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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PohG y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /V^Gn;  
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, ">j}!n 8J  
k& 2U&  
MZv In ZS  
T32C=7  
  class filler  W^Wr  
  { P?\IlziCB  
public : %@Bl,!BJ,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c=0S]_  
} ; S=*rWh8)%<  
Mpzt9*7R  
KY~p>Jmh  
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: 1k EXTs=,  
]6bh#N;.  
N7v7b<6  
m0DD|7}+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E3@G^Y  
mmE\=i~  
ph qx<N@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~oWCTj-  
>hHjDYjbf  
2~h! ouleY  
q$L=G  
二. 战前分析 N_Q)AXr)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Z?ZiK1) K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~)xg7\k  
SaceIV%(  
2.)xWCG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +i HZ*  
  /* --------------------------------------------- */ j} t"M|`  
vector < int *> vp( 10 ); :Aj8u\3!@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]/g&y5RG  
/* --------------------------------------------- */ Fjch<gAofS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .$&mWytw=  
/* --------------------------------------------- */ ;n]GHqzY_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :59fb"^$  
  /* --------------------------------------------- */ ?&A)%6` ~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gCfAy=-,V  
/* --------------------------------------------- */ tQ~vLPi$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Sp/t[\,'  
T-,T)R`R  
&BTgISYi  
>1uo5,wrF  
看了之后,我们可以思考一些问题: @N+ }cej  
1._1, _2是什么? <5@VFRjc  
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。 } V  *  
2._1 = 1是在做什么? 0#Ivo<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。 8k[=$Ro  
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\!t!FL_  
J34/rL/s  
|z.x M>  
三. 动工 *ay&&S*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n $Nb,/o  
Lsu_ f'p0  
-nK\+bTL}  
M9~eDw'Pr  
template < typename T > U)v){g3w)  
class assignment k65V5lb  
  { KYw~(+gHv2  
T value; g}@W9'!  
public : mH`K~8pRg  
assignment( const T & v) : value(v) {} l7T@<V  
template < typename T2 > ?58,Ja  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |; [XZ ZZ  
} ; ce56$L8[  
9N[(f-`  
O~P1d&:L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q H>e_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J^w!?nk  
qQN|\u+co  
) t#>fnN  
]`+J!G,  
  class holder U3 t$h  
  { ]S0tK  
public : ioW&0?,Ym  
template < typename T > Z:(Zy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]nIH0k3y  
  { ;9&#Sb/  
  return assignment < T > (t); {)`tN&\  
} 9M12|X\]8  
} ; aw\0\'}  
1XppC[))  
y1 qJ  
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: x*#9\*@EI  
H@uDP  
  static holder _1; $-w&<U$E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XM#xxf* Y  
e+~Q58oD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ).$q9G  
而不用手动写一个函数对象。 gm8FmjZtf  
(5/>arDn  
zn)Kl%N^  
a%YohfsY?U  
四. 问题分析 ^'G,sZ6'Nh  
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。 z)_h"y?H{%  
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。 ix+sT|>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^[g7B"`K5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $! R]!s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *Dhy a g  
eEmuE H@X  
五. 问题1:一致性 `#3FvP@&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;RzbPlkl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7x''V5*j  
oYmLJzCf  
struct holder Y;"rJxHD  
  { *=b36M   
  // ZnNl3MKV  
  template < typename T > e-EY]%JO  
T &   operator ()( const T & r) const CzfGb4  
  { cCB YM  
  return (T & )r; MO-7y p:K  
} 9g~"Y[ ]  
} ; vp4NH]fJ  
+i@{h9"6g  
这样的话assignment也必须相应改动: _q z^|J  
* LOUf7`  
template < typename Left, typename Right > b^^ .$Gu  
class assignment J.Fy0W@+k4  
  { L/KiE+Y  
Left l; *-`-P  
Right r; ! _p(H  
public : nvbKW.[<f{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <,+nS%a  
template < typename T2 > FMEW['  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2Fc>6]:*  
} ; fWs@ZCt  
M]7>Ar'zsG  
