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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wM_c48|d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TPhTaKCio  
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, SR*wvQnOx  
?|e'Gbb_  
(Z5##dS3  
@E.k/G!~Nb  
  class filler 1 y}2+Kk  
  { ! Q<>3 xZ  
public : "7>>I D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f&D]anf33  
} ; P,=+W(s9}  
q.2(OP>(  
wM[~2C=vx  
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: bxK(9.  
E+C5 h ;p&  
|w}xl'>q  
_tr<}PnZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U}SXJH&&E  
wW?,;B'74  
XBQ\_2>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #"fJa:IYG7  
d2s OYCKe  
g]UBZ33y  
q2:K 4  
二. 战前分析 Q !qrNa6  
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。 B^D(5  
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 9z?oB&5  
q %A?V _  
1{_A:<VBl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \Ep0J $ #o  
  /* --------------------------------------------- */ #}^-C&~  
vector < int *> vp( 10 ); 6mH/ m&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b%f[p/no  
/* --------------------------------------------- */ kX:tc   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n]+W 3[i  
/* --------------------------------------------- */ ^w~23g.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qz4^{  
  /* --------------------------------------------- */ CXtU"X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t?nX=i*~]  
/* --------------------------------------------- */ %7`f{|.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !QmzrX}h  
63?)K s  
:Sg_t Of  
p (FlR?= S  
看了之后,我们可以思考一些问题: (wmBjQ]B<  
1._1, _2是什么? wiX~D  
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。 9{j66  
2._1 = 1是在做什么? c.\O/N   
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。 U=sh[W  
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。 i~J;G#b  
YGc^h(d  
?t@v&s  
三. 动工 h;lirvO|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *b}>cn)<v  
avp; *G }  
(SVWdgb  
-oz`"&%  
template < typename T > ^BZkHAp  
class assignment 9]$8MY   
  { ,D6v4<jh  
T value; m\ /(w_/?  
public : R6 XuA(5  
assignment( const T & v) : value(v) {} }G$]LWgQx  
template < typename T2 > yz+, gLY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~#\i!I;RY}  
} ; "x'),  
h  x6;YV  
!S%6Uzsj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S~$'WA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :PbDU$x  
Vv$HR  
0%s|Zbo!>  
nRhrWS  
  class holder q ^rl)  
  { *5$&`&,  
public : o-7>eE}+  
template < typename T > !\[+99F#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _ nT{g  
  { Hg}I]!B  
  return assignment < T > (t); +w| 9x.&W  
} &Y@#g9G  
} ; M4Z@O3OI E  
!}3,B28  
P];JKE%  
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:  V[pvJ(  
C-P06Q]  
  static holder _1; c.H?4j7ga  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PBks` |+  
e`{0d{Nd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); | P6EO22p  
而不用手动写一个函数对象。 I.}1JJF*   
_baYn`tFw-  
z}}]jR \y?  
