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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D]nVhOg|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \wY? 6#;  
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, w{$t:l)2,  
HbWl:yU  
D{~mJDUzK  
9o7E/wP  
  class filler Rn={:u4  
  { jBexEdH  
public : MqXN,n+`k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SooSOOAx[  
} ; Z/=x(I0  
Pyc/6~ ?  
I~lX53D  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]m0MbA  
bg$df 0  
`.PZx%=  
E]PHO\f-m}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7T \}nX1  
CrHH Ob  
a}l^+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \ ]  
RH+3x7 l  
7o?6Pv%HJC  
fDo )~t*~  
二. 战前分析 Bor_Kib  
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。 WZ}c)r*R  
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 "qEHK;  
SJhcmx+  
M%H<F3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uZ mi  
  /* --------------------------------------------- */ JwR]!  
vector < int *> vp( 10 ); Q8.SD p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q5'DV!0aSv  
/* --------------------------------------------- */ oy90|.]G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3{o5AsVv  
/* --------------------------------------------- */ h amn9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OZdiM&Zss  
  /* --------------------------------------------- */ gf6<`+/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D6!`p6r+  
/* --------------------------------------------- */ HpI[Af}l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mq@2zE`.(  
@D%H-X  
@$ E&H`da  
aML?$_6  
看了之后,我们可以思考一些问题: `A O_e4D0i  
1._1, _2是什么? :Mr_/t2(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xk=5q|u_-  
2._1 = 1是在做什么? r=[T5,L(s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e2|2$|  
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。 f1F#U @U  
$5aRu,  
T 'pX)ZH  
三. 动工 Kx.I'_Qk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =\Td~>  
=s"_! 7  
%<%ef+*  
xcfEL_'o  
template < typename T > l0Wp%T  
class assignment "#x<>a )O\  
  { WXP=U^5Si  
T value; ;RNU`I p  
public : F"xD^<i  
assignment( const T & v) : value(v) {} =}5;rK  
template < typename T2 > YUdCrb9F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8:c[_3w  
} ; _+%RbJ~H  
VYj hU?I  
I, 9!["^|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @O b$w1c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9:N@+;|T  
HgJ:Rf]  
+VSJve |  
\v bU| a  
  class holder g+h)s!$sB  
  { #|76dU  
public : xwG=&+66  
template < typename T > uxF88$=!t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /I|.^ Id|  
  { s-]k7a 2V  
  return assignment < T > (t); _y{z%-  
} wS"[m>.{v  
} ; hmJ{'D1"  
&U:bRzD  
:lQl;Q -e  
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: p$dVGvM(  
T% J;~|  
  static holder _1; Fi.gf?d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -miWXEe@l  
t3!?F(&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YnC7e2  
而不用手动写一个函数对象。 We3Z#}X  
mB &nN+MV  
$@kGbf~k  
]JB~LQz]k  
四. 问题分析 490gW?u  
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。 NBzyP)2)  
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。 G+?@4?` z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;Hr FPx&d1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |UvM [A|+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /Y:1zLs%  
p.,o@GcL~  
五. 问题1:一致性 qUX   
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?| $ )ps~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sU"D%G  
g#0h{%3A \  
struct holder MJsz  
  { dj,7lJy  
  // o, e y.  
