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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fx|$(D@9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R{S{N2+p(  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, C/dqCUX:  
lPm'>, }Y  
=g' 7 xA  
Mj5=t:MI  
  class filler Ni IX^&N1  
  { m;o \.s  
public : *=}$@O S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .(Q3M0.D  
} ; ^!H8"CdC3  
Er} xB~<t  
'3=[xVnv  
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: Uxx=$&#  
OIB~ W  
(_-<3)q4  
'LIJpk3J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q%~b(4E^7P  
reLYtv  
m<00 5_Z0Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [ >#?C*s  
~]?Q'ER  
&s_O6cqgh  
`9b/Q  
二. 战前分析 $A6'YgK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VR5$[-E3  
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 $Hqm 09w  
&k(t_~m>  
sJtz{'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dUeM+(s1  
  /* --------------------------------------------- */ Y1EN|!WZ  
vector < int *> vp( 10 ); ~=(?Z2UDA_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [La=z 7*  
/* --------------------------------------------- */ +jzpB*@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \Oh9)X:I  
/* --------------------------------------------- */ 0rY<CV;fZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9ZUG~d7_  
  /* --------------------------------------------- */ JE,R[` &  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fKIwdk%!-  
/* --------------------------------------------- */ x:=Kr@VP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); csT_!sI I  
Oa\!5Pw1  
Ac<V!v71  
\p1H" A  
看了之后,我们可以思考一些问题: 20;M-Wx  
1._1, _2是什么? DIodQkF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 iOm1U_S  
2._1 = 1是在做什么? wG2lCv`d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ON _uu]=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G\tTwX4  
Rj9ME,u  
0wXfu"E{  
三. 动工 ^Qz8`1`;Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a9Lf_/w{&  
`7}6  
MGX %U6  
K97lP~Hu  
template < typename T > LlL\7?_;  
class assignment cqr!*  
  { eSoOJ[&$  
T value; Wcn3\v6_  
public : Fgxh?Wd9  
assignment( const T & v) : value(v) {} h J#U;GL  
template < typename T2 > ~\DC )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Sj(uc#  
} ; sIdo(`8$  
QsI#Ae,O#;  
zTrAk5E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c3&F\3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yAR''>  
0}hN/2}&  
fm87?RgXD  
?/)Mt(p  
  class holder :h0as!2@dp  
  { v>.nL(VLjP  
public : PTIC2  
template < typename T > W&}YM b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;r>?V2,tm  
  { 1K^blOLXe  
  return assignment < T > (t); A,e/y  
} DSYtj} >  
} ; 1F-o3\  
k=H{gt  
m,aJ(8G  
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: iyU@|^B"Wa  
=#n05*^  
  static holder _1; e"hm|'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Yi&;4vC  
Fp4eGuWH#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wKe^5|Rr  
而不用手动写一个函数对象。 )QaI{ z  
2{!'L'km  
a+szA};  
$&EZVZ{r  
四. 问题分析 W!.UMmw`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Wt()DG|[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,W5pe#n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {o+aEMhM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PV(b J7&R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9fMg?  