]Gc3Ea;4  
四. 问题分析 g( 0;[#@  
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。 ,$r2gr!_G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X_; *`,<T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B'>*[!A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dw@E)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]8U ~Iy  
]0c Pml  
五. 问题1:一致性 KiLvI,9y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z)F#u:t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `NwdbKX  
oL/o*^  
struct holder (U.**9b;  
  { Tc ZnmN  
  // E(+T*  
  template < typename T > )&W|QH=AI  
T &   operator ()( const T & r) const  e/e0d<(1  
  { dhRJg"vrQ  
  return (T & )r; 7INk_2  
} a ib}`l  
} ; ^[h2%c$  
@%i>XAe#0  
这样的话assignment也必须相应改动: (0*v*kYdL+  
nYv#4*  
template < typename Left, typename Right > ]>:^d%n,}  
class assignment ;np_%?is  
  { i8V0Ty4~N  
Left l; `rWB`q|i<  
Right r; CKARg8o  
public : MM#cLw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ` DCU>bt&R  
template < typename T2 >  0V11#   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >?XbU}  
} ; o0;7b>Tv  
eFQQW`J  
同时,holder的operator=也需要改动: [J\DB)V/  
+h[e0J|v{  
template < typename T > p?rK`$U+J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cV$lobqO  
  { L@|#Bbmx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R$b,h  
} $"fo^?d/s  
@vH2Vydu  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5ouQQ)vA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^/KfH &E  
 ';lfS  
return l(rhs) = r; |n P_<9[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P!\hnm)%4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iV)ac\  
UC9{m252  
template < typename Tp > !y vJpdsof  
class constant_t (:?&G9k "  
  { 'tWAuI  
  const Tp t; o<4D=.g7D  
public : 9G:TW|)L[Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'XfgBJF=  
template < typename T > Md9l+[@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fn,k!q  
  { vnsSy33K  
  return t; (DJvi6\H  
} cb+y9wA  
} ; ' Js?N  
eOrYa3hQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QP\yaPE  
下面就可以修改holder的operator=了 J~J@ ]5/  
N_vXYaY  
template < typename T > ;/Q6 i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \RE c8nsLy  
  { ^pcRW44K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9y+[o  
} w??c1)  
nUqy1(  
同时也要修改assignment的operator() xURw,  
Xu]h$%W  
template < typename T2 > 4;\Y?M}g?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `C<F+/q  
现在代码看起来就很一致了。 $9i9s4u^  
P3$,ca'  
六. 问题2:链式操作 G ]lvHD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IIP.yyh>  
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。 2Guvze_bU  
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。 <|JU(B  
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。 A70(W{6a9@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S8*>kM'  
[2H[5<tH  
template < typename T > ,Oi^ySn  
struct result_1 $xcv>  
  { 5+FLSk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oWD)+5. ]  
} ; 7)PJ:4IqS  
1 ;Ju]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @ KJV1t`  
?>)yKa#U  
template < typename T > /| f[us-w  
struct   ref EW;1`x  
  { ]^ !}*  
typedef T & reference; T&4fBMBp,%  
} ; j)Lo'&Y~=  
template < typename T > ;@!;1KDy  
struct   ref < T &> VKf6|ae  
  { BvI 0v:  
typedef T & reference; CXa Ld7nMX  
} ; Oo/8Y E @  
cKpQr7]ur  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AY@k-4  
5Jd` ^U  
template < typename T > ;*`_#Rn#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -R74/GBg  
  { iPkT*Cl8  
  return l(t) = r(t); ~*kK4]lP  
} bZXlJa`'S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2$DSBQEx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BJIFl!w  
f\=6I3z  
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 Cg*kN"8q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H` Lu"EK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |YXG(;-BS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hOn  
最后的布局是: h {H]xe[Q  
                Add 5C65v:Q`N  
              /   \ @|'Z@>!/pV  
            Divide   5 wNR=?Z~  
            /   \ `=v@i9cTZ  
          _1     3 iW-t}}Z>B  
似乎一切都解决了?不。 dL(4mR8  
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。 D0KELA cY  
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。 ]eD[4Y\#t  
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: y0y+%H-  
qAbd xd[  
template < typename Right > -rRz@Cr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +ruj  
Right & rt) const v<`$bvv?  
  { Pd,!&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $4: ~* IQ  
} ?9qAe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 65t[vi*C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ul9b.`6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =3pD:L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Lm.Ik}Gli  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fW[_+r]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?Cc$]  
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: x;*VCs  
lvG3<ls0K$  
template < class Action > . *Z#cq0  
class picker : public Action F-i&M1 \_  
  { 78gob&p?  
public : eNivlJ,K|@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <%(f9j  
  // all the operator overloaded 7%X+O8  
} ; fA;x{0CAMX  
m9uUDq#GJ  
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。 tPA"lBS !  
