 *gmc6xY  
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。 X&Oo[Z  
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。 kwi$%  
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。 'q}Ud10c  
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? Y1o[|yt W  
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: mR.j8pi  
=u0=)\0@r  
template < class Action > ZW M:Wj192  
class picker : public Action r6j[C"@  
  { ,WdSJ BK'a  
public : -cUW,>E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3 EAr=E]  
  // all the operator overloaded JP!e'oWxi  
} ; 9#H0|zL  
E[hSL#0  
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。 /A5=L<T6F  
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: }51QUFhL0  
C,;?`3bH@  
template < typename Right > !,- 'wT<v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zGe =l;  
  { fq1w <e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^uX"04>;  
} +4J'> dr  
X6sZwb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8V(~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。 M5[#YG'FlQ  
"eoPG#]&  
template < typename T >   struct picker_maker ||2%N/?  
  { uWGp>;meO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t<`wK8)  
} ; [1~3\-Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5I* 1CIO  
  { | {zka.sJ  
typedef picker < T > result; `B?+1Gv  
} ; ]Vf p,"op  
:~s"]*y  
下面总的结构就有了: y**L^uvr  
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。 Q3r]T.].h  
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。 )1 @v<I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $_%  
至此链式操作完美实现。 n2aUj(Zs=  
[p\xk{7Y  
%AV3eqghCg  
七. 问题3 UB] tKn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,>g( %3C  
PazWMmI  
template < typename T1, typename T2 > ldG8hK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HJr*\%D}1  
  { MPp:EH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); / /G&=i$  
} * *A JFc  
6 y"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: h*4wi.-  
6o#J  
template < typename T1, typename T2 > ;8F6a:\v  
struct result_2 <)cmI .J3  
  { wQ-BY"cK\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KW0KXO06a  
} ; c5CxR#O  
a"+VP>4  
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? b6g9!  
这个差事就留给了holder自己。 9~,!+#  
    GNG.N)q#C  
: Q,O:  
template < int Order > q9zeN:><  
class holder; j%vxCs>  
template <> )W@  
class holder < 1 > L7II>^"B  
  { ),<h6$  
public : N9c#N%cu  
template < typename T > 1^Q!EV  
  struct result_1 2}{[ J  
  { 11J:>A5zt  
  typedef T & result; oOQan  
} ; r|jBKq~  
template < typename T1, typename T2 > $~EY:  
  struct result_2 .Gno K?  
  { 3,+Us B%  
  typedef T1 & result; .<P@6Jq  
} ; esTK4z]  
template < typename T > }Ny~.EV5^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I1ibrn  
  { yC }x6xG  
  return (T & )r; n[-d~Ce2{  
} B*Q.EKD8s  
template < typename T1, typename T2 > a 0FU[*q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wS2N,X/Y  
  { u<@ 55k  
  return (T1 & )r1; V6<Ki  
} !OH'pC5  
} ; 5OFb9YX  
t5p#g <$  
template <> "MT{t><  
class holder < 2 > m<9W#  
  { ,g)9ZP.F  
public : w68VOymD/  
template < typename T > I>3G"[t  
  struct result_1 RML'C:1  
  { lce~6}  
  typedef T & result; * 8D(Lp1  
} ; el0W0T  
template < typename T1, typename T2 > (7aE!r\Ab  
  struct result_2 Bq:: 5,v  
  { 7"_g X  
  typedef T2 & result; =1kjKE !  
} ; ,wra f#UdP  
template < typename T > 0xutG/-&N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 64!V8&Ay  
  { !91<K{#A{  
  return (T & )r; ]_)=xF19  
} HPWjNwM  
template < typename T1, typename T2 > VM ny>g&3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XN' X&J  
  { [TpW$E0H  
  return (T2 & )r2; #lm1"~`5  
} 7W#9ki1  
} ; w*N9p8hb]  
]| =#FFz  
v3jx2Z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 UUql"$q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yIThzy S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (au 7wI{  
<Gudx>I  
return l(i, j) = r(i, j); lO|H:7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q ?W6  
|7T!rnr  
  return ( int & )i; /9yA.W;  
  return ( int & )j; u RNc9  
最后执行i = j; )@YrHS4  
可见,参数被正确的选择了。 esEOV$s}  
seH#v  
:!EOg4%i  
WxLILh  
4B8{\ "6  
八. 中期总结 pRdO4?l  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &"svt2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h:+>=~\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZjJEjw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T+/Gz'  
2\!.w^7'^T  
xH8nn3U  
U `"nX)$  
86@@j*c(@k  
)Nq$~aAm  
九. 简化 yyHr. C  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5B( r[Ni b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 = %7:[#n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "|"bo5M:   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F;&'C$%  
  +-*/&|^等 WYE[H9x1?  
