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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +>&i]x(b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p4F%FS:`  
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, xH\!j  
eJ*u]GH U  
t$Bu<frQ  
q+znb'i-x  
  class filler 8J#U=qYei  
  { ZaBmH|k  
public : qzj.N$9]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yhkKakg,)  
} ; o;9 G{Xj3@  
_/czH<   
Y{Ff I+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9u6VN]divB  
f, '*f:(  
cR{F|0X  
Z%Pv,h'Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qyBC1an5,  
'fs tfk  
PNz]L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  >akC  
ur:8`+" (  
NXk~o!D  
F pT$D  
二. 战前分析 fikDpR  
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。 4]HW!J  
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 .L9g*q/}  
d5>EvK U  
SiYH@Wma  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x5Ue"RMl+  
  /* --------------------------------------------- */ q@G}Hjn  
vector < int *> vp( 10 ); o}&{Y2!x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m-qu<4A/U|  
/* --------------------------------------------- */ d8uDSy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Pl. y9g~  
/* --------------------------------------------- */ qSDn0^y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <PFF\NE9  
  /* --------------------------------------------- */ N%,zME  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~ _hA{$  
/* --------------------------------------------- */ !F:mD ZeY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A^E 6)A=  
3RX9LJGX  
0h~{K  
(q0vql  
看了之后,我们可以思考一些问题: \11+~  
1._1, _2是什么? M&jlUr&l  
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。 {!j)j6(NY  
2._1 = 1是在做什么? T, +=ka$  
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。  &1f3e  
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。 v}J0j  
it-]-=mqb  
F [Lg,}  
三. 动工 !>"fDz<w`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C;5`G *e  
$|g ;  
HOx+umjxW  
diNAT`|?#  
template < typename T > .p]r S =#  
class assignment g${JdxR:  
  { bSz@@s.  
T value; @tJ4^<`P{  
public : ')}itS8  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,J '_Vi  
template < typename T2 > .hM t:BMf*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OTGy[jY"  
} ; Zb&pH~ 7  
Go!{@ xx>  
/k[8xb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?S'aA !/;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >S-JAPuO  
x#5vdBf  
h-//v~V)  
+?W4ac1  
  class holder UdVf/ PGx  
  { [!>9K}z,=  
public : 1l/t|M^I  
template < typename T > W mbIz[un  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ${E^OE  
  { A|,qjiEJCc  
  return assignment < T > (t); C0K: ffv;<  
} fdWqc_  
} ; 0l4f%'f  
CPL,QVO9  
&S`g&  
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: pGfGGY>i%  
s_}6#;  
  static holder _1; ZPY&q&R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 : 5['V#(o  
u;]xAr1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6" <(M@  
而不用手动写一个函数对象。 ]=%6n@z'  
Y+o\?|q-E  
$M j\ 3  
q2r$j\L%  
四. 问题分析 $.t>* Bq  
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。 mBJr*_p  
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。 D)pTE?@W'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >_xuXEslUz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YF-A8gXS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dC8}Ttc}  
*`|xa@1v`  
五. 问题1:一致性 ,[T/O\k  
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?|  \m~p;B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @ZjO#%Ep/  
Z:<an+v|5  
struct holder zd)QCq  
  { ?G,gPb  
  // _;U%`/T b  
  template < typename T > =-_hq'il  
T &   operator ()( const T & r) const {;E6jw@  
  { A^p{Cq@E  
  return (T & )r; 9gdK&/ulR  
} (X Oz0.W  
} ; y.I&x#(^  
f1v4h[)-  
这样的话assignment也必须相应改动: V@T(%6<|  
v-SX PL]_^  
template < typename Left, typename Right > ^iBIp#  
class assignment 3^nH>f-Y  
  { cC>Svf[CzK  
Left l; yNEU/>]>2  
Right r; ~,oz hj0f/  
public : Rzh.zvxTp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kxd*B P  
template < typename T2 > b1cVAfUP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <ShA_+Nd  
} ; |0oaEd^*}  
$i6z)]rjg  
同时,holder的operator=也需要改动: G'p322Bu  
T)OR HJ&,  
template < typename T > xpO;V}M|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;@Fb>l BhX  
  { czU"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V2`Ud[  
} `Fo/RZOW  
AoOA.t6RVo  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d@1^U9sf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H<n"[u^@E  
fqY'Uq$=  
return l(rhs) = r; oSmETk\  
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。 '8\9@wzv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D*[J rq,  
$ ,]U~7S  
template < typename Tp > ~Gz9pBv1  
class constant_t /5/gnp C  
  { &Jb\}c}  
  const Tp t; &^DVSVqs^  
public : =EMB~i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W+63B8)4  
template < typename T > [:#K_EI5%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {+7FBdxVB  
  { }.&;NgZS  
  return t; 6 iMJ0  
} M-@X&b m,S  
} ; N) _24  
|%F,n2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ] uyp i#[  
下面就可以修改holder的operator=了 W[*xr{0V  
H\a"=&M  
template < typename T > HnKgD:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _fu <`|kc  
  { bKGX> %-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;s{' cN[.  
