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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AgSAjBP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &V <f;PF(I  
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, qT5"r488  
>8OY6wb  
9Scg:}Nj  
;l @lA)i  
  class filler vBF9!6X.  
  { pXN'vP  
public : Q{950$ )L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C:5d/9k  
} ; KT<$E!@  
+>!nqp  
Z/?{{}H+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3Xd:LDZ{  
<y^_&9  
FibZT1-k  
{en'8kS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rg>2tgA  
a%b E}  
>|kD(}Axf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YkB@fTTS  
81s }4  
;xzaW4(3  
t4v'X}7q]  
二. 战前分析 zEW+1-=)+7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [yQ%g;m  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [NO4Wzc  
23L>)Q  
_r\M}lDh*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !^su=c  
  /* --------------------------------------------- */ GVnDN~[  
vector < int *> vp( 10 ); YuknZ&Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h L [eA  
/* --------------------------------------------- */ `DgK$QM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4FRi=d;mP  
/* --------------------------------------------- */ a0sz$u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ([< HFc`  
  /* --------------------------------------------- */ |>]@w\]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yn= "vpM1  
/* --------------------------------------------- */ xLoQ0rt 6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z)E)-2U$@  
KU` *LB:  
}5oI` 9VT  
6 V0Ayxg7  
看了之后,我们可以思考一些问题: #Iz)Mu  
1._1, _2是什么? ..u{v}4&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 H2R3I<j  
2._1 = 1是在做什么? "*t6KXVaM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qovsM M  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A3_p*n@  
N?vb^?  
Vl5>o$G|<.  
三. 动工 bGeIb-|(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B1nm?E 0i  
Dbn344s  
0x-g0]  
2n@`O g_0  
template < typename T > PtW2S 1?j  
class assignment t7F0[E'=5\  
  { 2'S&%UyP  
T value; d%'#-w'  
public : `Fr ,,Q81\  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2\1+M)  
template < typename T2 > . i4aM;Qy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8~C}0H  
} ; m1%rm-M  
S^p b9~  
hp'oiR;~w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VR>!Ch  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L4/ns@e  
0@zJa;z'  
a pa&'%7  
?tjEXg>ny  
  class holder ?Cf'IBpN  
  { ;`7~Q  
public : *Sj) 9mp  
template < typename T > NzQvciJ@"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wea  
  { :P_h_Tizv  
  return assignment < T > (t); _j , Tc*T  
} UDi(7c0.  
} ; n?r8ZDJ'  
$mM"C+dD  
<pb  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2Cp4aTGv#  
.2@T|WD!Ah  
  static holder _1; | 9S8sfw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q;3`T7  
_1gNU]"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5\quh2Q_  
而不用手动写一个函数对象。 2: gh q  
PxrT@.T$  
ZzE(S  
i`F5  
四. 问题分析 9y6u&!PZ\  
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。 As)?~dV  
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。 &qXobJRM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kQ\ $0=6N9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b_ ZvI\H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e5bXgmyil  
s 7 nl  
五. 问题1:一致性 &{8:XJe*,%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| O.Pp*sQ^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q.B)?wm  
}>@SyE'Q  
struct holder q#AEu xI1  
  { J8Wits]A]$  
  // Wd;t(5Xl  
  template < typename T > PzKTEYJL  
T &   operator ()( const T & r) const %^lD  
  { FA-cTF[,(  
  return (T & )r; WZ ?>F  
} 87!jn'A  
} ; aWTurnee^  
cL#-vW<s3  
这样的话assignment也必须相应改动: 'M6+(`x  
n! 5(Z5=  
template < typename Left, typename Right > O)&W0` VY  
class assignment PR|z -T  
  { y_L8i[  
Left l; O1o>eDE5A  
Right r; zl8M<z1`1  
public : ( xooU 8d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z# &1>  
template < typename T2 > "v?F4&\ 8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } If'2 m_  
} ; &mtt,]6C_  
*yT>  
同时,holder的operator=也需要改动: !o`7$`%Wz\  
-'qVnu  
template < typename T > rGNa[1{kRs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8'@5X-nD  
  { {K+f& 75  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yH" i5L9  
} sTP\}  
u_NLgM7*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 TsT5BC63  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e bp t/q[  