  template < typename T > (u`[I4z`  
T &   operator ()( const T & r) const %/!n]g-  
  { hXr`S4aJ  
  return (T & )r; e6n1/TtqM  
} ~_v?M%5i  
} ; |&vQ1o|}  
| _/D-m*  
这样的话assignment也必须相应改动: [V'3/#Z  
tpw0j CVu  
template < typename Left, typename Right > &>kklP  
class assignment #;GIvfW  
  { /rp.H'hC  
Left l; Gxk=]5<7  
Right r; Qzy[  
public : {H OvJ`tM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yyZ}qnbx]  
template < typename T2 > Bs2.$~   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oK1"8k|Z  
} ; yGl (QLk  
Z'c{4b`N  
同时,holder的operator=也需要改动: GFd~..$  
-AwR$<q'  
template < typename T > @ @$=MSN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Rt!G:hy7  
  { ]Cd 1&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /VB n  
} yU"lW{H@  
weCRhA  
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。 .-[uQtyWW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fF !Mmm"  
[OFg (R-  
return l(rhs) = r; ~@=:I  
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。 5fi6>>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K|$Dnma^n  
gNr/rp9A$m  
template < typename Tp > Sqj'2<~W  
class constant_t w$Lpuu n{  
  { )yp+!\  
  const Tp t; ]|g{{PWH  
public : Kl.xe&t@j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .Lz\/ OS  
template < typename T > SrzlR)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }Y\Ayl  
  { a x1  
  return t; )2T?Z)"hO  
} V~ -<VM6  
} ; hY=#_r8  
"orZje9AC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cQEK>aAd  
下面就可以修改holder的operator=了 AP.WTFf  
%0 (,f  
template < typename T > j~!0n[F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3c] oU1GfF  
  { .zr2!}lB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \wRbhN  
} wWm 1G)  
=mV1jGqX  
同时也要修改assignment的operator() Q`ERI5b6  
%Y8#I3jVJ  
template < typename T2 > y05(/NH>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pUby0)}t  
现在代码看起来就很一致了。 hKv3;jcd  
UlQZw*ce  
六. 问题2:链式操作 ]$/TsN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (!kOM% 3{  
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。 KB+,}7  
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。 S)Cd1`Gf  
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。 |,CWk|G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?,e7v.b  
c"R`7P  
template < typename T > eaP,MkK&  
struct result_1 Bv,u kQ\CH  
  { _ +Ww1 f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,[enGw  
} ; TNBFb_F  
j3|Ek  
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: "o&_tB;O  
xsS/)R?  
template < typename T > *njdqr2c~  
struct   ref ,lSt}Lml  
  { W 0^.Dx  
typedef T & reference; A `\2]t$z  
} ; nokk! v/  
template < typename T > $h1`-=\7  
struct   ref < T &> !7ct=L  
  { +r[u4?  
typedef T & reference; bTB/M=M  
} ; xC;b<~zN  
HN,E+ dQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K~"uZa^s  
Q#NXJvI  
template < typename T > B0I(/ 7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6wH]W+A  
  { O o9 ePw7  
  return l(t) = r(t); /CX_@%m}e=  
} mKY}+21!Q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Aa t _5p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =*0<.Lo':  
KK" uSC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @8X)hpHf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^t4T8ejn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -U;2 b_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uP bvN[~t  
最后的布局是: Ut4cli&cC  
                Add VS0 &[bl  
              /   \ <i34;`)b  
            Divide   5 B3[;}8u>  
            /   \ `hYj0:*)S$  
          _1     3 T7vilfO5G  
似乎一切都解决了?不。 u50 o1^<X  
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。 b%<-(o/  
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。 bL\ab  
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: O'y8[<  
yHL2 !  
