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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F;cI0kP=>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (jp1; #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, {KW&wsI  
6$W-?  
&Tf=~6  
tfi2y]{A  
  class filler B(S5+Y  
  { @).WIs  
public : ph Wc 8[Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :GN)7|:  
} ; ~|X99?P  
ODM>Z8@W/  
0|],d?-h  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >g5T;NgH9  
C\;;9  
P Xyyyir{  
?9o#%?6k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @/_XS4  
hXV4$Dai  
/V#MLPA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &M!4]p ow  
)OARO  
d_4n0Kh0  
;n yB  
二. 战前分析 R*JOiVAC  
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。 RM?_15m  
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 rnzsfr-|(2  
|u?k-,uI9  
k#l'ko/X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {q5hF5!`)  
  /* --------------------------------------------- */  @oe3i  
vector < int *> vp( 10 ); "cnG/{($*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NTpz)R  
/* --------------------------------------------- */ EGQ1l i'B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d&GKfF  
/* --------------------------------------------- */  y)N.LS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); asm[-IB2u  
  /* --------------------------------------------- */ \GjXsR*b5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PO=ZxG   
/* --------------------------------------------- */ Q1N,^71  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {GGO')p  
Y\Fuj)  
!Szgph"ul  
Vp- n(Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6E*Zj1KX  
1._1, _2是什么? Q%gY.n{=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @B>%B EC  
2._1 = 1是在做什么? : L6-{9$  
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。 GI'&g@?u  
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。 F1Zk9%L%9$  
\K4CbZ,.  
IkE'_F  
三. 动工 ve64-D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PuUon6bZ  
D7Rbho<  
a$ +e8>  
K'{wncumQ  
template < typename T > I&Eg-96@  
class assignment  N#2nH1C  
  { PBP J/puW  
T value; &9jUf:gJ0  
public : +e{djp@m  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8V53+]c$Y  
template < typename T2 > skmDsZzw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P /f ~  
} ; K>DnD0  
z=8_%r  
X*p:&=o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I?:+~q}lZr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %(O^as  
K4VPmkG  
cwDD(j  
eBLHT  
  class holder {~B4F}ES  
  { TZ[F u{gZ  
public : c'wU O3S  
template < typename T > aaqjE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *$WiJ3'(m  
  { ?tal/uC  
  return assignment < T > (t); Z "+rg9/p  
} .DV#-tUh  
} ; R!M|k%(  
&bOodkOb  
+kdU%Sm  
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: Ff1M~MhG  
*{4{<O<4  
  static holder _1; sN[@mAoH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >P]I&S-.  
H$($l<G9C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ={&TeMMA  
而不用手动写一个函数对象。 `[W)6OUCx}  
U:5*i  
!&`7  
|[n|=ORI'  
四. 问题分析 L>R!A3G1  
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。 JY,l#?lM{  
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。 ,R9f;BR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Nr*ibtz|D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y&O_Jyg<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d T0 z^SG  
0UAr}H.:  
五. 问题1:一致性 ph|2lLZ  
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?| ph$&f0A6Xc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (x*2BEn|  
|RbUmuj  
struct holder "~,(Xa3x  
  { >5z`SZf  
  // g275{2G9  
  template < typename T > X|QX1dl  
T &   operator ()( const T & r) const w|U@jr*H]  
  { TJGKQyG$L  
  return (T & )r; -iZjs  
} J~ gkGso  
} ; *dn-,Q%`  
8aM% 9OU  
这样的话assignment也必须相应改动: e715)_HD  
66y,{t  
template < typename Left, typename Right > W} +6L|  
class assignment oY#XWe8Om  
  { (UiH3Q9C]%  
Left l; g5TLX &Bd  
Right r; 3 T#3<gqM[  
public : C(Ba r#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @5nkI$>3z  
template < typename T2 > q~A|R   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P)o[p(  
} ; E4fvYV_ra  
W9V=hQ2  
同时,holder的operator=也需要改动: , ?s k J  
9?mOLDu}Q0  
template < typename T > CI ]U)@\U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AXv3jH,HF  
  { 7*8nUq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oeqJ?1=!  