h%F.h![*  
return l(rhs) = r; Z4Q]By:/L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 py\:u5QS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AJB NM  
zB0*KgAn{  
template < typename Tp > bDl#806PL  
class constant_t AR( gI]1  
  { =| T^)J  
  const Tp t; t<fah3hl  
public : )e5=<'f 1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5QK%BiDlr  
template < typename T > 'i$. _Tx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t[+bZUS$~  
  { pnSKIn  
  return t; KE"6I  
} :z P:4 NW  
} ; c6 &k?Puy  
xz0t8`N oN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KwHN c\\  
下面就可以修改holder的operator=了 (U# ,;  
:@jctH~  
template < typename T > mvH8hvD9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uQc("F  
  { glCpA$;VPu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U - OD  
} ~vt*%GN3  
ppn  8  
同时也要修改assignment的operator() bv h#Q_  
67&IaDts  
template < typename T2 > !%M,x~H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :(ql=+vDb4  
现在代码看起来就很一致了。 '.z7)n  
\5&Mg81  
六. 问题2:链式操作 w;}5B~).  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xP~GpVhLF  
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。 75p9_)>96  
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。 9;%$  
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。 2?%4|@*H?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?bM%#x{e  
=(hBgNH  
template < typename T > ]Xa]a}[uE  
struct result_1 p5E okh  
  { |MKR&%Na  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; > "rM\ Q  
} ; Z<>gx m<  
]tu OWR  
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: kM4z %  
(*r2bm2FPO  
template < typename T > 2~hdJ/  
struct   ref !bLCha\  
  {  !{V`N|0  
typedef T & reference; ESoqmCJjb:  
} ; OQ2G2>p  
template < typename T > ha|2u(4  
struct   ref < T &> h(nE)j  
  { "UD)3_R  
typedef T & reference; QE"$Lc)  
} ; Mz$qe  
l+6@,TY1U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `2U,#nZ 4  
}` `oojz  
template < typename T > bny@AP(CY+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const < hy!B4  
  { +e>G V61  
  return l(t) = r(t); }mp`!7?>O  
} PC@H Nto{  
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。 O<!^^7/h0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JYjc^m  
P[H`]q|  
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 :, H_ e! X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mhIGunK;+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p({|=+bl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0|va}m`<3G  
最后的布局是: o>]w76A^(  
                Add ~qb?#IY]`  
              /   \ O+XQP!T  
            Divide   5 2\$<&]q  
            /   \ wAR:GO'n  
          _1     3 8_>:0(y  
似乎一切都解决了?不。 T06w`'aL  
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+emJ&Z$@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 UlN}SddI9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: RToX[R;1E  
7je1vNs  
template < typename Right > @AG=Eq9<o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vA*NJ%&`  
Right & rt) const ?b^<Tny  
  { )}w-;HX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 35-FD{  
} ?\Y7]_]/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c:z}$DK&'  
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。 R'K /\   
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。 E.VEW;=  
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。 N9)ERW2`*  
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。 Z-U3Tr SI  
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? &@7|_60  
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: 0\$Lnwp_  
y;9K  
template < class Action > ; zy;M5l5.  
class picker : public Action ";0-9*I  
  { p-g@c wOu  
public : GEb)nHQq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d7c m?+  
  // all the operator overloaded XnvaT(k7Y  
} ; )^^}!U#|e  
)./'RE+(k  
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。 ~b4fk^u`+  
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: ~ YZi"u  
Ug O\+cI  
template < typename Right > Q;1$gImFz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R?%|RCht1  
  { 1G8t=IA%D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s3T 6"%S`  
} QaEXk5>e  
':]w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L/cbq*L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]zK} X!  
Md m(xUs  
template < typename T >   struct picker_maker xhMdn3~U  
  { 8c$IsvJg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q`;URkjk  
} ; }mJ)gK5b 6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > veE8 N~0N.  