template < typename Right > E5"%-fAJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b:Oa4vBa  
Right & rt) const En$-,8\%  
  { F?Cx"JYix  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _r+2o-ZR  
} $(pzh:|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EGWm0 F_  
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。 nDx}6}5)  
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。 <PL94  
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。 SwHrHj  
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。 o/273I  
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? MKIX(r( |  
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: [5Zs%!Z;8N  
0<"4W:  
template < class Action > jyRSe^x  
class picker : public Action "IbXKS>t  
  { qP? V{N  
public : @{16j# 'R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RWM9cV5  
  // all the operator overloaded b*w izd  
} ; ${\iHg[vZ  
x]o~ %h$  
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。 yT<6b)&*&  
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: TZ8:3ti  
"w}}q>P+sA  
template < typename Right > ?pq#|PI)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  5,  
  { ?K]Cs&E4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'J(rIH3U  
} $<R\|_6J  
=\mAvVe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T:$a x  
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。 . 7WNd/WG  
W@<(WI3  
template < typename T >   struct picker_maker e<wA["^  
  { C-Y~T;53  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @H%)!f]zWt  
} ; `)e5pK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  hUy"XXpr  
  { 82ay("ZY  
typedef picker < T > result; c*LB=;npI  
} ; :t?Z  
:^~I@)"ov  
下面总的结构就有了:  ~ Dvxe  
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。 ~)Z{ Yj9)S  
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。 ia#Z$I6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tKtKW5n~  
至此链式操作完美实现。 F*" "n  
wyF' B  
/'KCW_Q  
七. 问题3 nT.i|(xd.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 i\E}!Rwl+  
z7B>7}i-  
template < typename T1, typename T2 > '%U'%')  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WE;QEA/  
  { 5[<" _  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #O3Y#2lI  
} 9eOP:/'}w  
zJC!MeN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: F91uuSSL  
f|U;4{ k  
template < typename T1, typename T2 > s|*0cK!K^  
struct result_2 )IN!CmpN  
  { &/XRiK1"0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9i+OYWUO  
} ; Cq mtO?vne  
7K"{}:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )F_0('=t  
这个差事就留给了holder自己。 @ol}~&"  
    S0-f_,(  
}4'5R  
template < int Order > P`ZzrN  
class holder; }J=>nL'B  
template <> @ \{L%y%a0  
class holder < 1 > ybsQ[9_36  
  { @E Srj[  
public : aU&p7y4C@  
template < typename T > 3$<u3Zi6  
  struct result_1  UZJ^ e$N  
  { L'1!vu *Rg  
  typedef T & result; SZVNu*G!H  
} ; yjcZTvjJ  
template < typename T1, typename T2 > u@ MUcW  
  struct result_2 .`./MRC  
  { 1Q[I$=-F  
  typedef T1 & result; "cJ))v-'  
} ; ;U+4!N  
template < typename T > \gz(C`4{j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ..FEyf  
  { $7J9Yzp?L  
  return (T & )r; dJvT2s.t[  
} m |Isi  
template < typename T1, typename T2 > An0Dq jR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const + Cf"rN  
  { B{}<DP.  
  return (T1 & )r1; ANIx0*Yl(  
} Ax"]+pb  
} ; FM{^ND9x  
AvP$>Alc  
template <> 3C[#_&_l  
class holder < 2 > ~PaEhj&8  
  { a^{"E8j  
public : YK xkO  
template < typename T > n 0/<m.  
  struct result_1 ,\fp .K<  
  { zx #HyO[a  
  typedef T & result; mVaWbR@HS  
} ; %:/@1r7o>  
template < typename T1, typename T2 > H$D),s gv  
  struct result_2 <b JF&,  
  { gc<w nm|  
  typedef T2 & result; B3AWJ1o  
} ; /RG>n  
template < typename T > k7L-J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y$Nqw9  
  { }Gvu!a#R  
  return (T & )r; qdW"g$fW  
} *'i9  
template < typename T1, typename T2 > e4h9rF{Cxn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [I~&vLTe  
  { RIm8PV;N  
  return (T2 & )r2; 2}\/_Y6  
} 1eP`  
} ; )~X.x"}8k  
4D'AAr57  
?hC,49  
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> >。 {>v5~G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u~pBMg ,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MpNgp )%>  
8-|| Nh  
return l(i, j) = r(i, j); uM"_3je{W2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DXI{ jalL  
`erKHZ]S  
  return ( int & )i; C@o8C%o  
  return ( int & )j; #Sc9&DfX  
最后执行i = j; o=]\Jy  
可见,参数被正确的选择了。 MlKSjKl" !  