同时,holder的operator=也需要改动: PHR:BiMZ  
C8W4~~1S  
template < typename T > ZwOX ,D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %CIRN}  
  { 9 $*O^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6%a:^f]  
} GV0-"9uwX~  
N%Uk/ c'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +)ba9bJ|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9p4=iXfR  
d;hv_h  
return l(rhs) = r; s"JD,gm$  
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。 ^`?M~e2FZ8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;Q>+#5H6F8  
Fk#$@^c@  
template < typename Tp > ac!!1lwA  
class constant_t 2bu>j1h  
  { de_%#k1:L  
  const Tp t; pD17r}%  
public : sc&u NfJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O9ar|8y  
template < typename T > p(6KJK\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N|e#&  
  { <j}A=SDZ)  
  return t; W<u,S  
} d1';d6.u\  
} ; Q!y%N&  
):lH   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s("\]K  
下面就可以修改holder的operator=了 \b*z<Odv  
hn=tSlte  
template < typename T > k}0b7er=R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &embAqW:  
  { C7Fx V2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hsHbT^Qm  
} iAo/Dnp2J  
>%H(0G#X  
同时也要修改assignment的operator() B \LmE+a>  
]d~2WX Y  
template < typename T2 > ^[6el_mj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DY\~O  
现在代码看起来就很一致了。 H[RX~Xk2E  
zbI|3  
六. 问题2:链式操作 b|-S;cw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [\qclW;L  
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。 ^yX>^1  
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。 tl; b~k  
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。 YQcaWd(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @'<=E AXe  
nS](d2  
template < typename T > ;!A=YXB  
struct result_1 ?a-5^{{  
  { 5z&>NI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >a&IFi,j  
} ; d( yTz&u)  
Z~].v._YV)  
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: !;;7:!)P  
'Y.6sB  
template < typename T > pzZ+!d  
struct   ref (vp#?-i  
  { a7685Y  
typedef T & reference; w+wtr[;wwL  
} ; c]n"1YNm  
template < typename T > 9s1^hW2%Q  
struct   ref < T &> D^gS.X^  
  { T.jCF~%7F  
typedef T & reference; [r!f&R  
} ; )KEW`BC5T  
#;f50j!r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Au6Y]  
)xiu \rC  
template < typename T > e^'|<0J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !*f$*,=^  
  { QYi4A "$`  
  return l(t) = r(t); fY6~Z BvK  
} ?(n v_O  
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。 uaz!ze+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i4]oE&G  
qXhdU/ =  
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 xW]65iav  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y/5GY,z%aL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VZq~ -$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GGf<9!:  
最后的布局是: aHVzBcCPh  
                Add %~y>9K  
              /   \ #qh ,  
            Divide   5 zg H(/@P  
            /   \ z:@:B:E  
          _1     3 UoPY:(?;i  
似乎一切都解决了?不。 7}g4ePYag  
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。 z~ywFk}KGd  
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。 Z %Ozzp/  
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: yIrJaS-  
tc<uS%XT4^  
template < typename Right > g;v;xlY`N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NcP/W>lN  
Right & rt) const :aK?DtZ  
  { OQ7 `n<I<)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ml7 (<J  
} :n QlS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P RWb6  
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。  m1U:&{:^  
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。 6,a H[ >W  
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。 >WIc"y.  
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。 'gvR?[!t  
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? Zym6btc  
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: nuXL{tg6  
XzHR^^;u"*  
template < class Action > u0c}[BAF  
class picker : public Action Jsysk $R  
  { 0Gc@AG{  
public :  C/IF~<B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EU%,tp   
  // all the operator overloaded  @Fb1D"!  