  { 9p$q@Bc  
typedef picker < T > result; L,X6L @Q  
} ; WCWBvw4&"{  
\J\1i=a-=  
下面总的结构就有了: QnOa?0HL/  
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。 g-(xuR^*  
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。 ;j_#,Da9<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yc5$915  
至此链式操作完美实现。 %I=J8$B]f  
CC87<>V  
$fvUb_n  
七. 问题3 & ='uAw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZmHl~MR@  
Vis?cuU/  
template < typename T1, typename T2 > +yea}uUE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bo"I:)n;  
  { F^~#D, \  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p_(hM&>C  
} a:]yFi:Su  
Wl2>U(lj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: |Z/ySAFM  
%`\{Nx k  
template < typename T1, typename T2 > Y\x Xo?  
struct result_2 C ]XDDr  
  { bcE DjLXq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; liB>~DVC  
} ; !%(B2J  
+]_} \  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V!=]a^]:  
这个差事就留给了holder自己。 1|89-Ii]  
    - |'wDf?H  
u!S{[7 FY  
template < int Order > pL-$Np] V  
class holder; _[7uLWyC9  
template <> Q&LkST-i  
class holder < 1 > 8| /YxF<  
  { }?^G= IP4(  
public : _ 8>"&1n  
template < typename T > iB`m!g6$  
  struct result_1 KKzvoc?Bt  
  { sig_2;  
  typedef T & result; kgu+ q\?  
} ; C u:-<  
template < typename T1, typename T2 > nNKL{Hp  
  struct result_2 4c yv 8  
  { &Hqu`A/^  
  typedef T1 & result; Sq'z<}o  
} ; kShniN  
template < typename T > (65p/$Vh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5W48z%MN  
  { ^s*} 0  
  return (T & )r; HKwGaCj`  
} pf_ /jR  
template < typename T1, typename T2 > 1d"P) 3dQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vX\e* v  
  { xd3  
  return (T1 & )r1; IY&a!  
} ik*_,51Zj  
} ; `<n:D`{dZ  
P.:T zk6  
template <> Ymu=G3-  
class holder < 2 > v(O.GhJ@  
  { AngwBZ@  
public : |*5nr5c_L  
template < typename T > Ln|${c  
  struct result_1 'Ap 5Aq  
  { [}p.*U_nw  
  typedef T & result; Q:\hh=^  
} ; jlBCu(.,_  
template < typename T1, typename T2 > fLAF/#\2  
  struct result_2 *@nUas 2"  
  { Biwdb  
  typedef T2 & result; /(aX>_7jg  
} ; [4 j;FN Fa  
template < typename T > KF)i66  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @U JmbD{  
  { ]r6bJ 2  
  return (T & )r; eZi<C}z  
} E6k&r}  
template < typename T1, typename T2 > ay4xOwcR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P}`1#$  
  { <4,?lZ  
  return (T2 & )r2; *lAdS]I  
} ,m,vo_Ub  
} ; W)cLMGet  
P;&p[[7  
5nAF=Bj  
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> >。 h$\h PLx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^E17_9?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V&H8-,7z  
FOi`TZ8  
return l(i, j) = r(i, j); ':]a.yA\1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H~]o]uAi"  
5i#w:O\cz  
  return ( int & )i; _ZBR<{  
  return ( int & )j; FaE orQ  
最后执行i = j; wt S*w  
可见,参数被正确的选择了。 [uQZD1<q  
QL18MbfqP  
ZS]f+}0/}  
 LB7I`W  
&Ld8Z9IeFp  
八. 中期总结 d/rz0L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [_b='/8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J6D$ i+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D ;$+]2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T k&9Klo  
"IJMvTmj  
y/hvH"f  
B Rj KV  
Vj`s_IPY  
B-'BJ|*4I  
九. 简化 +N:6wZ7<f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =3dbw8I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5XO'OSdYq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s FYJQ90it  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ULmdt   