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: HN^w'I'bp  
: qr} M  
template < typename Right > Km%8Yw0+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?!rU |D  
  { z[%[bs2{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B piEAwh  
} S [ i$e  
\:C%> .VG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rC~_:uXtE  
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。 ,Qga|n8C  
^75pV%<%  
template < typename T >   struct picker_maker .!9Vt#  
  { "hz>{oe  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i^~sn `o  
} ; v)TUg0U=,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _%XbxP6rH  
  { &C\=!r0j^  
typedef picker < T > result; ;%M2x5  
} ; [ +yGDMLs  
,CN#co  
下面总的结构就有了: ?#x'_2  
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。 N" 8*FiZ|  
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。 Bc5YW-QD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $]xE$dzJ  
至此链式操作完美实现。 g521Wdtnn  
1fmSk$ y.9  
T %$2k>  
七. 问题3 @^B S#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2J1B$.3'  
 `NTM%# w  
template < typename T1, typename T2 > Z^6A_:]j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f;&` 9s| 1  
  { Au~+Zz|mQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A3m{jbh  
} q|?`Gsr  
8|fLe\"  
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: D<lQoO+  
Cln^1N0  
template < typename T1, typename T2 > <aD'$(N5  
struct result_2 jt0H5-x  
  { pW`ntE#L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xzuPie\  
} ; gF$1wV]e  
!k4 }v'=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? AEiWL.*.  
这个差事就留给了holder自己。 i/l!Cr2  
    Pm;x]Aj  
-9hp+0 <  
template < int Order > oNh68ON:c  
class holder; 7uWJ6Wk  
template <>  zjZ;xn  
class holder < 1 > W*1d X"S  
  { #i'C  
public : T2;v<(  
template < typename T > .~FKyP>[$  
  struct result_1 #JHy[!4  
  { (jD'+ "?  
  typedef T & result;  zZS>+O  
} ; k8!hvJ)?  
template < typename T1, typename T2 > UUt~W  
  struct result_2 ZJiuj!  
  { $`-SVC  
  typedef T1 & result; 1jR=h7^=  
} ; S.zg&   
template < typename T > ,<R>Hiwg/s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WRN8#b  
  { WsG"x>1n  
  return (T & )r; 7-g]A2N  
} $%N;d>[U,  
template < typename T1, typename T2 > 3sd{AkD^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P2A]qX  
  { 5WrIg(l  
  return (T1 & )r1; \ SoYx5lf  
} KqT#zj  
} ; W)G2Cs?p  
H5F\-&cq  
template <> [a#?}((  
class holder < 2 > ?uNTUU,  
  { 4i ~eTb  
public : #`fi2K&]j  
template < typename T > 0:7v/S!:  
  struct result_1 ]j%*"V  
  { DctX9U(  
  typedef T & result; LS R_x$G+t  
} ; ej)BR'*  
template < typename T1, typename T2 > FF~on06!   
  struct result_2 OX#eLco  
  { o(v"?Y6  
  typedef T2 & result; U]`'GM/x  
} ; `2 %eDFZ  
template < typename T > ox i a}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gNMKGf\Y  
  { ^?sSsH z  
  return (T & )r; [RGC!}"mr  
} ,6y-.m7>  
template < typename T1, typename T2 > op.PS{_t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0XBBA0t q  
  { vu !j{%GO  
  return (T2 & )r2; 9XJ9~I?  
} .P |+oYT&g  
} ; 7$Z)fkx.  
T2/v}  
IL8'{<lM  
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> >。 ue^?/{OuT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 42b=z//;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t ?Njw7  
U#UVenp@  
return l(i, j) = r(i, j); Kd AR)EU>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )eTnR:=  
gavQb3EP  
  return ( int & )i; p3,(*eZ  
  return ( int & )j; n;S0fg  
最后执行i = j; eY6gb!5u  
可见,参数被正确的选择了。 @SF" )j|  
YKs^%GO+  
\pBYWf  
@@&@}IQcR1  
j:de}!wc  
八. 中期总结 oJ4mxi@|#  
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: ';fU.uy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dcrJ,>i}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sTYuwna~   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U:etcnb4w>  
dZ;~b(CA  
#V(Hk )  
dH2j*G Ij  
gOES2 4$2  
g#9*bF  
九. 简化 K\Y6 cj  
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。 rH} Dt@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7Dx .;  
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: |RvpEy7 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $fj"*   
  +-*/&|^等 Hjo:;s  
2. 返回引用。 RJ`/qXL  
  =,各种复合赋值等 ]ukj]m/@  
3. 返回固定类型。 $J;=Ux)$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W:;`  
4. 原样返回。 2\iD;Z#gM  
  operator, v0H>iKh7  
5. 返回解引用的类型。 1VPN#Q!  
