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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g;-CAd5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pvX\k X3}  
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, t ({:TQ  
Uu G;z5  
x{=ty*E  
B$fL);l-  
  class filler k'm!|  
  { k}/0B  
public : ;lP)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IkD\YPL;  
} ; /Qbt  
o0AREZ+I  
y0Ag px  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <jxTI%'f59  
8NpQ"0X  
*/6PkNq  
BwbvZfV|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7dAa~!/(  
NJ3b Oq  
PQ1\b-I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cd\0  
F$d`Umqs;P  
gg933TLu(Q  
sq*sbdE  
二. 战前分析 [$B  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Qd$d*mwg:  
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 H$Q_K<V  
x#U?~6.6  
Bisht%]^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?!b}Ir<1j  
  /* --------------------------------------------- */ w_6h $"^x  
vector < int *> vp( 10 ); gJ:Z7b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /,wG$b+  
/* --------------------------------------------- */ wuI+$?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \=1k29O  
/* --------------------------------------------- */ 7n5 bI\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $kg!XT{ V  
  /* --------------------------------------------- */ PbCXcs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F8.Fp[_tM  
/* --------------------------------------------- */ K@6$|.bc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %*zgN[/w  
qHklu2_%  
VcA87*pel  
nx8 4l7<  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]=7}Y%6  
1._1, _2是什么? u9_ Fjm}&  
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。 _=}Efy7  
2._1 = 1是在做什么? = T!iM2  
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。  5'Y @c  
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。 )lE]DG!  
vA*!82  
{O[a +r.n  
三. 动工 gM '_1zs U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KYZ/b8C  
D`V03}\-  
zvL;.U  
>iDV8y  
template < typename T > Y7{IF X  
class assignment N[~ RWg  
  {  km|;T!  
T value; 'D;v>r  
public : i]JD::P_H  
assignment( const T & v) : value(v) {} o+ r?N5  
template < typename T2 > RQ;pAO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hQv~C4Wfrf  
} ; BRLrD/8Le  
1k EXTs=,  
9LI #&\lba  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Rt}H.D #  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _0 Qp[l-  
wM9HZraB<  
'_N~PoV  
jdqVS@SD  
  class holder W< _9*{|E;  
  { {OtD+%  
public : >x]b"@Hkw  
template < typename T > DO` K_B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hd0d gc  
  { SVB> 1s9F  
  return assignment < T > (t); NCR 4n_  
} <&^P1x<x  
} ; A/ZZ[B-  
j} t"M|`  
W5z<+8R  
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: 6Lj=%&  
HI&N&a9C  
  static holder _1; HqC 1Dkw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =;A p+}  
DLggR3K_\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #[Z ToE4  
而不用手动写一个函数对象。 <q\OREMsq  
H2[VZ&Pg  
@D1}).  
9j<qi\SSI  
四. 问题分析 @pq2Z^SQH  
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。 :x88  
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。 &BTgISYi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wzX(]BG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r'*x><m'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jEU`ko_  
A.-j 5C4  
五. 问题1:一致性 ]+4QsoFNt  
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?| r:N =?X`N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^V6cx2M  
ZW+M<G  
struct holder J34/rL/s  
  { fL$U%I3  
  // V Ioqn$  
  template < typename T > &k53*Wo  
T &   operator ()( const T & r) const @}K|/  
  { ?OjZb'+=K  
  return (T & )r; yBKEw(1  
} 80m<OW1  
} ; +9gI^Gt  
+|0f7RB+R  
这样的话assignment也必须相应改动: ??5y0I6+  
a%nksuP3  
template < typename Left, typename Right > ]F'o  
class assignment LK>A C9ak<  
  { lKVV*RR}  
Left l; Y9<N#h#  
Right r; "kb[}r4?  