  +-*/&|^等 c G!2Iy~lA  
2. 返回引用。 ^Jl!WH=20}  
  =,各种复合赋值等 bu]Se6%}  
3. 返回固定类型。 SLOYlRGCi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i}F;fWZ`  
4. 原样返回。 '4lT*KN7\  
  operator, }SN44 di(  
5. 返回解引用的类型。 udI: ]:,P  
  operator*(单目) <sYw%9V  
6. 返回地址。 ,xe@G)a  
  operator&(单目) C| IQM4  
7. 下表访问返回类型。 c&?a ,fpb  
  operator[] 4m[C-NB!g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^I~T$YjC '  
  operator<<和operator>> c0Ro3j\p  
NF(IF.8G  
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。 }rA+W-7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JKi@Kw  
Iki+5  
template < typename Left > vp75u93  
struct value_return IH5} Az  
  { U2>dwn  
template < typename T > ],}afa!A  
  struct result_1 2G}7R5``9  
  { \R>5F\ 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '[yqi1 &  
} ; <Dj$0g  
ji)4WG/1  
template < typename T1, typename T2 > Ed0>R<jR9  
  struct result_2  1C,C)  
  { &Bz7fKCo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; . (*kgv@3x  
} ; LXu"rfp  
} ; E,D:D3O  
kl3S~gE4@  
IL[|CB1v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P2Qyz}!wo  
: Nj`_2  
下面我们来剥离functor中的operator() @wdB%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ogc('HqF^'  
!ga (L3vf  
return l(t) op r(t) 4>"cc@8&~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jPYe_y  
return op l(t)  kulQR>u  
return op l(t1, t2) )Rhff$  
return l(t) op 01{r^ZT`RH  
return l(t1, t2) op OBw`!G*w  
return l(t)[r(t)] r0g/:lJi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e9Ul A  
0nD=|W\@{  
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: VM]GYz|#]  
单目: return f(l(t), r(t)); (XG[_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ULNAH`{D  
双目: return f(l(t)); Y7:Y{7E7  
return f(l(t1, t2)); 4`UL1)A]  
下面就是f的实现,以operator/为例 Mi/ &$" =  
ZH;y>Z  
struct meta_divide io9xI3{  
  { RFn0P)9&  
template < typename T1, typename T2 > )p!*c,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /\-2l+y>J  
  { r}y[r}vk  
  return t1 / t2; I>kiah*  
} .W@(nQ-<  
} ; uFm+Y]h  
$p0 /6c  
这个工作可以让宏来做: X@yr$3vC  
_Vo)<--+I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sk7rU+<  
template < typename T1, typename T2 > \ ^)hAVf~E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &'huS?g A9  
以后可以直接用 h"PS-]:CD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )@<HCRQ'q  
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 sw41wj  
(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。。。) OBI+<2`Oc  
@3 -,=x  
%R.xS} Q  
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 X/E7o92\  
|%'6f}fnE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $>'")7z  
class unary_op : public Rettype jJ*@5?A  
  { jF38kj3O7  
    Left l; Sg.+`xww3  
public : CYPazOfj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d)04;[=  
B]^>GH  
template < typename T > @%EE0)IA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tjZ\h=  
      { }A4nJ>`tq  
      return FuncType::execute(l(t)); mVv\bl?<  
    } \Y!T>nWn)I  
J$#h( D%  
    template < typename T1, typename T2 > [F/^J|VMV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %s$rP  
      { <`R|a *  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~9JW#HHzn  
    } V&Xi> X8  
} ; 6X@mPj[/  
Yz&*PPx  
r-RCe3%g%  
同样还可以申明一个binary_op `y\*m]:  
g d337jw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <u/a`E?  
class binary_op : public Rettype V#ndyUM;  
  { uP{; *E3?  