  operator*(单目) >FE QtD~F  
6. 返回地址。 u}@% 70A  
  operator&(单目) c-3YSrY  
7. 下表访问返回类型。 -V<=`e  
  operator[] [w#x5Xsn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dTU.XgX)1^  
  operator<<和operator>> k{u%p<  
]( U%1  
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。 A]~iuUHm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8en#PH }  
u=ds]XP@  
template < typename Left > +~pc% 3*  
struct value_return !!D:V`F/d  
  { ytBxe]  
template < typename T > yrK--C8  
  struct result_1 t KqCy\-q  
  { Ig?.*j ]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |Z^c #R  
} ; )lngef /D_  
WSpg(\Cs  
template < typename T1, typename T2 > (>Q9jNW  
  struct result_2 6Kv}2M')+  
  { ?`[ uh%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "`1of8$X7  
} ; W) Kpnb7  
} ; #9W5  
PUFW^"LV  
U~zN*2-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [0,q7d?"  
t2-zJJf8  
下面我们来剥离functor中的operator() Lh9>8@ jf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dO4U9{+  
c_8mQ  
return l(t) op r(t) ; HLMU36q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E*!zJ,@8  
return op l(t) *IO;`k q,;  
return op l(t1, t2) k @/SeE  
return l(t) op Wp9 2sm+  
return l(t1, t2) op L!}j3(I  
return l(t)[r(t)] ?\p%Mx?   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /o06hy  
:Ro" 0/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: {]_{BcK+  
单目: return f(l(t), r(t)); cI4qgV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z=/L6Zb  
双目: return f(l(t)); Drq{)#7  
return f(l(t1, t2)); %RD7=Z-z  
下面就是f的实现,以operator/为例 BQfAen]  
J/&*OC  
struct meta_divide E,yzy[gl  
  { O t4+VbB6  
template < typename T1, typename T2 > R;-FZ@u/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IM&7h! l"|  
  { '8pPGh9D  
  return t1 / t2; <n2{+eO  
} Z-sN4fr a  
} ; v.^ 'x  
$X\` 7`v  
这个工作可以让宏来做: 63dtO{:4  
2Z9gOd<M~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @.]K6qC  
template < typename T1, typename T2 > \ ", Rw%_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sT"tS>  
以后可以直接用 D!E 9@*Lf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]B.,7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 p2f WL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =`.5b:e  
`q{'_\gVt(  
>D^7v(&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _(s|Q  
{4jSj0W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D30Z9_^%:  
class unary_op : public Rettype mM^8YL  
  { T+`GOFx  
    Left l; O}iKPY8K  
public : {aa,#B] i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k49n9EX  
3/|{>7]1  
template < typename T > % |Gzht\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7)It1i-  
      { &\D<n; 3  
      return FuncType::execute(l(t)); 1B]wSvP@  
    } d.(]V2X.J  
=d4',[O  
    template < typename T1, typename T2 > }6{)Jv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O09g b[  
      { `[u>NEb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !";$Zu  
    } 27i<6PAC[A  
} ; NTX+7<  
VqT[ca\  
52R.L9Ai  
同样还可以申明一个binary_op RuEnr7gi  
*wZV*)}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -EIMh^  
class binary_op : public Rettype ?@BaBU:o`F  
  { ^|12~d_.T  
    Left l; Y%cA2V\#m  
Right r; 7Z:l;%]K  
public : P*=3$-`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jt^JE{m9%  
b0CaoSWo  
template < typename T > u^.k"46hn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :qKY@-t7H  
      { 00x^zu?N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q2WrB+/  
    } [ #fqyg  
$<DA[ %pv  
    template < typename T1, typename T2 > FNRE_83  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q 6<Uui w  
      { %iFIY=W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T{xo_u{Q  
    } :v ~q  
} ; ~l(tl[  
+GtGyp  
^7<mlr  
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 &y wY?ox  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e~[z]GLO%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d33Nx)No  
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。 yFtf~8s3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T:5%sN;#O  
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。。。 siZ_JJW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L. ?dI82c  
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) gx R|S  
下面是修改过的unary_op ]*Ki7h |B  
1M FpuPJk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > | (9FV^_  
class unary_op 3sIM7WD?  