} w})&[d  
N`mC_)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =P+wp{?AN|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cH8H)55F  
f \%X 7.  
return l(rhs) = r; =GS_ G;Dz  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u*YuU%H=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L bK1CGyA  
7}HA_@[  
template < typename Tp > ,2L,>?r6  
class constant_t tYxlM!  
  { T)?@E/VaS  
  const Tp t; WlJRKM2  
public : ^L2Zo'y [  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ="PywZ  
template < typename T > Lm2cW$s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0~I) /T  
  { }t{^*(  
  return t; R=f5:8D<-  
} ~#xs `@{s  
} ; ^K@ GK  
R5YtCw]i=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u=N;P  
下面就可以修改holder的operator=了 xuC6EK+  
kys-~&@+  
template < typename T > 53#5p;k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Sf8Xj |u  
  { iO#xIl<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,kuFTWB  
} ="*C&wB^  
\fGYJ37  
同时也要修改assignment的operator() JSP8Lu"n  
>L3p qK   
template < typename T2 > 7PPsEU:rf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S)1:*>@  
现在代码看起来就很一致了。 w@D@,q'x  
C]@B~X1H^  
六. 问题2:链式操作 O&1p2!Bk4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >?\ !k c  
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。 O4+w2'.,  
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。 Ki 6BPi^  
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。 qdnNapWnc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /IR5[67  
~wV98u-N  
template < typename T > vTa23YDW  
struct result_1 ]-]@=qYu  
  { 206jeH9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _34YH5  
} ; #k]0[;1os  
A.*nDl`H  
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 @Qlp$[F  
l`G:@}P>G  
template < typename T > o ieLh"$  
struct   ref ^hTJp{  
  { YXOD fd%L  
typedef T & reference; tg4&j$  
} ; %bETr"Xom  
template < typename T > $B N+SD!  
struct   ref < T &> (9QRg;   
  { ~w% +y  
typedef T & reference; v\T1,Z@N^  
} ; F}mwQ%M  
3om7LqcRo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: biuo.OG]  
RB@gSHOc?  
template < typename T > MA QY/s~F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^Rh~+  
  { :D7!6}%  
  return l(t) = r(t); DO*C]   
} Icb;Yzt  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9Ei#t FMc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nmAXU!t'  
^OsUWhkV  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 =I3U.^ :  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BuO J0$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~H."{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5q*~h4=r7  
最后的布局是: :H k4i%hGk  
                Add 2Nzcej  
              /   \ 1e%Xyqb  
            Divide   5 Vi~+C@96  
            /   \ D*b|(Oi  
          _1     3 '\qr=0aW  
似乎一切都解决了?不。 FX%E7H  
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。 :jCaDhK  
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。 JG$J,!.\  
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: vIv3rN=5vB  
rI$10R$+H  
template < typename Right > /v<8x?=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b .@dUuKz-  
Right & rt) const K~N[^pF  
  { H*<dte<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8z v6Mx  
} a_j#l(] 9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p =O1aM  
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。 ?Cl"jcQ*  
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。 &?pAt30K:  
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。 b8Sl3F?-~  
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。 ^DJ U99  
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? T!$HVHh&,}  
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: 2?&ptN) `N  
`84yGXLK  
template < class Action > x$4'a~E  
class picker : public Action =i<(hgD  
  { )^3655mb  
public : o*8 pM`uw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ywBo9|%T  
  // all the operator overloaded l;i u`  
} ; breVTY7 S  
g DIB'Y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fR{7780WZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: < ,n4|z)  
WVFy ZpB  
template < typename Right > }7^*%$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]C^*C|  
  { yIP IA%dJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6FAP *V;  
} /pEki g7M  
$80/ub:R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }x-8@9S~z  
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@uKE jR  
H%V[% T4=  
template < typename T >   struct picker_maker 3iwZUqyq  
  { 7?@v}%w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =uEhxs j)S  
} ; M3;B]iRQD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OW^7aw(N6  
  { &-tf/qJ  
typedef picker < T > result; zc5_;!t  
} ; ^\;5O(9  
UNHHzTsr?  