jpZX5_o  
五. 问题1:一致性 ;#78`x2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| < Up n~tH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 511^f`P<  
kf_s.Dedw  
struct holder ?,]%V1(@V`  
  { 7'7bIaJk  
  // 3 l->$R]  
  template < typename T > kI]i,v#F  
T &   operator ()( const T & r) const 5&v'aiWK  
  { qi`*4cas*A  
  return (T & )r; B@e,3:  
} *58<.L|  
} ; @jN!j*Y H  
|;6FhDW+'  
这样的话assignment也必须相应改动: ?0hk~8c  
zN#$eyt  
template < typename Left, typename Right > l Vo](#W  
class assignment ]o$Kh$~5  
  { 5dT-{c%w4  
Left l; Dd<gYPC  
Right r; idvEE6I@  
public :  UB&ofO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q/\ <rG4  
template < typename T2 > IpGq_TU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fC.-* r  
} ; 4o9#B:N]J  
Y<:%_]]  
同时,holder的operator=也需要改动: ktU98Bk]  
n0 _:!]k^  
template < typename T > eT[ ,k[#q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f?#:@ zcL  
  { [WXtR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dE_BV=H{  
} <5@+:7Dv  
G'MYTq  
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。 J;+tQ8,AP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ec8Y}C,{7<  
}<uD[[FLB  
return l(rhs) = r; gmLGK1  
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。 yrR<F5xge  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RQ y|W}d_  
 DC]FY|ff  
template < typename Tp > KqcelI?-I  
class constant_t !\JG]2 \  
  { x@m"[u  
  const Tp t; ;Y?7|G97*S  
public : {(o\G"\<XY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} , =IbZ  
template < typename T > ']u w,b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *ls}r5k2Y  
  { } !pC}m  
  return t; $7jJV(B  
} (+4gq6b  
} ; zc'!a"  
)+RGXV p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4fr/ C5M  
下面就可以修改holder的operator=了 Z7JI4"  
+NxEx/{  
template < typename T > ?%{bMqYJD{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (nbqL+  
  { 6NZ3(   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W |G(x8  
} $bF.6  
 8y OzD  
同时也要修改assignment的operator() pJ6bX4QnDX  
WU Q2[)<  
template < typename T2 > kR%CSLOVy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N12K*P[!  
现在代码看起来就很一致了。 702&E(rx,  
-1Lh="US  
六. 问题2:链式操作 i:&Y{iPQp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZUQ1\Iw  
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。 ~ I]kY%  
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。 ]8htJ]<|Q  
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。 d5T0#ue/e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |ZJ]`qmZ  
@8DB Ln w  
template < typename T > 4Mi*bN,  
struct result_1 bo <.7  
  { l4O}>#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I=x   
} ; pHsp]a  
}z,4IHNn  
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: B:n9*<v(  
$A7[?Ai ?  
template < typename T > ='pssdB  
struct   ref M86v  
  { @_FL,AC&m  
typedef T & reference; ykRKZYfsw(  
} ;  []1VD#  
template < typename T > RA+Y./*h  
struct   ref < T &> / ]>&OSV  
  { hnvn&{|  
typedef T & reference; mz+>rc  
} ; xaoaZ3Ko  
A>%fE 6FY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H[*.Jd  
. m7iXd{  
template < typename T > *Y9"-C+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bNFX+GA/  
  { &Km?(%?  
  return l(t) = r(t); c<A@Op"A  
} \qUmdN{FU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Zr;.`(>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TcpD*%wW  
>H ic tH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _&XT =SW}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {tu* ="d=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'iXjt MX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .<u<!fL2  
最后的布局是: _66zXfM<  
                Add =k2+VI  
              /   \ zIH[ :  
            Divide   5 :?@d\c '  
            /   \ y:iE'SRRK6  
          _1     3 &%f y  
似乎一切都解决了?不。 g5V9fnb!d  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &hB~Z(zS!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Z!G;q}zZ!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: GaSk &'n$Y  
+TpM7QaL  
template < typename Right > UB.FX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h[C!cX  
Right & rt) const yf3%g\k  
  { {Ylj]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9H1R0iWW  
} \r324Bw>2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q}ZZqYk  
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。 "o<:[c9/  
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。 9V.)=*0hp  
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。 k#JFDw\  
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。 S?OK@UEJ  
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? s]5wzbFO  
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: @K4} cP  
J0d +q!  
template < class Action > ,BW ^j.7  
class picker : public Action 7xwS  .|  
  { BG-uKJ ^  
public : =H>rX 2k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #MHn J  
  // all the operator overloaded _UjAct]6  
} ; u<!!%C~+=  
-*e$>w[.N  
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。 &^63*x;hE  
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: e~'y%|D  
2i |wQU5w  
template < typename Right > ]v rpr%K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3hO` GM  
  { @]H&(bw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a}M7"v9  
} bk2 HAG  
GQ2&D}zh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PLFM[t/  
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。 j:) (`  
V,|l&-  
template < typename T >   struct picker_maker m ~fqZK  
  { y<BiR@%,7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A{x &5yX8  
} ; q,aWF5m@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +**H7: bO  
  { ^T(l3r  
typedef picker < T > result; =ub&@~E  
} ; mgG0uV  
=bN[TD  
下面总的结构就有了: zi-zg Lx  
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。 P:(,l,}F8  
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。 "SLN8x49(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w]tv<U={  
至此链式操作完美实现。 YwoytoXK  
XLqS{r~?  
