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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &E} I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AEiWL.*.  
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, dw@TbJ  
[P(rY  
9(i0" hS^  
&Xj{:s#  
  class filler };4pZceV  
  { ~5x4?2  
public : ~NTDG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JS }_q1H  
} ; U&tfl/  
b\<lNE!L  
f>.` xC{  
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: k8!hvJ)?  
7O;BS}Lv=  
kxt\{iy4  
HQ ELK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l"2^S6vU  
N` @W%  
)*q7pO\cty  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IBn'iE[>  
FY_avW  
a>-}\GXTA  
G~b`O20N  
二. 战前分析 3:l:~Vn  
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。 cKvAR5|  
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 w !=_  
a>;3 j  
bn^mL~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [XA&&EcU  
  /* --------------------------------------------- */ [qO5~E`;  
vector < int *> vp( 10 ); y\r^\ S9%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4eDmLC"Y *  
/* --------------------------------------------- */ F:[Nw#gj/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WcV\kemf  
/* --------------------------------------------- */ /6i Tq^.%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E< io^  
  /* --------------------------------------------- */ /r::68_KQP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  :V5!C$QV  
/* --------------------------------------------- */ 9XJ9~I?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |ec(z  
iZDb.9@&t  
"Gi+zkVm  
X-*KQ+ ?  
看了之后,我们可以思考一些问题: Kd AR)EU>  
1._1, _2是什么? ArEH%e  
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。 IxK 3,@d  
2._1 = 1是在做什么? eE#81]'6a  
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。 $w";*">:0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5 ~ *'>y  
On2Vf*G@|  
n{qa]3  
三. 动工 pDq^W @Rq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >ji}j~cH  
M rH%hRV6R  
z</XnN  
SoM ]2^  
template < typename T > gs`27Gih  
class assignment #Kb)>gzT  
  { <Vr] 2mw  
T value; VQG  /g\  
public : +i q+  
assignment( const T & v) : value(v) {} bCY^.S-  
template < typename T2 > p[k9C$@e}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /FNj|7s  
} ; gl(6m`a>  
#IL~0t  
VW<" c 5|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J4K|KS7   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8' g*}[  
x/jN& ;"/  
!z4Hj{A_  
#Ko+_Hm?4  
  class holder m?kIa!GM=  
  { /S=;DxZ,r  
public : *{D:1S  
template < typename T > pFv[z':&Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gp|7{}Q{  
  { U%B]N@  
  return assignment < T > (t); "`1of8$X7  
} (1r>50Ge  
} ; 48"Y-TV  
:xUl+(+  
J!^~KN6[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |2t7mat  
w$_'xX(  
  static holder _1; nLN6@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $xn%i\  
.5Z@5g`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |{|r? 3  
而不用手动写一个函数对象。 DGuUI}|)  
*mhw5Z=!  
WUOPYYW<o  
lt(-,md  
四. 问题分析 E,yzy[gl  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n~>CE"q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !m O] zn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZtK%b+MBP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ; dHOH\,:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,["|wqM  
ZzaW@6LJF  
五. 问题1:一致性 i^V4N4ux]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| mM^8YL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U!UX"r  
`&Of82*w  
struct holder Pv$"DEXA2  
  { lJQl$Wx^  
  // S$_Ts1Ge6  
  template < typename T > ,xM*hN3A  
T &   operator ()( const T & r) const y42T.oK8c  
  { U,3K6AZA 7  
  return (T & )r; g<0%-p  
} T[9jTO?W2  
} ; f7AJSHe  
52R.L9Ai  
这样的话assignment也必须相应改动: Dq1XZ%8  
k)t8J\  
template < typename Left, typename Right > T`0gtSS  
class assignment qf&{O:,Z  
  { $,v+i -  
Left l; <u% e*  
Right r; #Lt+6sa]2@  
public : &XTd[_VW!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k#G7`dJl  
template < typename T2 > *1]k&#s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %iFIY=W  
} ; a_MnQ@  
~l(tl[  
同时,holder的operator=也需要改动: BJ2W }R  
-.3k vL  
template < typename T > mP+yjRw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tl#s:  
  { X(q=,^Mp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P[K T  
} PS;*N 8  
&jd<rs5}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2G> ]W?>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &!fcLJd  
yp'>+cLa  
return l(rhs) = r; ITPp T  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X.5LB!I)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #$T"QL@  
f=Y9a$.:M  
template < typename Tp > UwT$IKR  
class constant_t iFchD\E*o  
  { LZ dNG\-  
  const Tp t; QP0X8%+p  