} ; L%T(H<G  
6e%@uB}$  
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。 Y @p<f5[c  
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: !Aw^X} C  
WJ25fTsG  
template < typename Right > ujZ`T0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =/!lK&  
  { `8ac;b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W<r<K=`5P  
} ('tXv"fT  
yQiY:SH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m$fEk,d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [OW <<6  
<X:JMj+  
template < typename T >   struct picker_maker 9%"7~YCDas  
  { 94rSB}b.O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z3jk xWAZ  
} ; #;]#NqFX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mb1mlsE  
  { #i[:oC6m:  
typedef picker < T > result; @-'a{hBR  
} ; )*~A|[  
Io1j%T#ZT  
下面总的结构就有了: :&IHdf0+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ;=Ma+d#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >>y`ap2%V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >R+-mP!nj  
至此链式操作完美实现。 *siX:?l  
c ZYy+  
w+g29  
七. 问题3 a!9'yc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 jE\ G_>  
fp)SZu_*  
template < typename T1, typename T2 > b/M/)o!C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3iCe5VF  
  { .a.H aBBV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u?=mh`  
} ,/\`Rc^n  
';tlV u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: uUI#^ A  
>)kKP8l7  
template < typename T1, typename T2 > * Gg7(cnpw  
struct result_2 x?Abk  
  { x MJ-=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _:r8UVAT.  
} ; sL$sj|"S  
?Mjs[|  
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? 16iTE-J_  
这个差事就留给了holder自己。 M|(VM=~  
    b)diYsTH  
h4hAzFQ.s  
template < int Order > x{1 v(n8+=  
class holder; TO6F  
template <> 9q`Ewj R  
class holder < 1 > 7{#p'.nc5  
  { qs]W2{-4~  
public : xV> .]  
template < typename T > 1=5"j]0hY  
  struct result_1 *~PB  
  { Q9bnOvKe|  
  typedef T & result; | .jWz.c  
} ; G4|C227EO  
template < typename T1, typename T2 > C*YQ{Mz(f  
  struct result_2 G8repY  
  { 7P$*qj~Vh  
  typedef T1 & result; vPnS`&  
} ; 1uo- ?k  
template < typename T > ?p{ -Yp*h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #wyceEa  
  { #un'?]tZF  
  return (T & )r; nAP*w6m0j  
} ie1~QQ  
template < typename T1, typename T2 > AF:_&gF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T!x/^  
  { y;az&T  
  return (T1 & )r1; {MtJP:8Jp  
} .U{}N%S  
} ; z(A60b}  
! Vl)aL  
template <> (cVIjo+::  
class holder < 2 > %p\ ~  
  { PcsYy]Q/  
public : %s}{5Qcl/  
template < typename T > }oD^tU IK  
  struct result_1 N1Y uLG:  
  { m+M^we*R  
  typedef T & result; gPn0-)<  
} ; K-'uE)  
template < typename T1, typename T2 > Eq_@ xT0>  
  struct result_2 l(1.Ll  
  { z^wod  
  typedef T2 & result; U2`:'  
} ; :"y2u   
template < typename T > @CM5e!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5Y;&L!T  
  { mBL?2~M  
  return (T & )r; ]R~hzo  
} Q0-gU+ig  
template < typename T1, typename T2 > dOaOWMrfdf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;QVTb3Th  
  { eSZ':p  
  return (T2 & )r2; n:a~=^IV  
} _k}Qe ;  
} ; JV,h1/a("  
I>8_gp\1  
44 8%yP  
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{*rV>%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]fDb|s48  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N~b0b;e  
Xtz29  
return l(i, j) = r(i, j); GsO(\hR6^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k^d^Todq.  
M:.+^.h  
  return ( int & )i; Ze/\IBd  
  return ( int & )j; fJNK@F  
最后执行i = j; 3{qB<*!p"G  
可见,参数被正确的选择了。 K/(QR_@?  