`q7I;w+g  
七. 问题3 9@QP?=\Y  
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。 1_7x'5GdA  
TjD`< k  
template < typename T1, typename T2 > %j2YCV7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $aE %W? \  
  { pSE"] N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wMt?yc:X  
} Y)c9]1qly  
X]C-y,r[M  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kul&m|  
~;UK/OZ  
template < typename T1, typename T2 > )uwpeq$j7l  
struct result_2 {* >$aI  
  { ^CZn<$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0J@)?,V-.  
} ; k W/3 Aq7r  
G{+sC2  
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? =zqOkC h$  
这个差事就留给了holder自己。 PS`)6yn{_  
    ?h1]s&^| 2  
hP3I_I[qF}  
template < int Order > 5{,/m"-  
class holder; zhHQJcQ.  
template <> `u%//m_(  
class holder < 1 > !fzqpl\ze  
  { R/ l1$}  
public : pL-p  
template < typename T > xzW]D0o0  
  struct result_1 ^uIZs}=+  
  { wbd>By(T1  
  typedef T & result; {-Yp~HQF  
} ; |;OM,U2  
template < typename T1, typename T2 > qZKU=HM  
  struct result_2 t+m$lqm  
  { aWOApXJ  
  typedef T1 & result; JaG<.ki  
} ; (cNT ud$  
template < typename T > Wf0ui1@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `@?l{  
  { ln9MVF'!&  
  return (T & )r; (d4zNYK  
} ^tc@bsUF  
template < typename T1, typename T2 > {r[ *}Bv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WZ6!VE {  
  { g B+cU  
  return (T1 & )r1; Z%(aBz7Et  
} {Swou>X4  
} ; i @+Cr7K,  
? Ew>'(Q  
template <> >9<h?F%S  
class holder < 2 > r A0[y  
  { a(d'iAU8^  
public : r6Pi ZgR  
template < typename T > cg1<  
  struct result_1 <wj2:Z0  
  { $qg5m,1?  
  typedef T & result; d /Zt}{  
} ; lNqXx{!k  
template < typename T1, typename T2 > S3)JEZi  
  struct result_2 S U2`H7C*  
  { 6M+~{9(S  
  typedef T2 & result; *=@Z\]"?  
} ; ;X|;/@@  
template < typename T > mQ VduG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1m}'Y@I  
  { t(p  
  return (T & )r; dL6sb;7R  
} d/P$qMD  
template < typename T1, typename T2 > UO<uG#FB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  gT O%  
  { C(e!cOG  
  return (T2 & )r2; P*I\FV  
} aOWbIS[8  
} ; ,dZ 9=]  
5A~w_p*}  
3w!oJB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wpx,~`&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )z7. S"U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P63z8^y  
]y.,J  
return l(i, j) = r(i, j); EU>@k{Qt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -_>c P  
8ru@ 8|r  
  return ( int & )i; F3';oyy  
  return ( int & )j; rAP+nh ans  
最后执行i = j; cX *  
可见,参数被正确的选择了。 "pMXTRb  
la|#SS95  
u+8_et5T  
R;I}#b cJ  
6<rc]T'|  
八. 中期总结 2kCJqyWy  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6K?+adKlc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &/=xtO/Z{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zx#d _SVi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ``aoLQc`  
>%Y.X38Z[  
,A[HYc|uy  
]vKxgfF  
.u W_(Rqg  
gj6"U {D  
九. 简化 `Bkba:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {oBVb{<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z U f<s?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {D`F$=Dlw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'DntZK  
  +-*/&|^等 0vQkm<  
2. 返回引用。 zx=A3I%7 A  
  =,各种复合赋值等 1REq.%/=  
3. 返回固定类型。 Gp32\^H|<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2z )h,<D  