} ZK'46lh  
prN+{N8YC  
同时也要修改assignment的operator() q)Nw$dW<  
b^C27s  
template < typename T2 > Ze8.+Ee  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x51R:x(p  
现在代码看起来就很一致了。 ,0,FzxX0!  
dH;2OWM  
六. 问题2:链式操作 =WW5H\?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $.,B2}'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 hEu_mw#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qf\W,SM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?.%dQ0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r>FwJm!  
]#^v754X^T  
template < typename T > ]S[/ a  
struct result_1 E5)0YYjHZ  
  { 9l &q}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6V]m0{:E  
} ; :,aY|2si  
zA>X+JH>iw  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !|xB>d q?  
QJ4$) Fr(  
template < typename T > `3i>e<m~  
struct   ref <MkvlLu((o  
  { Vez8 ~r3  
typedef T & reference; N;'c4=M~(  
} ; WIf.;B)L  
template < typename T > [ UI>SN  
struct   ref < T &> <6Gs0\JB  
  { >h;]rMD!|  
typedef T & reference; :tU^  
} ; 4k@n5JNa  
> d p/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >bze0`}Z  
0t^FM<7G  
template < typename T > EUuSN| a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <JWU@A-.y  
  { rY45.,qWs  
  return l(t) = r(t); M=uT8JB  
} gtu<#h(  
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。 4/`;(*]Fv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HS{Vohy>  
N=<`|I  
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 CL1*pL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G]f|?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8CZfz!2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v f{{z%3T  
最后的布局是: ?PMbbqa0  
                Add vJ65F6=G  
              /   \ 4-x<^ ev=  
            Divide   5 A5yVxSF  
            /   \ U_5`  
          _1     3 %5gdLm!p  
似乎一切都解决了?不。 MmjZq  
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。 lxL.ztL  
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。 ^%9oeT{  
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: /Rq\Mgb  
w/m@(EBK  
template < typename Right > '?veMX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N:| :L:<1  
Right & rt) const ~h3G}EH  
  { _P qq*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uw.')ZY=  
} Z5 IWoY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OA3J(4!"W  
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。 CZ3oX#b  
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\IO  
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。 C(G.yd  
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。 p!YK~cH[  
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? apk,\L@sZ  
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: T(*,nJi~9  
-/JEKw c  
template < class Action > (^}t  
class picker : public Action ?lsK?>uU  
  { !\7`I}:  
public : xyGwYv>*KO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J#Hh4Kc  
  // all the operator overloaded H **tMq  
} ; uH9Vj<E$K  
O0qG 6a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [G|.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r/!,((Z\  
n]IF`kYQV  
template < typename Right > }Kgi!$<aQx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hD ~/ywS&  
  { d,(y$V+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /@ @F nQ++  
} M co:eE  
;pW8a?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hloe7+5UD  
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。 ^}-l["u`  
Qt+D ,X  
template < typename T >   struct picker_maker larv6ncV  
  { Dz~0(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )- 3~^Y#r_  
} ; t`K9K"|k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Qjj }k)  
  { -iDs:J4Iq  
typedef picker < T > result; pKc!sd C  
} ;  _'!?fA  
EE  1D>I  
下面总的结构就有了: =IMmtOvJ  
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。 _h-agn4[i  
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。 3<r7"/5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SF:98#pg  
至此链式操作完美实现。 `Ow]@flLI  
; CCg]hX  
FLMiW]?x  
七. 问题3 L[2qCxB'^  
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。 z[c8W@OJ  
CqnHh@]nu  
template < typename T1, typename T2 > b\(f>g[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PuP"( M  
  { {S=<(A @  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uQO5GDuK>  
} m0bxVV^DK!  