public : wmV7g7t6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7=3'PfS  
template < typename T2 > 9Gh:s6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wqnrN6$jf  
} ; W _b!FQ]  
V Zz>)Kz:  
同时,holder的operator=也需要改动: ]&b>P ;j:  
3*(w=;y  
template < typename T >  Uf,fd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kO3N.t@n  
  { 6lAHB*`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e0Jz|?d=  
} ztEM>xsk  
8pXului  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <sncW>?!~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D$?}M>  
Hd_W5R  
return l(rhs) = r; -bP_jIZF;g  
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。 )JsmzGC0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t,]E5,1  
af-  
template < typename Tp > -\|S=< g  
class constant_t zn)Kl%N^  
  { w7E7r?)Wl|  
  const Tp t; Wm^RfxgN/  
public : 1@Gmzh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UJ?qGOM3x>  
template < typename T > V44M=c7E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w D}g\{P  
  { B:]%Iu|  
  return t; o+0x1Ct3P  
} X/qLg+X  
} ; PdD,~N#  
uGz>AW8a3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;oM7H*W C  
下面就可以修改holder的operator=了 "8l& m6`U-  
%~rXJrK  
template < typename T > [bh8Nj\E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V`& O`  
  { zDoh p 5,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yt[vd8O'c  
} a,ZmDkzuv  
7^FJ+gN8b  
同时也要修改assignment的operator() a d#4W0@S  
~YQH]  
template < typename T2 > "CY#_)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } De`p@`+<#~  
现在代码看起来就很一致了。 |kc#=b@l  
n\w2e_g;N  
六. 问题2:链式操作 ?B['8ju  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PBOZ^%k  
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。 c]PG5f xf  
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。 [4 y7tjar^  
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。 _eZ*_H,\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [ BZA1,  
y*<x@i+h  
template < typename T > s9[54 7?`  
struct result_1 "pMx(  
  { PD $' ~2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x2h5,.K  
} ; ,GUOq!z  
nm#,oX2C  
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: srQ]TYH ,  
[ f;o3  
template < typename T > g>pvcf(  
struct   ref L+D9ZE]  
  { <44A*ux  
typedef T & reference; Z/G?w D|B  
} ; <c.8f;1F  
template < typename T > > e"vP W*[  
struct   ref < T &> +)ba9bJ|  
  { <^da-b>C  
typedef T & reference; b Od<x >@  
} ; .D{He9  
o2rL&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d#1yVdqRl  
0sfb$3y  
template < typename T > 4 Kh0evZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -gB9476-  
  { CmxQb,Uls  
  return l(t) = r(t); 3eERY[  
} $*+IsP!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "[dfb#0z`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 } /*U~!t  
p(6KJK\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "'74GY8,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I=2b)"t0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8(>2+#exw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YY4q99^K  
最后的布局是: u'; 9zk/$  
                Add txik{' :  
              /   \ Sjp ]TWj  
            Divide   5 :nS$cC0x*  
            /   \ } 89-U  
          _1     3 Zo< j"FG  
似乎一切都解决了?不。 Ay0.D FL  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6d(D >a  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 dJ {q}U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :i>If:>g  
IictX"3lh  
template < typename Right > z/,&w_8,:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K%ptRj$  
Right & rt) const `\$EPUM  
  { ^[6el_mj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y94S!TbB  
} ly#jl5wmT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ' eh }t  
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。 &dG^M2g-F  
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。 K3k{q90   
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。 VWc)AfKe  
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。 66-tNy  
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? F+ %l= fs  
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: c~+KrWbZ~  
tl; b~k  
template < class Action > 1Qw_P('}  
class picker : public Action =!\Y;rk  
  { =Z ql6D  
public : .C` YO2,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )|/%]@` N  
  // all the operator overloaded x4K A8  
} ; 6{quO# !  
qw 03]a  
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。 pI_dV44W  
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: 2 w6iqLr?  
/;kSa}"Q  
template < typename Right > M@o^V(j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,m8mh)K?0>  
  { _+X-D9j(l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p|?FA@ 3  
} mV^~  
]tzF Ob  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yfal'DqKF  
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。 >g m  
W>5[_d  
template < typename T >   struct picker_maker Sy' ]fGvx  
  { Y::O*I2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kD0bdE|  
} ; #;f50j!r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dyk(/# *7W  
  { )xiu \rC  
typedef picker < T > result; }m'n1tm;  
} ; yO}5.  
x[0O*ty-*<  
下面总的结构就有了: 7WwE] ^M  
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。 ~Hu!iZ2]  
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。 >ZW|wpO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 050,S`%<g8  
至此链式操作完美实现。 ]x{.qTtw  
;s;3cC!  
k(M:#oA!  