  { jJC( (1|  
Left l; k(Xv&Zn  
  QRa6*AYm  
public : AQU: 0  
"lb!m9F{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P&,cCR>  
V!tBipX%  
template < typename T > zg Ti Az  
  struct result_1 qnV9TeU)  
  { >5W"a?(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L 'Rapu  
} ; 1caod0gor  
[m&ZAq  
template < typename T1, typename T2 > q9]L!V 9Rv  
  struct result_2 7u0R=q  
  { 5!p'n#_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H5t`E^E  
} ; @x ]^blq  
>&z+ih  
template < typename T1, typename T2 > ,1+_k ="Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6;V 1PK>9  
  { &h[}5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p[:%Ck"$7  
} ZJM^P'r.1c  
Bq`kVfx  
template < typename T > k;X1x65uP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zwK;6&(W  
  { K7Tell\`  
  return OpClass::execute(lt(t)); JPKZU<:+V  
} M&-/ &>n!  
"A3xX&9-q  
} ; l_EI7mJ  
A2S9h,t  
=_3qUcOP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vH8%a8V  
好啦,现在才真正完美了。 ]iX$p~riH  
现在在picker里面就可以这么添加了: Rj= Om  
DlO;EH  
template < typename Right > (LPD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S`.-D+.68  
  { F\72^,0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IQv>{h}  
} F'*4:WD7  
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。 - mXr6R?  
{m GWMv  
n/D]r  
4tTJE<y  
z|H>jit+  
十. bind N Q=YTRU  
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。 Dw,f~D$+ic  
先来分析一下一段例子 k JFHUR  
E+ 20->  
rNp#5[e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BT0hx!Ti  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Gjr2]t;E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2 wvDC@  
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。 eQj/)@B:V  
我们来写个简单的。 F tjm@:X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j]SkBZgik  
对于函数对象类的版本: ?yK\L-ad  
]aL}&GlHt  
template < typename Func > $vz%   
struct functor_trait ^Yz05\  
  { uD3_'a  
typedef typename Func::result_type result_type; e vuP4-[y  
} ; =<xbE;,0  
对于无参数函数的版本: k =_@1b-  
W -&5 v  
template < typename Ret > z& jDOex  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~V)E:(  
  { ;_\P;s  
typedef Ret result_type; p60D{UzU  
} ; V;(LeuDH|  
对于单参数函数的版本: #C mBgxg+M  
pT tX[CE  
template < typename Ret, typename V1 > XvY-C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c-d}E!C:  
  { w.H+$=aK  
typedef Ret result_type; ?C3cPt"  
} ; <^{:K`  
对于双参数函数的版本: +6atbbe}   
~O-8h0d3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =oJiNM5_u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X3yr6J[ ^  
  { gG>>ynn  
typedef Ret result_type; AF6'JxG7  
} ; ba13^;fm#  
等等。。。 H=C;g)R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P+h&tXZn8  
%\0 Y1!Hw  
template < typename Func > qzz'v  
struct func_return z^.0eP8\j  
  { y rk#)@/m  
template < typename T > flqTx)xE  
  struct result_1 5@ug1F&   
  { wn&2-m*a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mZyTo/\0  
} ; wQT'~'kL  
6* 7&X#gG  
template < typename T1, typename T2 > q0wVV  
  struct result_2 (6nw8vQ  
  { HenJlo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~@lNBF  
} ; 0J~4  
} ; :F&WlU$L  
)w-?|2-w5  
CCV~nf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s?Kn,6Y  
d/1XL[&  
template < typename Func, typename aPicker > v &n &i?  