2. 返回引用。 Im_`q\i  
  =,各种复合赋值等 ]urcA,a  
3. 返回固定类型。 N|1k6g=0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !'C^qrh  
4. 原样返回。 *K\/5Fzl  
  operator, D &wm7,  
5. 返回解引用的类型。 3C8'@-U  
  operator*(单目) Z,,Wo %)o  
6. 返回地址。 x2TCw  
  operator&(单目) m5LP~Gb  
7. 下表访问返回类型。 z|yC[ Ota  
  operator[] b_=k"d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UeT"v?zP  
  operator<<和operator>> G\IH b |  
r jL%M';  
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。 n/UyMO3=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^fb4g+Au  
\Jv6Igu  
template < typename Left > =RUKN38  
struct value_return _Oq (&I  
  { *4[3?~_B#6  
template < typename T > :h3 Gk;u  
  struct result_1 te'<xfG  
  { bd<zn*H Z*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YrgwR  
} ; !H,R$3~  
^QV;[ha,o  
template < typename T1, typename T2 > Vo(d)"m?  
  struct result_2 &ze'V , :  
  { |)IN20  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "$:nz}  
} ; #,  vN  
} ; D9c8#k9Y.  
">voi$Kzey  
oc-7gz)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hgKs[ySo,3  
JCaT^KLz  
下面我们来剥离functor中的operator() "Rs^0iT7>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K=Fcy#, f  
sbNCviKP  
return l(t) op r(t) T0RgCU IV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +|( eP_  
return op l(t) K22W=B)Ln  
return op l(t1, t2) )kgy L,9  
return l(t) op ~&4,w9b)j  
return l(t1, t2) op it>FG9hVo  
return l(t)[r(t)] zYSXG-k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] haa [ob6T  
Vv=d*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?~S\^4]  
单目: return f(l(t), r(t)); h.~S^uKi*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FK={ %  
双目: return f(l(t)); >&U]j*'4  
return f(l(t1, t2)); kS?!"zk>  
下面就是f的实现,以operator/为例 Pd^ilRB  
-\>Bphu,y  
struct meta_divide ";",r^vr\  
  { HcQ{ok9u  
template < typename T1, typename T2 > ~"}-cl,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {v]A`u)  
  { c+|,2e 0T  
  return t1 / t2; %qfEFhRC  
} zc,fJM  
} ; R0\E?9P  
Yw+_( 2 9=  
这个工作可以让宏来做: {n%F^ky+7  
t]" 3vE>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t91v%L   
template < typename T1, typename T2 > \ Z10#6v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pU`Q[HOs  
以后可以直接用 vD}y%}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }L@!TWR-Qu  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W/{HZ< :.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +l&ZN\@0X  
WZ"x\K-;  
r#3_F=xL5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 m]Z& .,bA  
,n ~H]66 n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A*~zdZ p  
class unary_op : public Rettype &gcKv1a\  
  { i6(y Bn  
    Left l;  +<AX 0(  
public : `;4zIBJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jcOxtDTSW  
.#J'+LxFr  
template < typename T > ,T jd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i~.L{K  
      { /[t]m,p$yq  
      return FuncType::execute(l(t)); qV^,muyoG  
    } NBE)DL  
kUn55 l  
    template < typename T1, typename T2 > ~N_\V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f#/v^Ql*  
      { +vBq,'k`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m/%sBw\rx  
    } 07# ~cVI  
} ; !1)lGjMW  
=R?NOWrDY  
4 K{4=uU  
同样还可以申明一个binary_op 3(}HD*{E[@  
;VYL7Xu](  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %nP13V]  
class binary_op : public Rettype xAQ=oF +  
  { LYkW2h`JQ  
    Left l; *w59BO&M4  
Right r; 0b~5i-zM/  
public : SpjL\ p0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Iz!Blk  
E,u@,= j  
template < typename T > L5of(gQ5]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EM;]dLh  
      { u0#q) L8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2|kx:^D p  
    } r^VH [c@c  
hf8 =r5j=  
    template < typename T1, typename T2 > eB<R@a|?S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)MzF6  
      { =MRg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W!2(Ph*  
    } AAxY{Z-4  
} ; t!AHTtI  
P[?~KNS:/  
W(1p0|WQ:  
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 Fla,#uB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \zR{D}aS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Elh: %dr Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 IdUMoLL?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  o-_0  
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。。。 >QU1_'1r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5L"{J5R}  
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) g(>;Z@Y  
下面是修改过的unary_op 2W~,,$ G  
/ \!hW-+]W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;Pnz4Y4|eU  
class unary_op \NDSpT<Z  
  { k6QQoLb$V  
Left l; T`Sp!  