public : OEi9 )I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nOzT Hg8  
template < typename T > bncFrzp#o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =i %w_ e  
  { HKw4}FC*  
  return t; Bq`kVfx  
} 6VE5C g  
} ; K7Tell\`  
e:occT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Vtk|WV?>P+  
下面就可以修改holder的operator=了 izo $0  
rJj~cPwL"  
template < typename T > E.9k%%X]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cNv c pv  
  { W}3vY]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); EOC"a}Cq-  
} yBKlp08J  
Jx?>1q=M  
同时也要修改assignment的operator() pSUp"wch  
FQl|<l6  
template < typename T2 > 4tTJE<y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I%xJ)fIK  
现在代码看起来就很一致了。 NDG Bvb  
`^{P,N>X  
六. 问题2:链式操作 rNp#5[e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ??Ac=K\  
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。 yK3z3"1M?  
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。 &i RX-)^u  
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。 ij5YV3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y.#+Yh[  
0k [6  
template < typename T > iq -o$6Pg  
struct result_1 N4-J !r@#~  
  { _Oq\YQb v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wYG0*!Vj  
} ; Eq{TZV  
l[k$O$jo  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9f`Pi:*+/  
O1,[7F.4g  
template < typename T > _#B/# ^a  
struct   ref ~O-8h0d3  
  { 9_{!nQC.g  
typedef T & reference; Y[4B{  
} ;  sd%~pY}  
template < typename T > 7/L7L5h<  
struct   ref < T &> *_wBV M=2  
  { :_*Q IyW  
typedef T & reference; 4fswx@l  
} ; Pa<X^&  
pkx>6(Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K2 2Xo<3  
g_U69 z  
template < typename T > X Rn=;gK%J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6Y^o8R  
  { {J$aA6t:"T  
  return l(t) = r(t); $!Tw`O  
} pJ[Q.QxU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >^&+,*tsS4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @AOiZOH  
QL#y)G53Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cx}-tj"m-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k9n93I|Cm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hLRQ)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z]<_a)>  
最后的布局是: <h({+N  
                Add L%FL{G  
              /   \ hr5)$qZW  
            Divide   5 43XuQg4  
            /   \ wG O)!u 4  
          _1     3 c3##:"wr  
似乎一切都解决了?不。 S J5kA`  
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。  s25012  
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。 SCij5il%  
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: VzesqVx  
5oS\uX|  
template < typename Right > o6 /?WR9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Cmj)CJ-  
Right & rt) const q@:&^CS  
  { LxT] -  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YVT^}7#  
} DZue.or  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s><co]  
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。 i7FEjjGtG  
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。 :z\STXq  
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。 \+xsJbEV  
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。 4"sP= C  
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? c'b,=SM  
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: ~"k'T9QBY  
D6w0Y:A{.  
template < class Action > C7#$s<>TO  
class picker : public Action - g0>>{M'  
  { i(WWF#N 5  
public : 2xX7dl(cC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7F.,Xvw&@  
  // all the operator overloaded art{PV4-  
} ; /03>|Juo  
r`2& o  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \ (,2^T'$J  
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: jKzj Tn9{E  
s>5 Z  
template < typename Right > >EY0-B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o&]qjFo\m  
  { k;sUDmrO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @UKd0kxPN{  
} C1=[\c~jw  
(k?OYz]c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PsLCO(26  
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。 !ZRV\31%  
iQKfx#kt  
template < typename T >   struct picker_maker om1 / 9  
  { bm;4NA?Gg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]9' \<uR  
} ; rhrlEf@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]Uu/1TTf  
  { _PIk,!<  
typedef picker < T > result; ?Rdi"{.wI  
} ; o! 8X< o  
Z]tz<YSkG  
下面总的结构就有了: DsoF4&>g[B  
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。 <W pz\U  
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。 CVm*Q[5s"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %^S1 fUwT  
至此链式操作完美实现。 *b&|  
7% h Mf$KQ  
sdb#K?l  
七. 问题3 7$'ja  
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。 /vu7;xVG  
_xJ&p$&  
template < typename T1, typename T2 > _/Hu'9432  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -a3C3!!  