    Left l; hq/J6 M  
Right r; _Kc 1  
public : cQ8dc+ {  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p= !#],[  
#*!+b  
template < typename T > `IEq@Wr#$!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kWB, ;7  
      { \\=.6cg<K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cu[!D}tVU  
    } z>4 D~HX  
jja{*PZ6H  
    template < typename T1, typename T2 > `kv1@aQPL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y)$52m5rM  
      { \Ut6;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,LhE shf  
    } `5~7IPl3  
} ; @Z?7E8(  
7t'(`A 6t/  
:/+>e IE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 RnHQq'J|\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D9ANm"#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r=h8oUNEJ*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TbOJp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (nGkZ}p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @4;&hP2Z:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Osnyd+dJY  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }04Dg '  
下面是修改过的unary_op 3 h#s([uL  
vCj4;P g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aSUsyOe  
class unary_op IWQ&6SDW$z  
  { l$F_"o?&S@  
Left l; }d_<\  
  AWO0NWTB  
public : L^lS^P  
9qEOgJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @8|Gh]\P  
>;,gGH  
template < typename T > ?FN9rhAC  
  struct result_1  ozU2  
  { h6g:(3t6m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {ih:FcI  
} ; ~x'zX-@rC  
|"Z-7@/k$i  
template < typename T1, typename T2 > z=qWJQ  
  struct result_2 q-YL]PgV  
  { :<|Z.4}kJb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >5.zk1&H  
} ; [<yz)<<  
^p,3)$  
template < typename T1, typename T2 > AuAT]`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Je^Y&a~  
  { (k8Z=/N~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ijF V<P  
} 6GzzG P^  
7%4.b7Q  
template < typename T > `gI~|A4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &U&Zo@ot"x  
  { ugI#ZFjJWE  
  return OpClass::execute(lt(t)); zka?cOmYF[  
} Wab.|\c  
J?IC~5*2  
} ; M6_-f ;.  
Zi/-~')E  
@0|nq9l1  
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 3za`>bUN  
好啦,现在才真正完美了。 &\k?xN  
现在在picker里面就可以这么添加了: D-pX<0 -y  
9 ZGV%Tw  
template < typename Right > tq&Yek>C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EjSD4  
  { r1G8]agO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )Oievu_"|  
} MtUY?O.P2  
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。 D#jX6  
`VZZ^K9zR  
Fc'[+L--Q  
(B:uc_+  
 2:'lZQ  
十. bind 6R2uWv  
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。 Szts<n5  
先来分析一下一段例子 nLJBq)i  
&Mj1CvCv  
)b92yP{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t8vc@of$c,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G3dh M#!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M"(6&M=?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6V2j*J  
我们来写个简单的。 R hio7C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D0ruTS  
对于函数对象类的版本: v9rVpYc"  
@.ZL7$|d  
template < typename Func > F;kvH  
struct functor_trait L\L"mc|O  
  { oLS7`+b$  
typedef typename Func::result_type result_type; tS<h8g_  
} ; A(+:S"|@  
对于无参数函数的版本: E >}q2  
)6{P8k4Zr  
template < typename Ret > JIxiklk  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lFf XWNb  
  { "IwM:v  
typedef Ret result_type; s;1e0n  
} ; J3B.-XJ+n  
对于单参数函数的版本: |<(t}}X  
DYRE1!  
template < typename Ret, typename V1 > ? )_7U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `6F +Rrn  
  { Tpzw=bC^  
typedef Ret result_type; YPszk5hn  
} ; /U*yw5  
对于双参数函数的版本: 4seciz0?  