^RI& `5g  
#ET y#jKL  
E4QLXx6Wa&  
y2`},  
八. 中期总结 .Qv H7  
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: @S<6#zR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uh<e- ;vU  
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?tf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;T\+TZtI  
e,K.bgi  
d1qvS@  
4'~zuUs  
,J&\) yTP  
\{EYkk0]  
九. 简化 xqQLri}  
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。 >vPv 4e7&3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ee3 -oHa  
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: \[9^,Q P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 # 4&t09  
  +-*/&|^等 14pyHMOR  
2. 返回引用。 vojXo|c  
  =,各种复合赋值等 Ur9L8EdC  
3. 返回固定类型。 B&+)s5hh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dW5@Z-9  
4. 原样返回。 ,;@v Vm'}  
  operator, FP<mFqy  
5. 返回解引用的类型。 1/ 3<u::  
  operator*(单目) _C3O^/<n4V  
6. 返回地址。 *'cyFu$  
  operator&(单目) jwL\|B oE  
7. 下表访问返回类型。 E[ttamU  
  operator[] HO_!/4hrU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 egmNX't6f5  
  operator<<和operator>> yZV Y3<]  
/O}lSXo6E  
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。 : i{tqY%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <MyT ;  
B,fVNpqo  
template < typename Left > 5Q/jI$^h0Z  
struct value_return GIv l|  
  { KvH t`  
template < typename T > -pHUC't  
  struct result_1 AM0CIRX$  
  { v[<x>?i D_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w9w=2 *  
} ; Sq SiuO.D  
` 7P%muY.  
template < typename T1, typename T2 >  X`20=x  
  struct result_2 >{)\GK0i 7  
  { -V&nlP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~l8w]R3A  
} ; JT! Cb$!  
} ; ~p`[z~|  
|ju+{+  
<U y $b4h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YU`}T<;bg  
,4j^ lgJ  
下面我们来剥离functor中的operator() l@0${&n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Vq599M:)V  
l* z "wA-  
return l(t) op r(t) nR=!S5>S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) USg,=YM  
return op l(t) &. MUSqo9  
return op l(t1, t2) \1O wZ@  
return l(t) op ^;sE)L6  
return l(t1, t2) op ;efF]")  
return l(t)[r(t)] xpJ=yxO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m al?3*x/  
H]}mg='kI  
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: mX%T"_^  
单目: return f(l(t), r(t)); pr[V*C/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JM7FVB  
双目: return f(l(t));  {DD #&B  
return f(l(t1, t2)); "%YVAaN  
下面就是f的实现,以operator/为例 kX2Z@ w`  
yAFt|<  
struct meta_divide ;\(LovUy6  
  { CofTTYl  
template < typename T1, typename T2 > j 8)*'T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,e^~(ITaq  
  { Zu*7t<W  
  return t1 / t2; G{!(2D4!  
} 4F"%X &$  
} ; C/4r3A/u  
KF6N P  
这个工作可以让宏来做: ]9-iEQ  
PXG@]$~3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z(u,$vZ _  
template < typename T1, typename T2 > \ r>}z|I'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5,pEJ>dDD3  
以后可以直接用 pD!j#suMA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <=Saf.  
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 'jXJ!GFw  
(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。。。) f _Hh"Vh  
h1)ny1;  
-zUBK  
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 p"6ydXn%  
IML.6<,(Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CkRilS<  
class unary_op : public Rettype S5:&_&R8[  
  { 8>9MeDE  
    Left l; (f2r4Io|}  
public : _F(Np\%_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ E_chx-e}  
gC F9XKW  
template < typename T > u_}UU 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K^",LCJA  
      { 53$;ZO3  
      return FuncType::execute(l(t)); 3mHP=)  
    } lvRTy|%[  
j]U~ZAn,K  
    template < typename T1, typename T2 > wv`ar>qVL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b%KcS&-6  
      { oWx^_wQ-=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Av0(zA2  
    } Rt7l`|g a+  
} ; (Y*9 [hm  
-Mf-8zw8G  
^oYRB EIJH  
同样还可以申明一个binary_op 6XHM`S  
0Y'ow=8M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `t\\O  
class binary_op : public Rettype AiL80W^=d)  
  { K%W;-W*'  
    Left l; zf]e"e  
Right r; OnU-FX<  
public : 'BUfdb8d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &'`ki0Xh;  
NHQoP&OG  
template < typename T > m?gGFxo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YS@T Q?  
      { *Z\AO'h=Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0_AIKJrL  
    } HRJ\H- V  
$E!f@L  
    template < typename T1, typename T2 > PJ=|g7I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r,3\32[?  
      { R )4,f~@"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AyW=.  