下面总的结构就有了: YTA  &G  
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。 "Y6mM_flq  
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。 p5ihuV,   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4G2V{(@QiZ  
至此链式操作完美实现。 \v_( *  
 \ Ld7fP  
X+ jSB,  
七. 问题3 iddT.   
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。 $cedO']  
xR3A4m  
template < typename T1, typename T2 > "a7d`l:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `MS=/xE  
  { HF:PF"|3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $fO*229As  
} J.(_c ' r  
,GlK_-6>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Q2uE_w`B  
V2X(f6v  
template < typename T1, typename T2 > 7y3; F7V  
struct result_2 *!kg@ _0K  
  { =T`-h"E~@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; * bK@A2`  
} ; ,# 6\:i  
* G4;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0v?,:]A0E  
这个差事就留给了holder自己。 TM;)[R@  
    WfVie6  
nEYJ?_55  
template < int Order > bC|~N0b  
class holder; z m%\L/BF  
template <> t+tGN\q  
class holder < 1 > OZD/t(4?6s  
  { y{<7OTA)  
public : O1"!'Gk[!L  
template < typename T > 195(Kr<5$  
  struct result_1 $qqusa}`K  
  { [%pZM.jFO  
  typedef T & result; ObUQB+  
} ; ~cz t=  
template < typename T1, typename T2 > DDEn63{  
  struct result_2 Syb:i(Y  
  { iGIaZ!j aW  
  typedef T1 & result; {iRNnh   
} ; 622).N4  
template < typename T > pWqahrWh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l;ugrAo?  
  { !ibp/:x  
  return (T & )r; j!l(ReGb  
} L[^e< I  
template < typename T1, typename T2 > l)Hu.1~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]z,?{S  
  { w,&RHQB  
  return (T1 & )r1; N'StT$(  
} TBzM~y  
} ; 3 V<8  
Ic*Q(X  
template <> 0IZV4{  
class holder < 2 > ROS0Q9X  
  { TL5bX+  
public : #{(rOb6H)  
template < typename T > 711 z-  
  struct result_1 Ni`qU(I'|  
  { 1/ HofiIa  
  typedef T & result; JQb]mU%?  
} ; ?$?Ni)Z  
template < typename T1, typename T2 > 4d#W[  
  struct result_2 "](~VF[J8  
  { g!8-yri  
  typedef T2 & result; 9 }=Fdt  
} ; ;O CYx[|  
template < typename T > G8SJ<\?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p=zjJ~DVd  
  { U*Q$:%72vO  
  return (T & )r; ^%nAx| 4xQ  
} IpWl;i`__  
template < typename T1, typename T2 > o]vdxkU]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |G1U $p  
  { jH8F^KJM[  
  return (T2 & )r2; > ,[(icyzn  
} <(v!Xj^yO  
} ; C$P3&k#W  
8ViDh  
"}n]0 >J  
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> >。 ]k hY8it  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }*%%GPJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <rU(zm  
cj[y]2{1h  
return l(i, j) = r(i, j); #q\C"N5ip  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *+ 7#z;  
<X: 9y  
  return ( int & )i; @'S-nn,sO  
  return ( int & )j; milU,!7J  
最后执行i = j; 6 R!0v8  
可见,参数被正确的选择了。 uB%`Bx'OW  
# RtrHm  
PKP( :3|  
xd* kNY  
]8RcZn  
八. 中期总结 {h2D}F  
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: J~= =<?j:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TY? Fs-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VL\6U05Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u~K4fP  
7&X^y+bMe6  
9N9;EY-U  
=KX:&GU  
NK#f Gz*,(  
k?_Miqr  
九. 简化 hE>Mo$Q(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |[*b[O 1W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6`4=!ZfI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j}y"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 smSUo /  
  +-*/&|^等 )#1@@\< ^T  
2. 返回引用。 }%%| '8  
  =,各种复合赋值等 pBHr{/\5  
3. 返回固定类型。 ]g:VvTJ;?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -gzk,ymp  
4. 原样返回。 mX %;  
  operator, _Ab|<!a/R  
5. 返回解引用的类型。 C,Ch6Ph  
  operator*(单目) A;h~Fx6s  
6. 返回地址。 :}Z+K*%o-  
  operator&(单目) s{gdTG6v`  
7. 下表访问返回类型。 -\>Xtix^-c  
  operator[] 4B) prQ3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !bQ5CB  