9":2"<'+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]l[2hy= cV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]XUSqai  
  { Df@/cT  
typedef Ret result_type; V@Wcb$mgk  
} ; |sc Uo~  
等等。。。 r )b<{u=]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <&U!N'CE  
JJ5C}`(  
template < typename Func > Km*<Kfcz  
struct func_return )ooWQ-%P  
  { l!IGc:  
template < typename T > 'qy#)F  
  struct result_1 <TxC!{<  
  { yr{B5z,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XDYosC:  
} ; GBbhar},g  
@\}YAa>>"I  
template < typename T1, typename T2 > Y&~M7TYb  
  struct result_2 F_ljx  
  { %MJ;Q?KB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2jA%[L9d^  
} ; Zq*eX\#C  
} ; sKfXg`0  
s;{K!L@  
Qb`C)Nh:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AyTx'u  
Z@J.1SaB  
template < typename Func, typename aPicker > <4mQ*6  
class binder_1 DJP 6TFT&G  
  { =!,Gst_  
Func fn; J_ J+cRwq  
aPicker pk; *^h_z;{,  
public : f=I:DkR  
DU{bonR`  
template < typename T > d 4O   
  struct result_1 s[c^"@HT  
  { f\K#>u* Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F~_;o+e;X  
} ; _!AJiP3!)4  
J_xG}d  
template < typename T1, typename T2 > }*kJ-q&0  
  struct result_2 QnKC#   
  { !R:y'Y%j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X\sm[_I  
} ; T[.[ g/`  
1^{`lK~2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i_U}{|j  
<NB41/  
template < typename T > h~miP7,c<u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h&'=F)5  
  { _CdROo6I  
  return fn(pk(t)); ?R6`qe_F  
} 3jPB#%F  
template < typename T1, typename T2 > kRot7-7I|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8wIK:   
  { kuS/S\Z5K  
  return fn(pk(t1, t2)); J22r v(  
} >XE`h 9  
} ; +1@AGJU3  
y1,5$0@G  
:ba/W&-d  
一目了然不是么? K $-;;pUl  
最后实现bind *not.2+  
u O'/|[`8  
/V^sJ($V$~  
template < typename Func, typename aPicker > l3J$md|f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'ZnIRE,N  
  { ~A >o O-0K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r_2b tpL^  
} zj20;5o>U&  
6k9LxC:M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z.Pi0c+  
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。 3j*'HST  
#s+Q{2s  
十一. phoenix .~`Y)PON  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2k+16/T  
rYGRz#:~+  
for_each(v.begin(), v.end(), D/s?i[lb  
( LK+felL  
do_ 0Q1/n2V  
[ {tt$w>X  
  cout << _1 <<   " , " kaFnw(xa  
] v*r9j8  
.while_( -- _1), iz`jDa Q|1  
cout << var( " \n " ) rJ(OAKnY  
) oh\1>3,Ns  
); n`<U"$*  
yWHne~!  
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:  :]c=pH  
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 o!Fl]3F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pULsGb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K-4tdC3  
@^CG[:|  
,qy&|4Jz  
template < typename Cond, typename Actor > E@pFTvo  
class do_while CG9ba |  
  { vlQ0gsXK  
Cond cd; W)-hU~^OM  
Actor act; @L;C_GEa  
public : xG%*PNM0q  
template < typename T > mP!N<K  
  struct result_1 4oJ$dN  
  { h5!d  
  typedef int result_type; b-nYxd  
} ; k7T alR  
o+^Eu}[.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )ddsyFGW  
gj;@?o0  
template < typename T > IJIQ" s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IMaYEO[  
  {  _8S4Q!  
  do \`gEu{  
    { 5_aw. s>  
  act(t); sVoR?peQ  
  } g)cY\`&W8  
  while (cd(t)); CB({Rn  
  return   0 ; ^0Q'./A{&  
} M.[wKGX(  
} ; G>0)I  
NL-_#N$  
%~\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i[_| %'p  
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。 ?cxr%`E  
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。 B^m!t7/,  
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。 $_bZA;EMQ  
下面就是产生这个functor的类: yjd(UWE  
h--45`cE  
nNs .,J)  
template < typename Actor > l $w/Fz  
class do_while_actor kp; &cQu!  
  { *|poxT G  
Actor act; d<v~=  
public : /f]/8b g>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #%WCL'6B  
,`"K  
template < typename Cond > 4y>(RrVG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; raF] k0{  
} ; TZBVU&,{Z  
7vq DZg  
NQ{-&#@/v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1b+h>.gWar  
最后,是那个do_ F-tFet  
j%u8=  
,\}k~ U99  
class do_while_invoker 8? F 2jv  
  { r},lu=em  
public : |G=FqAX H  
template < typename Actor > F;W'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FR(QFt!g  
  { sy=dY@W^  
  return do_while_actor < Actor > (act); lfRH`u  
} V:8@)Hc=  
} do_; F#KF6)P  
aC}p^Nkr"k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;da4\bppt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o Fi) d[`  
最后来说说怎么处理break和continue ;tXY =  
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。 "G@E6{/  
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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