    } |26[=_[q  
} ; h:|BQC  
:0ltq><?  
ll[&O4.F  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cq5^7.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mfF `K2R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XH(-anU"!P  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7z$bCO L=S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *FC|v0D  
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。。。 Q"uK6ANp'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *2}f $8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X Ai0lN{,  
下面是修改过的unary_op 1M 6^Brx  
=HB(N|9_d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EiaP1o  
class unary_op i`Qa7  
  { 9 ~$E+ m(  
Left l;  ;q5|If  
  H|7XfM  
public : *_d N9  
x4MTE?hT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W8Wjq DQ  
*>`6{0, 9  
template < typename T > {; th~[  
  struct result_1 z,hBtq:-$  
  { ir>S\VT4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \rATmjsKzS  
} ; "'GhE+>Z  
G;J)[y  
template < typename T1, typename T2 > rC]k'p2x  
  struct result_2 QhLgFu  
  { 19-V;F@;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m>F:dI  
} ; C@[U:\  
*z#du*f[  
template < typename T1, typename T2 > xG(iSuz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ycwkF$7  
  { CW/<?X<!n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X$@qs9?)^  
} >]%$lSCW\D  
WbBd<^Q  
template < typename T > +V9xKhR;x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s? Xgo&rS_  
  { `iN\@)E  
  return OpClass::execute(lt(t)); Jf0i$  
} |:Maa6(W  
0*9xau{(  
} ; ho B[L}<c  
nz'6^D7`r  
G<$8g-O;D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D%LYQ  
好啦,现在才真正完美了。 ;<;~;od*/  
现在在picker里面就可以这么添加了: hF5T9^8  
{~j/sto-:  
template < typename Right > Ww\ WuaY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }N).$  
  { TI<3>R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NQ;$V:s)  
} )''V}Zn.X  
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。 EaHJl  
uFb 9Ic]`  
g]c6_DMfb1  
$o;c:Kh$$  
D^V)$ME  
十. bind '-J<ib t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 r:g_mMvB  
先来分析一下一段例子 zUNUH^Il  
_ h1eW9q  
ZBFn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} km][QEXs%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >}Bcv%zZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y)$%-'=b+  
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。 Q$ Dx:  
我们来写个简单的。 /3tErc'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _Gaem"k|  
对于函数对象类的版本: arRU`6?  
>;bym)  
template < typename Func > dLF*'JjY  
struct functor_trait sWMln:=  
  { PB.'huu  
typedef typename Func::result_type result_type; fH?A.JP=a  
} ; 6,M$TA  
对于无参数函数的版本: A>e-eD xi  
q8-hbWNm4  
template < typename Ret > _dz ZS(7M6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }p)Hw2  
  { >SL mlK  
typedef Ret result_type; p >ua{}!L  
} ; -*~ @?  
对于单参数函数的版本: vfvp#  
J7- vB",U  
template < typename Ret, typename V1 > Lccy~2v>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *RVCz|0%w  
  { 5G gH6   
typedef Ret result_type; ]4V1]  
} ; V/#J>-os}W  
对于双参数函数的版本: Iz j-,a  
e8wPEDN*4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SdYb T)y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /'E[03I~  
  { J~om e7L  
typedef Ret result_type; {fHY[8su0  
} ; )bL(\~0g~  
等等。。。 n-],!pL^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ? daxb  
TF5jTpGq  
template < typename Func > o|y_j4 9  
struct func_return H_t0$x(\  
  { vr{|ubG]d  
template < typename T > $w <R".4  
  struct result_1 -y|']I^ &  
  { jAue+ tB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )!cucY  
} ; x3#:C=  
p~=z)7% e'  
template < typename T1, typename T2 > ov H'_'  
  struct result_2 s]0 J'UN  
  { mCk_c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @ <2y+_e  
} ; rPyjr(I"_  
} ; iM;Btv[|  
GYiL}itD=3  
3!/J!X3L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "aI)LlyCY  
i>[xN[U(  
template < typename Func, typename aPicker > M*D_p n&  
class binder_1 Tp{ jR<  
  { 8!3q:8y8  
Func fn; OHj>ufwVq  
aPicker pk; ZI qXkD  
public : +r//8&  
67&Q<`V1*q  
template < typename T > DNqV]N_W  
  struct result_1 )V>zXy}Y  
  { ~n) |  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GD d'{qE6  
} ; \}u/0UF97  
(Cq 38~mR  
template < typename T1, typename T2 > ?wv3HN  
  struct result_2 Vn:v{-i  
  { \9tJ/~   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =T26vu   
} ; tjB)-=j[  
);i J9+ V}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;-Os~81o?  