4. 原样返回。 ,Z MYCl]  
  operator, mI0| lp 1$  
5. 返回解引用的类型。 [}P|OCW  
  operator*(单目) EMs$~CL4  
6. 返回地址。 kIXLB!L2b^  
  operator&(单目) ;qG a|`#j  
7. 下表访问返回类型。 %\:.rs^  
  operator[] = 2My-%i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {oz04KGsH  
  operator<<和operator>> v oC< /}E  
|mMW"(~  
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。 tkNuM0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ':.d,x)  
&,NHk9.aq  
template < typename Left > YdC:P# Nf  
struct value_return J0o U5d=3  
  { _ogT(uYyr  
template < typename T > 60X B  
  struct result_1 xu& v(C9  
  { ]*):2%f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (_<ruwV]`  
} ; :Tj,;0#/  
He j0l^  
template < typename T1, typename T2 > 4:6@9.VVT  
  struct result_2 {/R4Q1  
  { ~jF5%Gu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r"5]U`+  
} ; $2;YJjz(  
} ; n-H0cm  
H3 `%#wQ0j  
L6l~!bEc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,:=E+sS  
"#[Y[t\Ia  
下面我们来剥离functor中的operator() x`C;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k`\DC\0RG  
CgEeO,N]j  
return l(t) op r(t) 9J2% 9,^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C_'Ug  
return op l(t) {&K#~[)  
return op l(t1, t2) [Hn+r &  
return l(t) op (CuaBHR  
return l(t1, t2) op ^IQC:2 1  
return l(t)[r(t)] -qx Z3   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Kj-:'jzW  
VZ_ 4B *D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J5|Dduv  
单目: return f(l(t), r(t)); o^DiIo or  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yDy3;*lE  
双目: return f(l(t)); 27,WP-qie  
return f(l(t1, t2)); U R@'J@V#:  
下面就是f的实现,以operator/为例 2!&:V]  
vQBfT% &Q-  
struct meta_divide WdIr 3  
  { hnE@+(d=qJ  
template < typename T1, typename T2 >  $7|0{Dw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B;G|2um:$  
  { oleRQ=  
  return t1 / t2; LX*T<|c`'  
} d@] 0 =Ax  
} ; PX]A1Kt?  
z KJ6j]m  
这个工作可以让宏来做: &a48DCZ  
rBgLj,/`U/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o @&#*3<_e  
template < typename T1, typename T2 > \ *h-nI=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W.0dGUi*  
以后可以直接用 VQqEsnkz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UN,@K9  
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 !7 *X{D v  
(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。。。) 4fpz;2%  
~>#=$#V   
:Q&8DC#]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 J0|/g2%0  
q/%f2U%4:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6S`eN\s  
class unary_op : public Rettype 9^Wj<  
  { CE*@CkC0z  
    Left l; M^g"U`  
public : %&z9^}Vd[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,ci tzh  
JrCm >0g  
template < typename T > Oo=} j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o?hya.;h4  
      { D%Pq*=W  
      return FuncType::execute(l(t)); PlBT H  
    } 'SOp!h$  
ApS/,cV  
    template < typename T1, typename T2 > P8;|>OLZ)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >`s2s@Mx  
      { PiAA,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p^~lQ8t  
    } WERK JA  
} ; rxm!'.+  
vco:6Ab$  
)v ['p  
同样还可以申明一个binary_op uCUQxFp  
?~u"w OH'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {!6!z,  
class binary_op : public Rettype qZA?M=NT?  
  { Ibpk\a?A{  
    Left l; M}M.  