}gv'r ";  
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: 9!n:hhJM  
FSQB{9,H  
template < typename T1, typename T2 > \|Af26  
struct result_2 #EzhtuHxn  
  { %]LoR$|Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L>14=Pr^(  
} ; -t4:%-wv  
MF"*xr v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /+92DV  
这个差事就留给了holder自己。 Cb+sE"x]  
    "rn  
Z3TCi7,m  
template < int Order > {A0F/#M]  
class holder; 6)^*DJy  
template <> fxcE1=a  
class holder < 1 > FvT4?7-  
  { *1dZs~_  
public : W8g13oAu"  
template < typename T > 1-p#}VX  
  struct result_1 kc2B_+Y1  
  { t08U9`w  
  typedef T & result; Eg`~mE+a  
} ; M$EF 8   
template < typename T1, typename T2 > QfEJU8/5d  
  struct result_2 :(~<BiqR(  
  { nN{DO:_o  
  typedef T1 & result; @sn:%/x_  
} ; "Y+VNS  
template < typename T > `?$-T5Rr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QgU]3`z"  
  { 7-B|B{]  
  return (T & )r; r B+ (  
} epnZGz,A  
template < typename T1, typename T2 > mHMsK}=~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .vKgiIC:  
  { r !!uA1!7  
  return (T1 & )r1; k5\V:P=#  
} fh =R  
} ; .$-;`&0cZ  
DL bP$&o  
template <> L8D=F7  
class holder < 2 > #eKKH]J/  
  { a^&"gGg  
public : }` 3-  
template < typename T > \5}PF+)|  
  struct result_1 ;b [>{Q;  
  { *I?-A(e  
  typedef T & result; @-)S*+8  
} ; ^IiA(?8  
template < typename T1, typename T2 > %@:>hQ2;  
  struct result_2 X40gJV<  
  { `S((F|Ty=;  
  typedef T2 & result; l)$mpMgAD  
} ; Q+Nnj(AQY  
template < typename T > @~2k5pa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AIOGa<^  
  { @] .s^ss9_  
  return (T & )r; 6g-jhsW6  
} P7}w^#x  
template < typename T1, typename T2 > w-WAgAch  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k`>qb8,  
  { R,D/:k'~k  
  return (T2 & )r2; '~ b  
} -aJ(-Np$f  
} ; 49E| f ^q  
{@KLN<  
ruagJS)+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kVtP~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *P *.'XM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~W>{Dd(J_  
~*EipxhstJ  
return l(i, j) = r(i, j); a)2l9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D7pQWlN\  
Y_*KAr'{P  
  return ( int & )i; 6 T4"m  
  return ( int & )j; 'dwsm7Xd  
最后执行i = j; 5L6.7}B  
可见,参数被正确的选择了。 9*iVv)jd  
1N _"Mm{  
[uqr  
}%wP^6G*x\  
E7h@c>IK  
八. 中期总结 7V=deYt_p  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tz65Tn_M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lg-`zV3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (1S9+H>g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =4q5KI  
; t7F%cDA  
!(bYh`Uy  
W9gQho%9b  
}k AE  
tx;2C|S$oU  
九. 简化  @B{  
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。 bL<H$DB6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5Zc  
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: 8Ie0L3d-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |qpm  
  +-*/&|^等 @I Y<i5(  
2. 返回引用。 n S$4[!0  
  =,各种复合赋值等 TS=%iMa  
3. 返回固定类型。 5D3&E_S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :fX61S6)  
4. 原样返回。 d<?Zaehe\  
  operator, :OU(fz]  
5. 返回解引用的类型。 T:Q+ Z }v+  
  operator*(单目) M97+YMY)  
6. 返回地址。 49/2E@G4.  