七. 问题3 kIX1u<M~  
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。 4v`IAR?&K;  
SZEi+CRs0  
template < typename T1, typename T2 > Inn{mmz 1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `<7!Rh,tS^  
  { \ H~zN]3^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :m(DRD  
} IrMB=pWo  
6i2%EC9  
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: |JP19KFx'B  
L SP p  
template < typename T1, typename T2 > &!OEd ]  
struct result_2 hHGuD2%  
  { &w#!   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +[<YE  
} ; 0ZM(heQ  
B\v+C!/f |  
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? ;AE-=/<  
这个差事就留给了holder自己。 '3Lu_]I-  
    jn:_2g[  
8AX_y3$  
template < int Order > __2<v?\  
class holder; |1RVm?~i  
template <> %IX)+ Lp`  
class holder < 1 > ](A2,F 9(U  
  { wWy;dma#  
public : Vv45w#w;  
template < typename T > X!p`|i  
  struct result_1 )@X0'X<  
  { 1[^YK6a/  
  typedef T & result; IQRuqp KL  
} ; ?%h$deJ  
template < typename T1, typename T2 > V`1,s~"q  
  struct result_2 ;~EQS.Qp  
  { PDuc;RG  
  typedef T1 & result; xwf-kwF8^  
} ; +yp:douERi  
template < typename T > {]< G=]'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  k~ ^4  
  { I I+y  
  return (T & )r; D&" D[|@  
} du66a+@t  
template < typename T1, typename T2 > + cfEyiub  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qcS.=Cj?)  
  { V0=%$tH  
  return (T1 & )r1; lL:a}#qxU  
} yQiY:SH  
} ; IT1YF.i  
lPZ(c%P  
template <> 4|=>gdW)KN  
class holder < 2 > nt#9j',6Rn  
  { ~v+kO~  
public : j#1G?MF  
template < typename T > l1)~WqhE}  
  struct result_1 STp9Gh-  
  { OG/b5U  
  typedef T & result; QQM:[1;RT  
} ;  USV DDqZ  
template < typename T1, typename T2 > Io1j%T#ZT  
  struct result_2 :&IHdf0+  
  { ;=Ma+d#  
  typedef T2 & result; >>y`ap2%V  
} ; >R+-mP!nj  
template < typename T > ]JrD@ Vy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tk&AZb,sP  
  { +/~]fI  
  return (T & )r; eV[{c %wN:  
} fg^AEn1i  
template < typename T1, typename T2 > gV2vwe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V\cbIx(Z^  
  { x]{P.7IO'  
  return (T2 & )r2; D&G6^ME  
} {821e&r  
} ; [';o -c"!  
T$5wH )<  
r#sg5aS7O|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /Y #8.sr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZnEgU}g<2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: * Gg7(cnpw  
x?Abk  
return l(i, j) = r(i, j); AYAU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Kh]es,$D  
sL$sj|"S  
  return ( int & )i; ?Mjs[|  
  return ( int & )j; ;_,jy7lf  
最后执行i = j;  JW D`}  
可见,参数被正确的选择了。 9@*pC@I)  
yu;EL>G_AY  
:zHSy&i`  
~7: q+\  
N[_T3(  
八. 中期总结 /5,6 {R9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ynsYU(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )s!A\a`vEd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /!]K+6>u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %J*1F  
S5).\1m h[  
56pj(}eq  
V IzIl\<aM  
6tH}&#K  
,RPb <3 B  
九. 简化 D?KLV _Op  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @K"$M>n$Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [G_ ;78  
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: =[n !3M+X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $O|Xq7dp  
  +-*/&|^等 (%^C}`|EA  
2. 返回引用。 02]HwsvZ  
  =,各种复合赋值等 `{#""I^_  
3. 返回固定类型。 %DttkrhL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #VhdYDbW  
4. 原样返回。 Y1 Ql_  
  operator, ( #dR\Di  
5. 返回解引用的类型。 [r2V+b.C  
  operator*(单目) 6nA9r5Ghv  
6. 返回地址。 YIN* '!N  
  operator&(单目) zw3I(_d[  
7. 下表访问返回类型。 "smU5 s,P  
  operator[] PcsYy]Q/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q>%B @'  
  operator<<和operator>> W%rUa&00  
=sW K;`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 MgiW9@_(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >:.c?{%g*  
+P))*0(c_  
template < typename Left > rw)!>j+&A  
struct value_return OIFjc0  
  { ~vYFQKrb  
template < typename T > dsX"S;`v  
  struct result_1 o"qxR'V  
  { U2`:'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7b~uU@L`  
} ; I!!cA?W  
b\\l EM>o1  
template < typename T1, typename T2 > !}} )f/  
  struct result_2 uBG!R#T  
  { vAP1PQX;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PC5$TJnj3  
} ; +/_XSo  
} ; ,./ n@.na  
$mT)<N ;w  
_o w7E\70  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XnYX@p  
LmY[{.'tX  
下面我们来剥离functor中的operator() Eg&5tAyM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W2`3PEa  
F^.]g@g.|  
return l(t) op r(t) ;Mmu}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T: My3&6  
return op l(t) uNEl]Q]<e]  
return op l(t1, t2) {.U:Ce  
return l(t) op B3yTN6-  
return l(t1, t2) op ,5U[#6^  
return l(t)[r(t)] CY=lN5!J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O:'qwJ# ~  
x ;SY80D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: fJNK@F  
单目: return f(l(t), r(t)); 83]m/Iz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); du0o4~-  
双目: return f(l(t)); {ZdF6~+H(!  