Js:U1q  
1\{FKO t  
0`V=x+*,  
+P 9eE,WR  
八. 中期总结 :W>PKW`^  
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: o; 6^:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #" "T>+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^?0'\Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @#^Y# rxb  
o[RwK  
l['p^-I  
mcidA%  
]Ar,HaX-  
{ 2Ew^Li  
九. 简化 g9;s3qXiG  
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。 -awG1 4%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0t(c84o5  
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: 1=T;68B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 86cnEj=   
  +-*/&|^等 IMM+g]#e  
2. 返回引用。 3(t3r::&  
  =,各种复合赋值等 O8>&J-+2  
3. 返回固定类型。 B#`'h~(7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .x] pJ9  
4. 原样返回。 l1`r%9gr  
  operator, PJ&L7   
5. 返回解引用的类型。 \M|:EG%  
  operator*(单目) Tb;,t=;u  
6. 返回地址。 `'5vkO>  
  operator&(单目) BHU$QX  
7. 下表访问返回类型。 z`$c4p6G6  
  operator[] qQ3pe:n?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N(yd<M w  
  operator<<和operator>> /s+IstW  
u>vvW|OB[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 a9 q:e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :x5O1Zn/t  
f[R~oc5P0  
template < typename Left > Dm}M8`|X  
struct value_return <s\ZqL$ f  
  { E y9rH_  
template < typename T > ]xoG{%vgb  
  struct result_1 ]jiVe_ OS<  
  { ."O%pL]!/b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5a@9PX^.J  
} ; $%'3w~h`  
@x743}Y\  
template < typename T1, typename T2 > { J/Fp#  
  struct result_2 D*PEIsV  
  { WcM\4q@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wi!"V cn  
} ; -r3 s{HO  
} ; ,LSiQmV5  
[eOv fD  
zA.0Sm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D `V.gV]  
IFS_DW  
下面我们来剥离functor中的operator() (C).Vj~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,=[% #gS  
$)8,dS  
return l(t) op r(t) t&[<Dl/L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]{\M,txo8  
return op l(t) -}h^'#  
return op l(t1, t2) wD{c$TJ?{F  
return l(t) op <LXx_{=:  
return l(t1, t2) op |KS,k|).  
return l(t)[r(t)] `JPkho  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q-_!&kDK"  
R)\^*tkz7  
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:  |Nj6RB7  
单目: return f(l(t), r(t)); b l+g7g;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /T(9:1/G  
双目: return f(l(t)); >{:hadUH  
return f(l(t1, t2)); S1mMz i  
下面就是f的实现,以operator/为例 cgQ6b.  
sO 6=w%l^  
struct meta_divide $8HiX6r  
  { btq 4diW  
template < typename T1, typename T2 > P#XV_2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T :m" eD;  
  { o,* D8[  
  return t1 / t2; 2xX:Q'\2  
} 1,bE[_  
} ; \#I$H9O  
B,w ZI4oi*  
这个工作可以让宏来做: y;8&J{dd  
Km%L1Cd]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HBtk)  
template < typename T1, typename T2 > \ 7>F{.\Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \ I523$a  
以后可以直接用 |3@DCb T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tLfhW1"  
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 Tsa]SN14  
(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。。。) Ihf :k_;  
q=BljSX  
t S]  
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 TSsZzsdr2  
Z CPUNtOl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  L1 /`/  
class unary_op : public Rettype Kmx^\vDs  
  { V<H9KA  
    Left l; I_u/  
public : 0zq'Nf?#3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RK|*yt"f"  
Hn(1_I%zF  
template < typename T > Ws@'2i\;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9T24dofkJ  
      { Rxd4{L )n  
      return FuncType::execute(l(t)); 9 =;mY  
    } 4Qf sxg  
AT~,  
    template < typename T1, typename T2 > d"#Zp&#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 71c[ `h*0{  
      { +C{-s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FHSoj=  
    } ][MtG  
} ; _q27 3QG/"  
EaO@I.[  
D'#Q`H  
同样还可以申明一个binary_op /;Tc]  
^}d]O(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e}e8WR=B  
class binary_op : public Rettype y3dk4s77  
  { *n? 1C"l  
    Left l; ' {,xQf*x  
Right r; NFs5XpZ~  
public : 'RK"/ZhqE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lZ\8W^  
St-uE |8  
template < typename T > }p7iv:P=3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -[V-f> :  
      { pFd8p@m_2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G:=hg6 '  
    } -Ks>s  
85GIEUvH/  
    template < typename T1, typename T2 > 6gg8 h>b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n~*".ZC'Y  
      { "#j}F u_!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G21o @38e  
    } 'jtC#:ePK  
} ; Cl}nP UoL  
do}LaUz  
4]y)YNQ(  
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 \2i7\U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qos7u91z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {3tzr;c?  