  operator<<和operator>> zE<}_nA  
 MgA6/k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u{HB5QqK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4-s Uy  
t; "o,T  
template < typename Left > 'l2`05   
struct value_return pZXva9bE  
  { qPWYY  
template < typename T > #\fAp RL  
  struct result_1 iMF:~H-Yq#  
  { |Kb-oM&^#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~/QzL.S;p  
} ; uA,K}sNRZ  
dqcfs/XhP  
template < typename T1, typename T2 > s@0#w*N  
  struct result_2 r6"t`M  
  { [gU z9iU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EyozhIV  
} ; !tN]OQ)'  
} ; |XPT2eQ{  
QH;1*  
;|66AIwDe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 68d(6?OgW  
\!`*F :7]-  
下面我们来剥离functor中的operator() gJ:Z7b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jytfGE:  
ZfS-W&6Z  
return l(t) op r(t) wuI+$?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e:&5Cvx  
return op l(t) {=pf#E=  
return op l(t1, t2) {~VgXkjsC  
return l(t) op >!?u8^C  
return l(t1, t2) op +tl&Jjdm  
return l(t)[r(t)] c/b} 39X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BJ1txdxvS  
^,@Rd\q  
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: AS~O*(po  
单目: return f(l(t), r(t)); H+t^eg88  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "|(+~8[  
双目: return f(l(t)); V 9][a  
return f(l(t1, t2)); // g~1(  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vc}m_ T]O  
CKyX  Z  
struct meta_divide p^^E(<2  
  { A6= Um%T  
template < typename T1, typename T2 > q8`JRmt)H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y1B3F5  
  { J1hc :I<;  
  return t1 / t2; *o`bBdZ  
} Jk 0 ;<2j  
} ; ^I@43Jy/  
Z#%4QIz ?  
这个工作可以让宏来做: zN0^FXGD  
gCW.;|2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ',v -&1R  
template < typename T1, typename T2 > \ V\Cu|m&HI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sm{idky)[  
以后可以直接用 ["kk.*&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bR(rZu5  
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 H4MFTnJ{  
(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。。。) skf7Si0z  
{b}Ri&oEOH  
^F/N-!}q  
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 +<(N]w*  
D`V03}\-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k& 2U&  
class unary_op : public Rettype \IQf|  
  { %[l5){:05  
    Left l; b[%sKl  
public : =LC:1zn4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q",n:=PL  
De6WC*trq  
template < typename T > qn5e[Vn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KQ9~\No]  
      { W c{<DE?J  
      return FuncType::execute(l(t)); P|Dw +lQj  
    } (3C::B=  
|L 11?{ K  
    template < typename T1, typename T2 > nRzD[ 3I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %A|9=x*  
      { F2saGpGH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T8bk\\Od  
    } /PafIq  
} ; ZBUEg7c  
~xer ZQgc  
[Abq("9p\  
同样还可以申明一个binary_op w^6rgCl  
`A_CLVE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GWsvN&nr  
class binary_op : public Rettype  ?%Hj,b  
  { _Ryt|# y  
    Left l; c |.~f+  
Right r; -~n^?0  
public : *<c, x8\s9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0Ihp`QGU:  
[+\=x[q  
template < typename T > 6vAq&Y{JB'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *](maF~%C  
      { O~?H\2S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1tw>C\  
    } roSdcQTeT  
3#<b!Yz  
    template < typename T1, typename T2 > A)/8j2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P MV;A{T  
      { Xn@\p5<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hLK5s1#K  
    } 0}tf*M+a  
} ; 2.)xWCG  
c5C 2xE}T  
n;+CV~  
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 R9@Dd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E%8Op{zv_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v'na{"  