  { N$ ?qAek  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YW*ti|u|w  
} C RNO4  
<%5ny!]  
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: =6Z 1yw7s  
q bo`E!K  
template < typename T1, typename T2 > | !Knd ^}  
struct result_2 wegBMRQVp  
  { ek9%Xk8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e.N#+  
} ; ?g 3sv5\u  
j'Fni4;  
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? QZX+E   
这个差事就留给了holder自己。 \|Mz'*  
    di|l?l^l  
Cd4G&(=  
template < int Order > B#=dz,}  
class holder; rB4]TQ`c  
template <> G]{)yZ'}  
class holder < 1 > y0 xte&  
  { .m .v$(  
public : ' `S,d[~  
template < typename T > ^Oo%`(D?  
  struct result_1 qg_=5s  
  { ujaaO6oZ7  
  typedef T & result; {J[0UZ6  
} ; k{; 2*6b0  
template < typename T1, typename T2 > V[~/sc )  
  struct result_2 Lr`yl$6  
  { (uSfr]89'  
  typedef T1 & result; S;Vj5  
} ; 3oh(d. Z  
template < typename T > 1c]GS&(RP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ra/S46$  
  { T a_#Rg*!  
  return (T & )r; T!8,R{V]4  
} ).\%a h  
template < typename T1, typename T2 > p &A3l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SJ<nAX  
  { 0L'h5i>H)  
  return (T1 & )r1; O[!]/qP+.  
} 4g|}]K1s  
} ;  0y?bwxkc  
9Z} -%Z[,)  
template <> yovC~  
class holder < 2 > 2TdcZ<k}J  
  { cf96z|^C  
public : J=  T!  
template < typename T > kEi!q  
  struct result_1 2QdqVwm  
  { {<V{0 s%  
  typedef T & result;  [5H#ay  
} ; m}rUc29cS,  
template < typename T1, typename T2 > XOU 9r(  
  struct result_2 4h-tR  
  { {D$+~ lO  
  typedef T2 & result; 8RB\P:6h  
} ; Bx)4BPaN  
template < typename T > opd^|xx0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zpJQ7hym  
  { Zv-#v  
  return (T & )r; q.*k J/L  
} _G@)Bj^*  
template < typename T1, typename T2 > [:Sl^ Z&6M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'bTtdFvJ  
  { [&51m^  
  return (T2 & )r2; 0`:0m/fsU  
} NbH;@R)L  
} ; !IcP O  
af)L+%Q%R  
.^eajb`:  
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> >。 nGq{+ G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $/K<hT_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?g}G#j  
,VI2dNst\  
return l(i, j) = r(i, j); 6YNd;,it>p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #mFIZMTRd  
J.$N<.  