  operator&(单目) aEQrBs  
7. 下表访问返回类型。 dG3?(}p+  
  operator[] w2 (}pz:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 unYPvrd  
  operator<<和operator>> oVuIHb0w  
5Mxl({oI]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :;#^gv H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *>iJ=H  
zGO_S\  
template < typename Left > ;,/G*`81B  
struct value_return p^{yA"MQ  
  { f3,Xb ]h  
template < typename T > k"dE?v\cG  
  struct result_1 iw(`7(*  
  { \8Ewl|"N:u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S]ndnxy"b  
} ; `h'Ab63  
k?pNmKVJM  
template < typename T1, typename T2 > T?n[1%K  
  struct result_2 P'5Lu  
  { C>l (4*S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]w)uo4<^J  
} ; (s1iYK  
} ; F":dS-u&L  
1:h(8%H@"  
y}QqS/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M;-FW5O't  
Oa5-^&I  
下面我们来剥离functor中的operator() B 4e}%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /KiaLS  
+ZwTi!W  
return l(t) op r(t) UA0R)BH'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dxr4B<  
return op l(t) q<g!bW%  
return op l(t1, t2) \>/AF<2"  
return l(t) op _}`y3"CD7  
return l(t1, t2) op {yBd{x<>/  
return l(t)[r(t)] -RThd"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E&vCzQ  
CZv^,O(M?2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: mh_GYzd  
单目: return f(l(t), r(t)); \bSakh71  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H/#WpRg  
双目: return f(l(t)); fK4O N'[R:  
return f(l(t1, t2)); Xp|$z~  
下面就是f的实现,以operator/为例 DqH]FS?]  
Wu?[1L:x  
struct meta_divide wzI*QXV2s  
  { d D^?%,a  
template < typename T1, typename T2 > K8iQ?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d/?0xLW  
  { 2Q/V D,yU  
  return t1 / t2; ciPaCrV  
} KC\W6|NtGj  
} ; T6,6lll  
v@!r$jZ  
这个工作可以让宏来做: 6 1K:SXj  
zt )WX9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vns Mh  
template < typename T1, typename T2 > \ N jA\*M9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L-3wez;hm  
以后可以直接用 F.R0c@&W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aOW~! f/M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \?k"AtL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) tUFXx\p  
"FfP&lF/  
o, qBMo^.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P$A'WEO'  
|SsmVW$B|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C Yk"  
class unary_op : public Rettype ?rwHkPJ{*  
  { H!g9~a  
    Left l; 4kLTKm:G  
public : Uv3Fe%>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~!dO2\X+  
iHOvCrp+X  
template < typename T > #mv~1tL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4vPKDd  
      { cT^x^%  
      return FuncType::execute(l(t)); 'P >h2^z  
    } O%s?64^U  
cy_zEJjbD  
    template < typename T1, typename T2 > ^t)alNGos  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O$& 4{h`  
      { CY.i0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v/C*?/ ~  
    } ^$\#aTyFK  
} ; {[FJkP2l  
H h;o<N>U  
R 9Y k9v  
同样还可以申明一个binary_op yCye3z.  
\E:l E/y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;ZLfb n3\  
class binary_op : public Rettype WPNvZg9*c  
  { 2k""/xMF'  
    Left l; :j!N7c{  
Right r; +QFY. >KH  
public : T_?,?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;!N_8{ 7r  
RjQdlr6*  
template < typename T > V}"w8i+D?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >!2d77I  
      { N u9+b"Wr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fyt`$y_E[  
    } N]@e7P'9F  
'WQ<|(:{  
    template < typename T1, typename T2 > |-k~Fa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5-X(K 'Q  
      { s av  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aruT eJF  
    } 0--0+?  