Right r; qw"`NubX  
public : xPsuDi8u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} htMpL  
]km8M^P  
template < typename T > (x?A#o>%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r=qb[4HiV  
      { yuKfhg7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R.> /%o  
    } "C}nS=]8m  
::adT=  
    template < typename T1, typename T2 > 2eb :(D7Cq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ &R-YQ@  
      { t{84ioJ"$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hDVD@b  
    } <\Y>y+$3  
} ; p~=%CG^5  
eMWY[f3  
mn 8A%6W  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 T6AFwo,Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {WFYNEQ[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R2u[IVZW:-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p?8> 9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! : <m0 GG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AO/J:`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,n&Dg58K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) p &XbXg-  
下面是修改过的unary_op p3sz32RX  
0jj }jw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <}i\fJX6  
class unary_op ng<|lsZd  
  { gEPCXf  
Left l; S}*#$naK  
  CEI#x~Oq  
public : 0]i#1Si~@  
a)`h*P5@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .Jou09+  
\N/T^,  
template < typename T > 0/-[k  
  struct result_1 R,6?1Z:J  
  { EeL~`$f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !~>u\h  
} ; Dr`A4LnqY  
&=_YL  
template < typename T1, typename T2 > )[%#HT  
  struct result_2 9)H~I/9Y  
  { :@YZ6?hf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?WUu@Z  
} ; ]lm9D@HMC  
z2nDD6N  
template < typename T1, typename T2 > F>!fu.Ws  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Q"eaJxE!l  
  { kk^KaD4dA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *:GoS?Ma  
} dL[mX .j"  
5r`g6@  
template < typename T > ! =|{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eQzSWn[  
  { JX>_imo  
  return OpClass::execute(lt(t)); _gw~A {O  
} _(oJ8h(  
kdg Q -UN$  
} ; \kC/)d  
]FsPlxk6  
1/ j}VC  
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 ~e'FPVDn  
好啦,现在才真正完美了。 <3ovCqa  
现在在picker里面就可以这么添加了: mlIc`GSI  
=`.9V<  
template < typename Right > Nu|?s-   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b\6w[52m  
  { MUVp8! *@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oh,Nu_!  
} coU`2n/  
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。 zXp{9P\c  
8 I,(\<Xv  
"64pVaT4  
H:p(C?tk{  
fa"eyBO50  
十. bind E)>6}0P  
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。 ]$KH78MTW  
先来分析一下一段例子 5?6 ATP:[  
-u)06C*39  
X~n Kuo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [ub,&j^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5E}0 <&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q$U;\Mg)  
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。 oX!s u  
我们来写个简单的。 $6ITa}o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >;0z-;k6  
对于函数对象类的版本: 2u#{K9g  
+O9l@X$l=  
template < typename Func > X @r5^A[9  
struct functor_trait QWfwoe&;R:  
  { rpy`Wz/[  
typedef typename Func::result_type result_type; SE%i@}  
} ; 1!BV]&,[  
对于无参数函数的版本: N[zI@>x  
"52wa<MV J  
template < typename Ret > sm\/wlbE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > */?L_\7  
  { x{RTI#a.  
typedef Ret result_type; $"x(:  
} ; 4!iS"QH?;^  
对于单参数函数的版本: ?Cmb3pX^\  
.DCp)&m l;  
template < typename Ret, typename V1 > }RW4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BOfO$J}  
  { YHCXVu<.b  
typedef Ret result_type; y 0M&Bh  
} ; ${e(#bvGZ  
对于双参数函数的版本: tHhY1[A8m  
6S ]GSS<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [yjC@docH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iY.~N#Q  
  { `M"b L|[R  
typedef Ret result_type; "eGS~-DVK  
} ; p7 2+:I  
等等。。。 WV?iYX!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c( gUH  
"ve?7&G7U  
template < typename Func > -7;RPHJs  
struct func_return ~+^,o_hT  
  { p|Z"< I7p(  
template < typename T > _czLKbcF  
  struct result_1 m0/J3  
  { EYG&~a>L*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y$\K@B4  
} ; 7B+?1E(  
iHQFieZ.E  
template < typename T1, typename T2 > I%{U~  
  struct result_2 KAEf4/  
  { cF,u)+2b|6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D {>, 2hC  
} ; 0Wv9K~F  
} ; Tz%l 9aC  
LhV4 ^\+  
j>0S3P,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /A##Yv!biR  
8>O'_6Joj  
template < typename Func, typename aPicker > Rp.@  
class binder_1 PS \QbA  
  { EA?:GtH  
Func fn; qWQJ>  
aPicker pk; bFJmXx&  
public : w )DO"Z7  
V<ODt%  
template < typename T > o{>hOs &  
  struct result_1 VO++(G)  
  { zA-?x1th&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }qb z&%R  
} ; s?OGB}  
@/|sOF;8W  
template < typename T1, typename T2 > swlxV@NQ  
  struct result_2 ;x+4jpH]B  
  { x2|DI)J1'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !.3 MtXr  
} ; P\SD_8  
QC ?8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t@)~{W {  
=X+DC&]%!  