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。 $a.fQ<,\X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k<(G)7'gm  
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。。。 HI&N&a9C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?-C=_eZJ  
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) g?&_5)&  
下面是修改过的unary_op 1?%Q"*Y&  
;n]GHqzY_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x8x8T $  
class unary_op #[Z ToE4  
  { je LRS8];  
Left l; E}6q;"[  
  v8 rK\  
public : 14>WpNN  
tQ~vLPi$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} goBl~fqy0  
IC"lsNq52  
template < typename T > r:;nv D  
  struct result_1 2MY-9(no  
  { F/O5Z?C?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &BTgISYi  
} ; i82sMN1jl7  
9BR/zQ2  
template < typename T1, typename T2 > R. :~e  
  struct result_2 $.HZz  
  { ,'!x 9 `  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rn?Yz^ 1q  
} ; ]+4QsoFNt  
I "Qf};n  
template < typename T1, typename T2 > |p_\pa1&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^V6cx2M  
  { 76 nrDE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eV(nexE  
} [u*-~(  
0n dk=V  
template < typename T > .h c-uaL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V Ioqn$  
  { im,H|u_f4  
  return OpClass::execute(lt(t)); n $Nb,/o  
} 9d kuvk}:  
<e&88{jJ  
} ; : ;l9to  
]? 2xS?vd  
M9~eDw'Pr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +;#z"m]  
好啦,现在才真正完美了。 B|I9Ex~L  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z2P DT  
3(o}ulp  
template < typename Right > 7+]+S`p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~t=73 fwB  
  { t.\<Q#bN#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Cj/J&PDQ  
} !V.2~V[^M  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 = 1ltX+   
}^Ymg7wA  
/FJ.W<hw  
:<}1as! eo  
"kb[}r4?  
十. bind ~?6M4!u   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~W/|RP7S  
先来分析一下一段例子 vM3 b\yp  
zjE|UK{  
v 79k{<Ln  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S[zETRSG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2 .p?gRO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n3z]&J5fr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \:mZ)f3K=  
我们来写个简单的。 TKH!,Ow9A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %>io$o  
对于函数对象类的版本: npCiqO  
,vcg%~-  
template < typename Func > &0`[R*S  
struct functor_trait 7=hISQMsVP  
  { gI T3A*x  
typedef typename Func::result_type result_type; 6Mc&gnN  
} ; Ot<vn34mt:  
对于无参数函数的版本: y/vGt_^;3<  
xcHuH -}  
template < typename Ret > aw\0\'}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )swu~Wb}U@  
  { X;/5Niv32q  
typedef Ret result_type; e0Jz|?d=  
} ; `*Ju0)g1  
对于单参数函数的版本: pLiGky  
a>H8, a  
template < typename Ret, typename V1 > 5jNDr`pnu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /gH[|d  
  { %|izt/B  
typedef Ret result_type; DS| HN  
} ; ;z1\n3,  
对于双参数函数的版本: kVRh/<s  
Ht,+KbB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b'O>qQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w}rsboU  
  { E+"m@63  
typedef Ret result_type; c0U=Hj@@  
} ; {t%Jc~p{  
等等。。。 fbrCl!%P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `b:yW.#w3l  
Z#vU~1W  
template < typename Func > 7Zw.mM!i  
struct func_return 2kfX_RK  
  { )`z{T  
template < typename T > $ S'~UbmYU  
  struct result_1 ix+sT|>  
  { 0ZAT;eaB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <=Z`]8  
} ; Jfs_9g5  
dd-`/A@  
template < typename T1, typename T2 > !Y,*Zc$R  
  struct result_2 &;2@*#,  
  { I .> SC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5Tg[-tl  
} ; ozOvpi:k3%  
} ; O<>cuW(l  
Q<O(Ix  
b haYbiX?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U6xs'0  
;&} rO.0  
template < typename Func, typename aPicker > ^Q9!DF m  
class binder_1 +:ih`q][b  
  { G ~X93J  
Func fn; _I/uW|>  
aPicker pk; [XbNZ6  
public : %8c2d  