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。 _IDZ.\'>$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0M_oFx  
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。。。 9)q3cjP{<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'YNaLZ20  
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) 'pdTV:]zA  
下面是修改过的unary_op E $@W~).!  
:gh[BeqQ)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \*xB<mq  
class unary_op "ZuuSi  
  { qLN^9PdEE  
Left l; n +~Dc[  
  G6sK3K  
public : BX,)G HE  
}h5i Tc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <uH8Fivb  
1uw#;3<L  
template < typename T > 157_0  
  struct result_1 ':'g!b`/  
  { a|aVc'j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <j'V}|3  
} ; C6_(j48&  
hRcb}>pr  
template < typename T1, typename T2 > ]b/]^1-(b  
  struct result_2 ie}O ZM  
  { mP(3[a_Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _]Hna<Ly  
} ; 5Wt){rG0Z  
KhCP9(A=Qo  
template < typename T1, typename T2 > }{aGh I~<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \U~4b_aN  
  { "n-'?W!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); US6_5>/  
} <#63tN9  
W L$^B@gXQ  
template < typename T > P:qmg"i@3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N0U/u'J!g  
  { ,b+NhxdZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); Qy,^'fSN  
} !XA3G`}p6s  
B[vj X"yg  
} ; .p`4>XA  
s:`i~hjq  
?mQ^"9^XS  
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 ntiS7g e1  
好啦,现在才真正完美了。 \>L,X_DL  
现在在picker里面就可以这么添加了: SGd]o"VF  
*OVB;]D3+  
template < typename Right > ]' mbHkn68  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D-3[# ~MV  
  { bRC243]g*A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lG*Rw-?a  
} -DDA b(2*  
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。 -! \3;/  
0r]n 0?x  
#XV=,81w  
? @V R%z  
W<Uu.Y{sG  
十. bind X/]@EF  
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。 I8F+Z  
先来分析一下一段例子 |J`EM7qMK  
h@)U,&  
WxdQ^#AE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BEZ~<E&0H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7AG|'s['=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;%|im?  
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。 N gNGq\!  
我们来写个简单的。 r4.6W[| d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jx*cq;`Vee  
对于函数对象类的版本: UuG%5 ZC  
H$6RDMU  
template < typename Func > 0V%c%]PH  
struct functor_trait &K[*vyD  
  { |1tKQ0jg  
typedef typename Func::result_type result_type; _sjS'*]  
} ; |9@,ri\'Rg  
对于无参数函数的版本: lED!}h'4  
F<4rn  
template < typename Ret > ~C-Sr@ a?/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *k$[/{S1-  
  { Z0|5VLk,<{  
typedef Ret result_type; Da^q9,|  
} ; {sTf4S\S  
对于单参数函数的版本: $CcjuPsK  
l,ny=Q$[1'  
template < typename Ret, typename V1 > ?2<QoS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mq:k |w^6  
  { Wzq W1<*`  
typedef Ret result_type; 6#w>6g4V~R  
} ; 7T[~~V^x  
对于双参数函数的版本: mY|c7}>V;  
cJKnB!iL5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J_s`G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QE]@xLz   
  { xL* psj  
typedef Ret result_type; 5hs_k[q  
} ; vrn4yHoZ  
等等。。。 uJ`N'`Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [o^$WL?c  
UlXm4\@  
template < typename Func > dT`nR"  
struct func_return HOW<IZ^  
  { 7uBx  
template < typename T > DJ ru|2  
  struct result_1 =D zrM%  
  { o)Q4+njT@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |N,^*xP(6  
} ; KFM[caKeJO  
tpI/I bq  
template < typename T1, typename T2 > 2 BY|Cp4R  
  struct result_2 (>`_N%_  
  { hV3]1E21"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zK0M WyXO  
} ; Vjs2Yenx  
} ; )L<.;`g4x  
[*%lm9 x  
;NP-tA)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Owp]>e  
#rHMf%0  
template < typename Func, typename aPicker > >WHajYO"  
class binder_1 #y\O+\4e  
  { zJ`u>:*$  
Func fn; o!xCM:+J  
aPicker pk; zU5@~J  
public : &H _/`Z]Q  
Y XhZWo{B  
template < typename T > 'm0WPS/6E  
  struct result_1 Q}#4Qz~n  
  { ;5X6`GlS#5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ;LS.  