return f(l(t1, t2)); ;I@\}!%H  
下面就是f的实现,以operator/为例 HP7~Zn)c  
Sz|kXk6&9  
struct meta_divide (:]+IjnE  
  { `'3&tAy  
template < typename T1, typename T2 > K8&) kfyI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Txl|F\nK`  
  { b{&'r~  
  return t1 / t2; W8x&:5Fc)3  
} |Ch ,C  
} ; \ -Xtb m  
@+nCNXK  
这个工作可以让宏来做: Oc,HnyV+  
0s Jp,4Vv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ { 2Ew^Li  
template < typename T1, typename T2 > \ NB44GP1-@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %TAS4hnu%  
以后可以直接用 pyX:$j2R+%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }(DH_0  
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 y8C8~-&OK  
(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。。。) ~K5A$ s2  
K } T=j+  
3(t3r::&  
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 v:Gy>&  
E ?bqEW(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6WIs*$T2*  
class unary_op : public Rettype \ntUxPox.  
  { PJ&L7   
    Left l; \M|:EG%  
public : ai?N!RX%H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `'5vkO>  
BHU$QX  
template < typename T > LXJ;8uW2y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aO(iKlZ$  
      { {98e_z w  
      return FuncType::execute(l(t)); vf#d  
    } 0s{7=Ef  
4^YE*6z  
    template < typename T1, typename T2 > n'q:L(`M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9LBZMQ  
      { ?EHheZ{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y3j"vKG  
    } _Yp~Oj  
} ; NOkgG0Z  
zG/? wP"  
@TXLg2  
同样还可以申明一个binary_op '3sySsD&O  
Ol h{<~Fv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rrl  
class binary_op : public Rettype P zM yUv  
  { D*PEIsV  
    Left l; 1ZRkVHiz0  
Right r; Z^'\()3t  
public : #pK" ^O*!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u3,O)[qV  
%yjD<2J;  
template < typename T > Y.tT#J^=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ITn PF{N  
      { j!%^6Io4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UuF(n$B  
    } u-:3C<&>  
PXJ7Ek*/  
    template < typename T1, typename T2 > lQ!OD& 6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Q- m &  
      { rMZuiRz*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1(:!6PY  
    } M;OMsRCVO  
} ; 5E~^-wX  
ZE_  
o59$v X,  
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  O&|<2Qr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^->S7[N?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  |Nj6RB7  
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。 y35~bz^2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ov?J"B'F  
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。。。 p)?6#~9$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -]D/8,|s  
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) |rZMcl/  
下面是修改过的unary_op blIMrP%  
SUUN_w~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Rc1k_fZ}  
class unary_op Q3&q%n|<  
  { r-.@MbBm  
Left l; 1TGRIe)  
  ;`:YZ+2 Z  
public : GfEWms8z  
$GGaR x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2@GizT*mA  
|b.xG_-s1  
template < typename T > X~JP 1  
  struct result_1 PS[ C!s&KE  
  { {A:uy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,bd jk(  
} ; tLfhW1"  
W [K.|8ho  
template < typename T1, typename T2 > mOn_#2=KF  
  struct result_2 g""GQeR  
  { ow3.jHsLA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }F_c0zM  
} ; LjG^c>[:m  
5Q"w{ n  
template < typename T1, typename T2 > f6`GU$H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '=fk;AiQ  
  { er)I".|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "W(Ae="60  
} k_0@,b 3  
3+>n!8x ;A  
template < typename T > IyyBW2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SNH 3C1  
  { Z}dK6h5+'  
  return OpClass::execute(lt(t)); )&7. E  
} 4#03x:/<\  
"Nj/{BU  
} ; Wa<<"x$  
p#ar`-vQ  
A:r?#7 Ma  
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 J}X{8Ds9  
好啦,现在才真正完美了。 6- i.*!I 8  
现在在picker里面就可以这么添加了: gtA34iw  
0Lxz?R x]<  
template < typename Right > &HM-UC|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J @"#  
  { p1Zb&:+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^}d]O(  
} e}e8WR=B  
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。 y3dk4s77  
A>yU0\A  
YNU}R/u6^  
_]>1(8_N  
+JU , ^A#X  
十. bind &&X,1/  
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。 .z`70ot?  