} ; >5=uq _QY  
!_UBw7Zm  
P&]PJt5  
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 I!-5 #bxD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BnLE +X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;F'/[l{+  
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。 ;*EPAC+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lvZ:Aw r  
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。。。 Ni 5Su  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o.H(&ex|  
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) oT27BK26?h  
下面是修改过的unary_op S~LT Lv:>  
o5eFLJ6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Nl`8Kcv  
class unary_op @#5PPXp  
  { u~a@:D/F{G  
Left l; VN9C@ ;'$  
  86\B|!   
public : Arb-,[kwN  
KFMEY\6\h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J~vK`+Zs  
KZ)p\p<1  
template < typename T > oVSq#I4  
  struct result_1 WH^r M`9  
  { R+O[,UM^I~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GiN\@F!  
} ; j8ebVq  
u ?n{r  
template < typename T1, typename T2 > [3QKBV1\  
  struct result_2 \;s mH;m  
  { j;']L}R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oUwu:&<Orm  
} ; 0Bpix|mq  
(GdL(H#IL  
template < typename T1, typename T2 > e7.!=R{6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;MR(Eaep  
  { ~?)ST?&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mT2Fn8yC1  
} jFBnP,WQ  
%A<|@OSdOa  
template < typename T > " Q~-C|x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z2lEHa?w  
  { #E( n  
  return OpClass::execute(lt(t)); \WeGO.i-  
} ?0VLx,kp  
yXx}'=&!0  
} ; Qm\VZ<6/5  
i`1QR@11  
sy|{}NkA!  
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 <v)Ai;l,  
好啦,现在才真正完美了。  !mX 2  
现在在picker里面就可以这么添加了: _ADK8a6%)  
:A{ US9D  
template < typename Right > ~\z\f} w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jci'q=Vpu  
  { S?5z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YbrsXp"  
} qeyBZ8BG  
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。 kEQ${F{  
@:s|X  
>aZ$x/U+Iw  
`8 Dgk}  
y^oSVj  
十. bind |h,aV(Q  
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。 q)uq?sZe  
先来分析一下一段例子 @"m? #  
IYy2EK[s  
Tl!}9/Q5E:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sGCV um}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;Vad| -  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K6.*)7$#  
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。 "(+ >#  
我们来写个简单的。 46dh@&U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EnrRnVB  
对于函数对象类的版本: RJ%~=D  
l*]L=rC  
template < typename Func > ;!k1LfN  
struct functor_trait *p.P/w@1  
  { MOFIR wVZ+  
typedef typename Func::result_type result_type; he/UvMu  
} ; .s_wP  
对于无参数函数的版本: (l.`g@(L  
`bGAc&,&  
template < typename Ret > sY t8NsQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3H%oTgWk  
  { K@6tI~un  
typedef Ret result_type; C`D5``4  
} ; uE>2 *u\  
对于单参数函数的版本: xOjCF&W  
=J,aBp  
template < typename Ret, typename V1 > cvbv\G'aT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $b#"Rv  
  { h!f7/) |[o  
typedef Ret result_type; j+n1k^jC  
} ; 7:1c5F~M  
对于双参数函数的版本: EY(@R2~#J  
e/WR\B'1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J*8fGR%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i8nCTW  
  { $+sNjwv^F  
typedef Ret result_type; N"b>]Ab] ;  
} ; `?Wak =]g  
等等。。。 NwmO[pt+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Got5(^'c  
V&DS+'P  
template < typename Func > Gt[!q\^?  
struct func_return p3*}!ez4  
  { S2" p(  
template < typename T > laqW {sX^5  
  struct result_1 DY6wp@A  
  { KX9+*YY,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ">kf X1LT  
} ; N`/6 By  
W:P4XwR{  
template < typename T1, typename T2 > Cl]E rg  
  struct result_2 zQ}:_  
  { im_W0tGvF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S >uzW #  
} ; EpeTfD  
} ; @7%nMTZ@&v  
38%]G Q  
s} ,p>8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R\+p`n$  
Nl7"|()e  
template < typename Func, typename aPicker > Fk>/  
class binder_1 K.] *:fd  
  { O~B iqm  
Func fn; 7vV3"uns  
aPicker pk; `7Ni bZX0  
public : dKw* L|5  
r}9qK%C G.  