} ; s$y_(oU,D  
Yjg$o:M  
template < typename T1, typename T2 > ^%oH LsY9  
  struct result_2 TF%n1H-sF  
  { U=v>gNba  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NK-}[!f  
} ; zkt~[-jm}  
M:O*_>KF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6@aH2+4+  
O!PGZuF  
template < typename T > .J.}}"+U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W *0!Z:?  
  { erI&XI  
  return fn(pk(t)); HX.K{!5  
} sta/i?n  
template < typename T1, typename T2 > :F d1k Jm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' !huU   
  { 5ncW s)  
  return fn(pk(t1, t2)); !fs ~ >  
} 28JVW3&)  
} ; \Vv)(/q{  
/A5=L<T6F  
l>jrY1u  
一目了然不是么? .(&6gB  
最后实现bind fq1w <e  
QAI=nrlp  
DN9x<%/-  
template < typename Func, typename aPicker >  WLWfe-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0MT?}D&TL  
  { j gV^{8qG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s"7FmJ\7rw  
} }?b\/l<  
+%CXc%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @MQfeM-@  
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&F% j.<  
oe6Ex5h  
十一. phoenix !}A`6z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2SC'Z>A  
SFzoRI=qG  
for_each(v.begin(), v.end(), x8z6 <  
( dyqk[$(  
do_ G>Bgw>#_  
[ 2!f'l'}  
  cout << _1 <<   " , " n n[idw  
] "% i1zQo&  
.while_( -- _1), J bima>  
cout << var( " \n " ) .&=\ *cZc  
) WbFCj0  
); vr>J$(F  
yokZ>+jb  
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: >iJxq6!  
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 uPFbKSJj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :U1V 2f'l3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (1,4egMpR  
4/o9K*M+  
?#5)TAW  
template < typename Cond, typename Actor > NFU=PS$  
class do_while G*v,-O  
  { ZZL%5{ w_  
Cond cd; Yk4ah$}%-^  
Actor act; +SRM?av  
public : e?aSM  
template < typename T > 3e[k9`  
  struct result_1 =F*{O=  
  { a 0FU[*q  
  typedef int result_type; 5o|u!#6  
} ; Tq6@ 1j6p  
wRWKem=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k/xNqN(  
lVb;,C%K  
template < typename T > I>3G"[t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &kOb#\11u  
  { U&tR1v'  
  do 1 pzd  
    { [h :FJ  
  act(t); k.0pPl  
  } 6? (8KsaN  
  while (cd(t)); {Q L qf   
  return   0 ; Lop=._W  
} )&elr,b /y  
} ; fI(H :N  
qoD M!~  
]| =#FFz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W/R-~C e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +%RXV ~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <Gudx>I  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )6zwprH!  
下面就是产生这个functor的类: HaamLu  
}oTac  
~&IL>2-B  
template < typename Actor > E~!FEl;  
class do_while_actor K>$od^f%c  
  { `Tf<w+H  
Actor act; D&)gcO`\  
public : ^coJ"[D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6{I5 23g  
ZGOI8M]@  
template < typename Cond > tU7eW#"w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I1(, J  
} ; SY2B\TV  
8:A6Ew&\]O  
mY1$N}8fm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -r82'3]  
最后,是那个do_ ~ #~Kxh  
dkf?lmC+M  
K`1\3J)  
class do_while_invoker WaWx5Fx+  
  { 9X{aU)"omQ  
public : t UW'E  
template < typename Actor > }%rz"kB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P8s'e_t  
  { h^0!I TL^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7"y"%+*/  
} ]urcA,a  
} do_; N|1k6g=0  
!'C^qrh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *K\/5Fzl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UkL'h&J~  
最后来说说怎么处理break和continue f-6E>  
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。 `}u~nu<  
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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