  return ( int & )i; EjrK.|I0  
  return ( int & )j; ^8OK.iC  
最后执行i = j; \Cx2$<8  
可见,参数被正确的选择了。 3v\}4)A[  
0 *2^joUv  
]v=A}}kS  
PY[nnoF"|  
0l;TZf=H  
八. 中期总结 P`^nNX]x+,  
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: kZ$2Uss  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @cukoLAn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Cs))9'cD]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c~SR@ZU  
KSz;D+L \  
K|]/BjB/  
s+DOr$\  
50 8v:?^'  
<- L}N '  
九. 简化 ~wvu7  
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。 6/6M.p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $Y,y~4I  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h/k00hD60  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T\q:  
  +-*/&|^等 WUrE1%u  
2. 返回引用。 }p5_JXBV  
  =,各种复合赋值等 Kl_(4kQE_  
3. 返回固定类型。 gamE^Ee  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5X&Y~w,poU  
4. 原样返回。 2u Zb2O  
  operator, _0}u0fk  
5. 返回解引用的类型。 Ogv9_ X8  
  operator*(单目) >e>%AMzo[  
6. 返回地址。 -Gy=1W`09  
  operator&(单目) R"W5R-  
7. 下表访问返回类型。 ]n}aePl}oU  
  operator[] #zRHYZc'T|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s@zO`uBc  
  operator<<和operator>> ,R. rxoO  
9A~w2z\G  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 M0yv= g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uP G\1  
>v2/0>U  
template < typename Left > SSxp!E'  
struct value_return F42<9)I  
  { ncqAof(/  
template < typename T > [;H-HpBaa  
  struct result_1 {7jl) x3l  
  { S /"G=^~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^hXm=r4ozR  
} ; ^"<x4e9+j  
i\<S ;  
template < typename T1, typename T2 > &(oA/jFQ  
  struct result_2 63'm @oZ  
  { `JO>g=,4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "AU.Eh"-1  
} ; l^Ob60)2  
} ; elAWQEu s  
;plBo%EBV  
"4\k1H"_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9}%$j  
fcxg6W'  
下面我们来剥离functor中的operator() |QS3nX<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fX]`vjM{  
"I66 @d?  
return l(t) op r(t) f`:GjA,J$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R\|,GZ!`+  
return op l(t) fGb}V'x}r  
return op l(t1, t2) {.542}A  
return l(t) op <Y."()}GeH  
return l(t1, t2) op :h5G|^  
return l(t)[r(t)] yI1 :L -  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }[Z'Sg]s  
j*@@H6G  
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: &nDXn|  
单目: return f(l(t), r(t)); u8T@W}FX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `Jk0jj6Z  
双目: return f(l(t)); "h#R>3I1)  
return f(l(t1, t2)); M#; ks9  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]o8]b7-  
wn.~Dx  
struct meta_divide `0\Z*^>  
  { nm@ h5ON_  
template < typename T1, typename T2 > 0K[]UU=P=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tGgxID  
  { TY)QE  
  return t1 / t2; h{gFqkDoTI  
} 4d`YZNvZW/  
} ; Hl,{4%]  
j@>D]j  
这个工作可以让宏来做: !gve]>M  
r|EN5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^K;k4oK  
template < typename T1, typename T2 > \ 8@;]@c)m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cc|W1,q  
以后可以直接用 5Jbwl$mZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @khFk.LBD  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 x="Wqcnj{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -g@!\{  
7q+D}+ Xf  
iM@$uD$_Q2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q#tUDxf(|  
ysz =Xw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m+0yf(w  
class unary_op : public Rettype o]4]fLQ  
  { Kcm+%p^  
    Left l; 6nZ]y&$G-k  
public : Ipk;Nq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S MWXP  
M76p=*  
template < typename T > 5EFt0?G   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j6GIB_  
      { a_RY Yj  
      return FuncType::execute(l(t)); riDb !oC  
    } 17 Ugz?  
4rU/2}. q  
    template < typename T1, typename T2 > Co1d44Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U?UU] >Q  
      { Wef%f] u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C|V7ZL>W  
    } ; Z]Wj9iY  
} ; XOvJlaY)'.  