template < typename T > )Tb{O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S7N54X2JwL  
  { @JN%P} 4)  
  return fn(pk(t)); )t)tk=R9N  
} dqd Qt_  
template < typename T1, typename T2 > B%'Np7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zU1rjhv+  
  { vi lNl|  
  return fn(pk(t1, t2)); ,wZ[Y 3  
} xB9^DURr\  
} ; 7g(rJGjtg  
5O)Z}  
>@]E1Qfe  
一目了然不是么? ;'p0"\SV  
最后实现bind 73N%_8DH  
a.w,@!7  
1d-j_ H`s  
template < typename Func, typename aPicker > %NxNZe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <NS= <'U  
  { xbn+9b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4b7}Sr=`  
} S0p]:r ";x  
E 8,53$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I0OsaX'  
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。 Prjl ;[I}  
17};I7  
十一. phoenix G_dia6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *OsXjL`f  
O#u)~C?)8  
for_each(v.begin(), v.end(), ~ RTjcE  
( @h ^5*M  
do_ gdkO|x  
[ p4aM`PW8>=  
  cout << _1 <<   " , " 5!y3=.j  
] W>1\f0'  
.while_( -- _1), rEddX  
cout << var( " \n " ) S93NsrBbY  
) C"0gAN  
); bS0^AVA  
Zsf<)Vx  
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: /B}]{bcp$  
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 =YPWt>\a}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LM*9b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z!RA=]3h  
wBeOMA  
&dOV0y_  
template < typename Cond, typename Actor > Q[~O`Lz  
class do_while ^Jc~G~x4*  
  { uP+ j_is  
Cond cd; `o:)PTQNg  
Actor act; $g 1p!  
public :  JTz1M~  
template < typename T > @&h<jM{D  
  struct result_1 0*tEuJ7  
  { * z{D}L-&  
  typedef int result_type; S6]D;c8GE  
} ; %e1<N8E4  
4H\O&pSS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *NXwllrci  
;#f%vs>Y7i  
template < typename T > faMUd#o&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *23  
  { q)@.f.  
  do O`@$YXuD  
    { EDnmYaa)dZ  
  act(t); !)LR41>?  
  } zb;2xTH+  
  while (cd(t)); <v5toyA  
  return   0 ; EH,uX{`e  
} /~AwX8X  
} ; IM +Dm  
VN$#y4  
@br%:Nt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L^ +0K}eD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 75^-93  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G&3j/5V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 W^y F5  
下面就是产生这个functor的类: - MBK/  
~t#'X8.)  
[r]USCq  
template < typename Actor > 9Ft)VX  
class do_while_actor 59EAqz[:  
  { o'H$g%  
Actor act; <(^-o4Cl  
public : ^2=Jv.2{|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mTs[3opg  
^[ id8  
template < typename Cond > A:p0p^*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _IgG8)k;  
} ; 65<p:  
9_TZ;e  
("{AY?{{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  gu"Agct4  
最后,是那个do_ g5T~%t5lo  
pq4+n'uO  
[&Qrk8EN  
class do_while_invoker !XtbZ-  
  { S++}kR);  
public : y:v0& 9L  
template < typename Actor > .#+rH}=Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *, {b]6v  
  { xE0+3@_>>  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0<^K0>lm p  
} <:%Iq13D  
} do_; d<Z`)hI{K  
(jQL?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >\@6i s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b[u_r,b  
最后来说说怎么处理break和continue 2&=;$2?}  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Ky$ <WZs  
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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