);}M"W8  
template < typename T > =_iYT044p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s-'~t#h  
  { EA1&D^nT  
  return fn(pk(t)); ss}-YnG  
} 0V]MAuD($  
template < typename T1, typename T2 > &\~*%:C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "eOl(TSu/  
  { `8O Bw  
  return fn(pk(t1, t2)); bpU> (j  
} cZF|oZ6<  
} ; @4Bl&(3S  
J%xUO1  
islHtX VE  
一目了然不是么? \o2l;1~  
最后实现bind SSla^,MHef  
r#1W$~?>  
^[}W}j>  
template < typename Func, typename aPicker > 66 R=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cr ]b #z  
  { u$zRm(!RB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iHc(e(CB<  
} Fq <JxamR  
.=<s@Sg,t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M=ag\1S&ZF  
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。 \>wQyz  
|.yS~XFJS  
十一. phoenix WHOy\j},V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lfCr `[!E  
>b9J!'G,(  
for_each(v.begin(), v.end(), bo<.pK$  
( mS;WNlm\  
do_ D4y!l~_,%M  
[ X )Tyxppf'  
  cout << _1 <<   " , " 6bjZW ~  
] LH+Bu%s  
.while_( -- _1), #6YpV)  
cout << var( " \n " ) 1i.3P$F  
) |@1(^GX  
); L aA<`  
v5pkP  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F @Wi[K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Qx|HvT2P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fr04nl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cmU0=js.  
eFf9T@  
_7';1 D  
template < typename Cond, typename Actor > \}kR'l  
class do_while AX6:*aZB  
  { NX(+%EBcA  
Cond cd; U,T#{  
Actor act; '~f*O0_  
public : }1V+8'D  
template < typename T > 2G5|J{4w  
  struct result_1 et/l7+/'  
  { _99 +Vjy  
  typedef int result_type; mAW(j@5sp  
} ; o%z^@Cq  
LX&O"YY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a_ [+id  
;g+fY 6  
template < typename T > TxN+-< f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^qBm%R(  
  { i,Z-UA|f=T  
  do ,\3Cq2h  
    { s?1Aj<  
  act(t); ('j'>"1H  
  } z(O*DwY#  
  while (cd(t)); Gx4uf  
  return   0 ; }uaFmXy3  
} 3d1xL+  
} ; jVGAgR=[G  
Zs3xoIW7Ai  
0;=]MEk?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B>d49(jy  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K%t&a RjS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %t1Z!xv_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [9~EH8  
下面就是产生这个functor的类: g26_#4 P  
x N>\t& c  
}z\t}lven  
template < typename Actor > rAW7Zp~KK  
class do_while_actor 9PO5GYU  
  { F/j ; q  
Actor act; (=gqqOOl~  
public : l6xqc,h!K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~mah.8G  
eW3?3l`fvt  
template < typename Cond > V8o, e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aWLA6A+C&  
} ; J &=5h.G$  
S}0-2T[  
<.BY=z=H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =*+f2  
最后,是那个do_ Iw#[K  
> 9z-/e  
vKdS1Dn1  
class do_while_invoker i^ILo,Q  
  { &,l7wK  
public : )M[FPJP}  
template < typename Actor > 9T`YHA'g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zI(uexxPqd  
  { &lzCRRnvt  
  return do_while_actor < Actor > (act); tN.BI1nB  
} ,5t_}d|3C=  
} do_; U%VFr#  
hmb=_W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?,hGKSC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I7'v;*  
最后来说说怎么处理break和continue KlBT9"6"  
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。 l#+@!2z  
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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