\rS*\g:i  
4j#y?^s  
同样还可以申明一个binary_op (xHmucmwp  
J].Oxch&y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $-}&RW9  
class binary_op : public Rettype % T({;/  
  { $*ff]>#  
    Left l; tm+*ik=x|  
Right r; 8K,X3a9  
public : B*T n@t W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GC')50T J  
F\m^slsu7=  
template < typename T > /65YHXg,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  6:zPWJB  
      { V&*IZt&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `HX:U3/  
    } V$?6%\M^*  
KN}#8.'>3  
    template < typename T1, typename T2 > j%6p:wDl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D0Dz@25-  
      { ,"EaZ/Bl/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w?ugZYwX*  
    } -8 uS#  
} ; 1SExl U  
)ros-d p`  
g88k@<Y  
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 p*Z<DEh#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 if*V-$[I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GHsDZ(d3.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w!m4>w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1aAOT6h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xrf|c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _}F& ^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'gY?=,dF>  
下面是修改过的unary_op Y2L{oQ.C2  
SoziFI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fEBi'Ad  
class unary_op P.Nt jz/B  
  { y4kn2Mw;  
Left l; TCp9C1Q4  
  mnA_$W3~I  
public : y6$a:6  
nvR%Ub x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EB3/o7)L  
jRsl/dmy  
template < typename T > !j$cBf4  
  struct result_1 >#h,q|B  
  { -|V#U`mwF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e#oK% {A  
} ; hJSvx  
.i;.5)shsu  
template < typename T1, typename T2 > LH54J;7 Y  
  struct result_2 z?DCQ  
  { yy5|8L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]y#'U  
} ; + E{[j  
ndFVP;q  
template < typename T1, typename T2 > "M:ui0YP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dQ*^WNUB  
  { .5\@G b.8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X+ Sqw5rH  
} E:qh}wY  
kI"9T`owR  
template < typename T > ! >F70  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GbLHzw  
  { MsIR~  
  return OpClass::execute(lt(t)); E{)X ;kN=  
} 4rDV CXE  
huZ5?'/Fg  
} ; Xm# +Z`|N  
6?x F!VIL  
:?UcD_F  
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 @tSB^&jUWu  
好啦,现在才真正完美了。 =R:O`qdC4e  
现在在picker里面就可以这么添加了: GJWGT`"  
%<^^ Mw  
template < typename Right > Bvvja C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a=W%x{  
  {  3*Q=)}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;'Hu75ymo  
} E q4tcZ  
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。 8d$|JN;)  
XZN@hXc9:v  
z4 =OR@ h  
>-V632(/{o  
E-^(VZ_Xj  
十. bind UB+~K/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 GH':Yk  
先来分析一下一段例子 jvv=  
onmpMU7w  
Cgln@Rz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *A`ZcO=   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !e<5JO;c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8g:VfzaHu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8+Tv@  
我们来写个简单的。 V5-!w0{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N?t*4Y  
对于函数对象类的版本: YFu>`w^Y  
tJ_Y6oFm=  
template < typename Func > CH(Y.Kj-  
struct functor_trait 4<tbZP3/6)  
  { M._E$y,5  
typedef typename Func::result_type result_type; EZ>(}  
} ; /JRZ?/<1  
对于无参数函数的版本: vn*K\,  
ELV~ ayp5  
template < typename Ret > ~-NSIV:f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oQpGa>6U&  
  { Kg~D~ +j  
typedef Ret result_type; 8&HBR #  
} ; "*/IP9?]  
对于单参数函数的版本: e wT K2  
lO|LvJyx  
template < typename Ret, typename V1 > y+Nw>\|S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q }^Ip7T  
  { EdqB4-#7  
typedef Ret result_type; _t"[p_llo  
} ; A`M-N<T  
对于双参数函数的版本: uv-O`)  
4$, W\d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z3MhHvvgp{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F5+F O^3E  
  { M  hW9^?  
typedef Ret result_type; wO.d;SK  
} ; 7bbFUUUG"  
等等。。。 HCrQ+r{g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |5`ecjb.  
q2F `q. j  
template < typename Func > Lp"OXJ*es  
struct func_return IO&U=-pn&  
  { $?!]?{K  
template < typename T > %Iflf]l  
  struct result_1 jmgkY)rb R  
  { Gjq7@F'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %^E 7Iqc  
} ; # hn  
#%ld~dgz-  
template < typename T1, typename T2 > C7R3W,  
  struct result_2 I6;6x  
  { lb9?Uc@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  k4<28  
} ; (Nz`w  
} ; "CC"J(&a  
8pA<1H%  
&`s{-<t<L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :qqG%RB  
nu+^D$ait  
template < typename Func, typename aPicker > 3rFku"z T$  
class binder_1 Hmm0H6&u  
  { 'MX|=K!C  
Func fn; !%}n9vr!}\  
aPicker pk; )M"NMUuU"  
public : e<{ d{  
Qp[ Jw?a  
template < typename T > p),* 4@2<  
  struct result_1 E0VAhN3G\  
  { 451.VI}MR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 68bvbig  
} ; Kv!:2br  
;p~!('{P  
template < typename T1, typename T2 > MYb^G\K  
  struct result_2 S?`0,F  
  { H;_Ce'oU(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6W1+@ q  
} ; aY,Bt  
jyF*JQjK4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B_[I/ ?  