  BPIp3i  
public : tb/bEy^  
8AOJ'~$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8sx\b  
P'KaWu9z  
template < typename T > (SfP3  
  struct result_1 12~zS  
  { wtndXhVC4>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8h78Zb&[  
} ; [58xT>5`m  
%XMrS lSOp  
template < typename T1, typename T2 > ` Cdk b5  
  struct result_2 CY? ]o4IV  
  { [kMXr'TyPX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c1'OIK C  
} ; <:W]uT  
Y]0oF_ :7  
template < typename T1, typename T2 > \RnGKQ"4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -:Nowb  
  { iKu[j)F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hT>h  
} 5- 0  
sT?Qlj'Zd  
template < typename T > /Tv=BXL-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uB>NwCL;  
  { P)XkqOGpT9  
  return OpClass::execute(lt(t)); C=t:0.:PJ  
} -P]J:7*0?\  
M3Q#=yy$D$  
} ; G9<p Yt{:  
tYC`?HT  
- (VV  
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 `Yn^ -W  
好啦,现在才真正完美了。 vHZw{'5y  
现在在picker里面就可以这么添加了: KM*sLC#  
4r\Sbh  
template < typename Right > KwlN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]0GOSh  
  { aEW Z*y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L~cswG'K  
} :+|b7fF  
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。 ?g&6l0 n`  
Wct +T,8  
Ro*$7j0!Hf  
4tz8^z[Kw  
Uq 2Uv  
十. bind Ka1 F7b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5@" bx=  
先来分析一下一段例子 6d&BN7B  
VZ &>zF  
LDN'o1$qo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hV;Tm7I2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )NGBA."t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /ZlW9|  
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。 pM9Hav@iWU  
我们来写个简单的。 mDC{c ?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w1F7gd  
对于函数对象类的版本: :W<ag a;J  
$g$~TuA w  
template < typename Func > _- H uO/  
struct functor_trait BA' ($D>  
  { ,-ZAI b*  
typedef typename Func::result_type result_type; Xw!eB?A  
} ; Z'6 o$Xv  
对于无参数函数的版本: >|KfO>  
JAj<*TB.%  
template < typename Ret > Unc;@=c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L`cc2.F  
  { 7=N=J<]pl  
typedef Ret result_type; ^QTl (L  
} ; ICo_O] Ke  
对于单参数函数的版本: ={ c=8G8T  
XL_X0(AKf  
template < typename Ret, typename V1 > A0# K@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eC%.xu^  
  { Zk$AAjC&  
typedef Ret result_type; `W e M  
} ; 9Xmb_@7b}  
对于双参数函数的版本: j 9XY%4.  