template < typename T > 4)iSz>  
  struct result_1 :t]YPt  
  { -ny[Lh^b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k oC2bX  
} ; ~xu<xy@E  
5 %q26&  
template < typename T1, typename T2 > w1aa5-aF  
  struct result_2 cp2e,%o  
  { H.j(hc'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6d,jR[JP  
} ; bxO8q57  
2<y E3:VX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C]-Z+9Vvv  
OUe@U;l{Z  
template < typename T > yjpV71!M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iU{F\>  
  { c0u!V+V%  
  return fn(pk(t)); dV8mI,h  
} qr(SAIX"  
template < typename T1, typename T2 > <O>r e3s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9>qR6k ?  
  { wa W2$9O  
  return fn(pk(t1, t2)); 5FnWlFc  
} z:|4S@9  
} ; 1,Uv;s;{  
R\MM2_I  
N/Z3 EF_  
一目了然不是么? A--Hg-N|  
最后实现bind YQiTx)_  
9~<HTH  
d> `9!)  
template < typename Func, typename aPicker > ?I`']|I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kh 1 7  
  { ~ DVAk|fc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v'S}&zmF]  
} >tqLwC."'  
2IqsBK`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w:Tz&$&Y$  
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。 93[c^sc9*a  
v$w!hYsQ  
十一. phoenix h2!We#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \Zqgr/.w/  
kp[+Iun?  
for_each(v.begin(), v.end(), I2q C,Nkk  
( I)]wi%  
do_ f$NudG!S  
[ D(s[=$zua  
  cout << _1 <<   " , " ! 9k)hP  
] P6zy<w  
.while_( -- _1), WL7R.!P  
cout << var( " \n " ) 6?Rm>+2>v  
) 'u{m37ZJ  
); t*< .^+Vd  
*n N;!*J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: oJUVW"X6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "44VvpQC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s$:F^sxb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pRD8/7@(B{  
 "C B*  
\('8 _tqI"  
template < typename Cond, typename Actor > ( N~[sf?&  
class do_while +y>D3I  
  { eR D?O  
Cond cd; A /,7%bB1  
Actor act; ^* ^te+N  
public : "?EA G  
template < typename T > Mje6Q  
  struct result_1 d3+pS\&IX?  
  { x1]^].#Eo  
  typedef int result_type; 0"kNn5  
} ; +iir]"8  
!,+peMy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y{B|*[xM  
@ O5-w  
template < typename T > `ux U H#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D:U:( pg  
  { n@mWB UM  
  do }>=k!l{  
    { 3205gI,  
  act(t); \Q|1I  
  } G@oY2sM"  
  while (cd(t)); 3aQWzEnh  
  return   0 ; :t8(w>oW  
} h)"PPI  
} ; @H"~/m_o  
b!J21cg<L  
j~(rG^T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G)';ucs:,  
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。 <YP>c  
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。 scCOiK)  
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。 p)N=  
下面就是产生这个functor的类: FRQ0tIp  
AdesR-e$R  
DmM<Kkg.J  
template < typename Actor > lplEQ]J|  
class do_while_actor iE, I\TY[  
  { r ioNP(  
Actor act; .dt7b4.kd  
public : _$s9o$8$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L"&j(|{  
_|bIl%W;\'  
template < typename Cond > yo`Jp$G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V]tuc s  
} ; Lo\+T+n  
3XYCtp8  
Ra}%:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZWQrG'$?o8  
最后,是那个do_ B\wH`5/KW  
?1K|.lr  
1hw1AJ}(F  
class do_while_invoker 8Gzc3  
  {  $J>GCY  
public : vcy}ZqWBO  
template < typename Actor > 8rAOs\ys  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q<3=s6@T  
  { &[f.;1+C  
  return do_while_actor < Actor > (act); m{  .'55  
} 1T a48  
} do_; H'Bor\;[>  
L}*:,&Y/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y8'WR-;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EYtf>D  
最后来说说怎么处理break和continue LFvKF.  
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。 ?2zVWZ  
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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