$ S3b<]B  
template < typename T > 3mYW]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (||qFu9a  
  { 'ParMT  
  return fn(pk(t)); Q3=5q w^  
} y2?9pVLa\y  
template < typename T1, typename T2 > 1k:yU(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6~ y'  
  { KC; o   
  return fn(pk(t1, t2)); [/*;}NUv  
} ;Q q_  
} ; k kD#Bb  
C[%&;\3S@  
Sn'!Nq>  
一目了然不是么? 6y Muj<L  
最后实现bind '3^qW  
RAhDSDf  
WzR)R9x]  
template < typename Func, typename aPicker > ^J-Xy\ X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \$4z@`nY  
  { `_GCS,/t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZRc^}5}WA  
} rxol7"2l  
??B!UXi4R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XW8@c2jN\7  
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。 eLh35tw  
kR^">s/H#  
十一. phoenix MIkp4A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .eVX/6,  
gn/]1NNfR  
for_each(v.begin(), v.end(), O^./) #!#  
( )S4ga  
do_ O SUiS`k  
[ k0\a7$}F  
  cout << _1 <<   " , " xWa[qCr  
] 0&| M/  
.while_( -- _1), [ R8BcO(  
cout << var( " \n " ) r9bAbE bI  
) C_ d|2C6  
); aw lq/  
+?3RC$jyw  
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: G6>sAOf  
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 &,PA+#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %YF /=l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mMZrBz7r  
NRG~ya >  
?xMTO  
template < typename Cond, typename Actor > iKu3'jZ/O  
class do_while N#-. [9!  
  { }D)eS |B  
Cond cd; bvZD@F`2  
Actor act; S{2;PaK  
public : {df;R|8 l  
template < typename T > O\;Lb[`lb  
  struct result_1 ./7-[d  
  { }0 H<G0   
  typedef int result_type; U)-aecB!  
} ; "N &ix*($  
rttKj{7E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [D+PDR  
_O87[F1  
template < typename T > B3[X{n$px  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |SMigSu r`  
  { /i@.Xg@:  
  do d@*dbECG  
    { k)F!gV#  
  act(t); zn= pm#L  
  } ^qC.bv]&  
  while (cd(t)); Xu_1r8-|=b  
  return   0 ; 8aRmHy"9l  
} Jr2>D=  
} ; (?XIhpd  
U$a)lcJd  
Fv/{)H<:y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~PF,[$?4n  
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。 13 JG[,w  
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。 leizjL\P  
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。 xk8NX-:  
下面就是产生这个functor的类: MGw XZ7?E  
32J/   
*Y53b Z  
template < typename Actor > @c8RlW/A  
class do_while_actor A9DFZZ0  
  { ?_S);  
Actor act; MB>4Y]rtU  
public : HH(2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BgCEv"G5  
\Z%_dT}  
template < typename Cond > Ug gg!zA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1#>uqUxah  
} ; PDgZb  
7I(QTc)*  
ZS_  z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 | z}VP-L  
最后,是那个do_ [["eK9 }0  
|P9)*~\5  
HPO:aGU   
class do_while_invoker 5PpS/I:on  
  { 6_9@s*=d>  
public : DYZk1  
template < typename Actor > @WKJ7pt`'N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \)MzUOZn  
  { h;cw=G  
  return do_while_actor < Actor > (act); +'[*ikxD=g  
} *a(GG  
} do_; ESS1 L$y  
PP_ar{|7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `v/p4/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eVbT<9k  
最后来说说怎么处理break和continue URr{J}5  
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。 vsq |m 5  
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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