=<s+cM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,miU'<8tQ|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~O?Gi 4^Yg  
  { 81V,yq]  
typedef Ret result_type; J)Dw`=O0n  
} ; 2f]:n  
等等。。。 c Bb!7?6(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fz31di9$  
8)&yjY  
template < typename Func >  %1<No/  
struct func_return x-:vpv%6y  
  { h ^g"FSzP  
template < typename T >  7=0uG  
  struct result_1 .!RBh LH_g  
  { PA 5ET@mD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I >k3X~cG  
} ; 8s-RNA>7^  
u{"o*udU  
template < typename T1, typename T2 > EC&t+"=R  
  struct result_2 {cnya*  
  { 38b%km#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2/sD#vC  
} ; w&f8AY)#]4  
} ; kEf}yTy  
FSoL|lH  
HWT0oh]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^*"&e\+p  
M7/P&d  
template < typename Func, typename aPicker > p%+ 0^]v1  
class binder_1 "zc@(OA[z  
  { $TU=^W)X  
Func fn; d?Gf T$1  
aPicker pk; !p >a,8w  
public : nS"K dPM  
o<1e-  
template < typename T > GBzC<e#  
  struct result_1 s+(%N8B  
  { 7f8%WD)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H[@uE*W  
} ; TyD*m$`y  
8jd<|nYnfc  
template < typename T1, typename T2 > KGxF3xS*7  
  struct result_2 Gg|'T}0X  
  { 91r9RG>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &eQzfx=|km  
} ; eJ +;!0  
L~x3}o$-o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h>sz@\{  
OYzt>hdH  
template < typename T > d#Sc4xuf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GRCc<TM, U  
  { |Yh-`~~A"  
  return fn(pk(t)); 5'@J}7h  
} [&|Le;h  
template < typename T1, typename T2 > 0){%4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qGuz`&i  
  { ,pa,:k?  
  return fn(pk(t1, t2)); 0 lXV+lj  
} %eT4Q~}5"  
} ; F')T:;,s  
/D`M?nD7  
sSd  
一目了然不是么? )MZ]c)JD^  
最后实现bind NLyvi,svS  
M$ep.<Z1|  
.{k(4_Q?I  
template < typename Func, typename aPicker > TP{lt6wws(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2FD[D `n]f  
  { tBtJRi(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nT` NfN  
} </t_<I0{  
1 iS9f~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `]\4yTd  
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。 >C+0LF`U  
(aVs p*E  
十一. phoenix $5GvF1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b<_*~af  
kF3 EJ  
for_each(v.begin(), v.end(), 8R`@edj>  
( |2CW!is  
do_ ?u"(^93f  
[ 7IBm(#  
  cout << _1 <<   " , " l~Kn-S{  
] ]w]Swt2n  
.while_( -- _1), VXQS~#dQj  
cout << var( " \n " ) %2^C  
) 5IW^^<kiu  
); "M v%M2'c  
_t6siB_u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: THJ KuWy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor cx|[P6d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j8zh^q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DX}EOxO,.  
w4'(Y,(`  
MVjc.^  
template < typename Cond, typename Actor > XtT;UBE  
class do_while Bh:AY@k  
  { j8?$Hk  
Cond cd; Q&(?D  
Actor act; W2|*:<Jt  
public : 7 tF1g=\  
template < typename T > yZHQql%J O  
  struct result_1 [A|W0  
  { *0i   
  typedef int result_type; 4v3y3  
} ; (Ew o   
{5.,gb@6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *`ehI_v :  
V J){@  
template < typename T > n]ar\f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d`StBXG!  
  { R" 5/  
  do ~Cks)mJs  
    { Z@ h<xo*r  
  act(t); ?@|1>epgd  
  } QoDWR5*^D  
  while (cd(t)); ^*A/92!yF  
  return   0 ; 174H@   
} fB1JU1  
} ; miuJ!Kr'  
:KgLjhj|)  
AbZ:AJ(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X^_,`H@  
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。  1k2Ck  
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。 vH# US  
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。 "M7ry9dDH  
下面就是产生这个functor的类: Lr)h>j6\  
hz Vpv,|G  
PHDKx+$  
template < typename Actor > s[nOB0  
class do_while_actor 1:My8  
  { cIl^5eE^Pq  
Actor act; Vt n$*ML  
public : ;Zj Qy,H%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RduA0@g0  
(d^pYPr{  
template < typename Cond > ~S|Vd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L$ ]D&f8:  
} ; RK'3b/T  
TnM}|~V  
'QeqWn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /nb(F h|{T  
最后,是那个do_ A6lf-8ncx  
GaRL]w  
l#:=zu  
class do_while_invoker X%`8h _  
  { cJ!wZT`  
public : 70 HEu@-  
template < typename Actor > d#ld*\|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8k_,Hni  
  { S wC,=S  
  return do_while_actor < Actor > (act); *sAoYx  
} xhUQ.(S`r6  
} do_; 8Y5* 1E*  
v bb mmv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4$IPz7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,"h$!k"$g  
最后来说说怎么处理break和continue `*}#Bks!  
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。 )KXLL;]  
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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