class binder_1 g%trGW3{-  
  { 3QpT O,  
Func fn; tS$Ne7yk e  
aPicker pk; /Ny&;Y  
public : +Sfv.6~v  
e=2D^ G#qE  
template < typename T > F*f)Dv$p  
  struct result_1 ]_s]Q_+E  
  { sXu]k#I^"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lS^0*(Y  
} ; @zbXG_J  
}8HLyK,4  
template < typename T1, typename T2 > i7FEjjGtG  
  struct result_2 :z\STXq  
  { \+xsJbEV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4"sP= C  
} ; !_@%/I6  
D_Y;N3E/rS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FWg7 e3  
9\F^\h{  
template < typename T > ry'(m M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !r<7]nwV  
  { lK-I[i!  
  return fn(pk(t)); PO&`r r  
} f@0`,  
template < typename T1, typename T2 > c,@6MeKHq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v,;?+Ck  
  { =R05H2hs  
  return fn(pk(t1, t2)); jKzj Tn9{E  
} s>5 Z  
} ; a|.u;  
)-(NL!?`  
{Fj`'0Xu;  
一目了然不是么? G;e}z&6<k  
最后实现bind 5j]%@]M$Z  
_bX)fnUu  
KjadX&JD  
template < typename Func, typename aPicker > c\Dv3bF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) utr_fFu  
  { U^xFqJY6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L$g;^@j  
} pfT7  
(I$hw"%&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AF@C9s  
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。 _PIk,!<  
tVOx  
十一. phoenix .NKN2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4:.M*Dz  
x-1[2K1"[  
for_each(v.begin(), v.end(), {'1,JwSmb  
( <6@Db$-  
do_ $Ix^Rm9c  
[ }^H_|;e1p  
  cout << _1 <<   " , " *b&|  
] Xy._&&pt  
.while_( -- _1), J8jbtL O'  
cout << var( " \n " ) g0l- n  
) 9;PtY dJ8  
); x RfX:3  
2h=RNU|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: wNlp4Z'[  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fRiHs\+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8L:0Wp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?^dyQhb  
z8o Sh t`+  
Px<;-H`  
template < typename Cond, typename Actor > %\A~w3E  
class do_while ?1YK-T@  
  { Q8_d]V=X:  
Cond cd; Q-\: u~  
Actor act;  #u~8Txt  
public : j0J6ySlY  
template < typename T > 8 =d9*lm  
  struct result_1 \|Mz'*  
  { di|l?l^l  
  typedef int result_type; Cd4G&(=  
} ; B#=dz,}  
rB4]TQ`c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G]{)yZ'}  
y0 xte&  
template < typename T > hQ9VcS6=gD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WaYT\CG7y  
  { zQ6otDZx  
  do %NvY~,  
    { k{; 2*6b0  
  act(t); % 74}H8q_z  
  } k3&Wv  
  while (cd(t)); \n}cx~j  
  return   0 ; [,VD^\  
} +S$x}b'5q  
} ; ]c08`  
v''$qMQ)  
T!8,R{V]4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *cf#:5Nl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 SO|$X  
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。 p?5zwdX+`  
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。 "_lSw3  
下面就是产生这个functor的类: ?Pa5skqR  
I'JFt>]  
`U(FdT  
template < typename Actor > kxh $R>  
class do_while_actor 9Z} -%Z[,)  
  { D ,nF0p  
Actor act; LVX.stN#p  
public : C&\#{m_1B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d;K,2  
 W+e  
template < typename Cond > ikUG`F%W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8< R#}  
} ; W_%Dg]l   
6:H@= fEv  
%5'6^bT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tks1*I$S<  
最后,是那个do_ &4LrV+`$V  
Uo# Pe@ieQ  
@,$>H 7o  
class do_while_invoker wtK+\Qnb  
  { NOQM:tBO>  
public : )KG.:BO<  
template < typename Actor >  3= PRe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H8X{!/,^  
  { WOh?/F[@u  
  return do_while_actor < Actor > (act); J%{>I   
} Y-v6xUc{F  
} do_; (m13 ong  
`j9 ;9^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A2..gs/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dj 4:r!5_  
最后来说说怎么处理break和continue 29:] cL(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。 o!:   
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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