M "\j7(  
template < typename T > f=--$o0U~  
  struct result_1 #V-0-n,`  
  { B,(zp#&yB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S{ fFpe-  
} ; c( 8>|^M  
?}ly`Js  
template < typename T1, typename T2 > "CY#_)  
  struct result_2 Wi2Tg^  
  { > }fw7X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bm$(4  
} ; _^MkC} 8  
FQe82tfV+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?B['8ju  
lN~V1(1B  
template < typename T > $'%.w|MJp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J.Fy0W@+k4  
  { vE{L`,\ q  
  return fn(pk(t)); PC)aVr?@@  
} c`O(||UZT  
template < typename T1, typename T2 > (T|q]29  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ka/*Z4"  
  { d1BE;9*/7  
  return fn(pk(t1, t2)); ^_ST#fFS  
} FNR<=M  
} ; m&a 8/5  
r WULv  
U#6<80Ke  
一目了然不是么? [I 6&|Lz>  
最后实现bind k1E(SXcW9  
kK~,? l  
nm#,oX2C  
template < typename Func, typename aPicker > 60z8U#upM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hCpcX"wND  
  { 05 o vz   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I[w;soI  
} =;(y5c  
o"j$*o=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (~N[j;W,_W  
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。 B1i&HoGbz  
"?v{?,@  
十一. phoenix _?oofE:{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  /C   
`'G1"CX  
for_each(v.begin(), v.end(), > e"vP W*[  
( gT{WH67u  
do_ W )jtTC7  
[ k9m9IE"9=$  
  cout << _1 <<   " , " \'CA:9V}  
] uD4j.%  
.while_( -- _1), n5+Z|<3)  
cout << var( " \n " ) f!Mx +ky  
) hl$X.O  
); ]x5+v0   
Xkp?)x3~X  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Sp/<%+2(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor h>"j!|#!s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2Y~nU(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -gB9476-  
:r4o:@N'  
-]Y@_T.C  
template < typename Cond, typename Actor > 9>k_z&<  
class do_while 4l'`q+^-  
  { *2>kic aH  
Cond cd; W 9!K~g_  
Actor act; { RC&Ub>  
public : :5[1Iepdn  
template < typename T > @! {Y9k2  
  struct result_1 e+<'=_x {  
  { +3[8EM#g  
  typedef int result_type; b?K`DUju{0  
} ; Ctx`b[&KXX  
5@_kGoqd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d1';d6.u\  
Tfp^h~&u  
template < typename T > /m|U2rrqb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7S2"e[-x  
  { %%sJ+)  
  do K$KVm^`  
    { 722:2 {  
  act(t); Hu$y8_Udw  
  } <DZ$"t  
  while (cd(t)); kRqe&N e  
  return   0 ; Ay0.D FL  
} M(?0c}z  
} ; 4'5|YGQj  
ha?M[Vyw4Q  
dJ {q}U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w:+&i|H>  
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。 d_ 7hh  
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。 IictX"3lh  
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。 ,c,@WQ2:-  
下面就是产生这个functor的类: 3X%h?DC  
E NrcIZ  
m "96%sB  
template < typename Actor > Rga *68s|&  
class do_while_actor Y_<-.?jf  
  { G8&/I c  
Actor act; g'AxJ  
public : <Hr~|oG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I-^C6~  
$!$,cK Pl5  
template < typename Cond > &dG^M2g-F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %-woaj   
} ; /2'l=R5#  
A(*c |Aj9  
"7Z-ACyF5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *x:*Q \|  
最后,是那个do_ ?I$-im  
~REfr}0  
[ 2PPa9F  
class do_while_invoker ;0lY_ii  
  { _2TL>1KZt  
public : 24u_}ZQzY  
template < typename Actor > _#qfe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sC A  
  { =Z ql6D  
  return do_while_actor < Actor > (act); E=Vp%08(  
} L1Jn@  
} do_; )|/%]@` N  
g`C\pdX"B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V8#NXU g<!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oFGWI#]ts>  
最后来说说怎么处理break和continue U!(es0rX  
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。 _2Mpzv  
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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