先来分析一下一段例子 y!77gx?-  
Mn.,?IF`K  
d qn5G!fI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2nd n8_l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6@J=n@J$p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B;1qy[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >0IZ%Wiz  
我们来写个简单的。 f V. c6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WVbrbs4  
对于函数对象类的版本: %X{EupiFA  
_95296  
template < typename Func > M<fhQJ  
struct functor_trait (CmK> "C+  
  { EiW|+@1  
typedef typename Func::result_type result_type; :o' XE|N  
} ; ` R6`"hx$  
对于无参数函数的版本: T pkSY`T  
)u)=@@k21  
template < typename Ret > e`D}[G#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S\e&xUA;|  
  { W7i|uTM  
typedef Ret result_type; Tu#< {'1$  
} ; RdTM5ANT  
对于单参数函数的版本: yGZsNd {a&  
{m.$EoS  
template < typename Ret, typename V1 > {*ak>Wud  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?{{w[U6NE  
  { ETe4I`d{  
typedef Ret result_type; 'ZfgCu)St  
} ; Y`|+sND  
对于双参数函数的版本: J-F".6i5  
"s*-dZO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T~TP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #%0V`BS7n  
  { {4Of.  
typedef Ret result_type; 1uw#;3<L  
} ; 157_0  
等等。。。 '|C3t!H`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'X`Z1L/  
*z=_sD?1  
template < typename Func > Lsmcj{1d  
struct func_return ?Ec9rM\ze  
  { 7|P kc(O  
template < typename T > U2oCSo5:3N  
  struct result_1 Y?T{>"_W  
  { ^u /%zL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y7R#PkQ~  
} ; Hd|l6/[xz  
$`=p]  
template < typename T1, typename T2 > --$o$EP`  
  struct result_2 fV(3RG  
  { NWBYpGZx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^4y]7 p  
} ; [M_{~1xX  
} ; L+%"e w  
fCl}eXg6w  
XZ rI w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mCtS_"W  
wucdXj{%  
template < typename Func, typename aPicker > ));#oQol9  
class binder_1 "cH RGJG#  
  { 97}]@xN=  
Func fn; BG{f)2F\  
aPicker pk; )^h6'h`  
public : <_tmkLeZf  
|Lq8cA)|y  
template < typename T > $ |4C]Me (  
  struct result_1  )vr@:PE  
  { 0bNvmZ$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I0=_=aZO(  
} ; Z5{a7U4z_  
.J#'k+>  
template < typename T1, typename T2 > fGgt[f[  
  struct result_2 lG*Rw-?a  
  { #F*|@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \?:L>-&h8  
} ; GnV0~?  
<J[ le=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~m%[d. }e  
,N/@=As9$  
template < typename T > C2LPLquD+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T}~TW26v  
  { Ku;fZN[g  
  return fn(pk(t)); gmTBT#{6yH  
} iP/v "g"g  
template < typename T1, typename T2 > myx/|-V"F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7AG|'s['=  
  { ]{-.?W*$  
  return fn(pk(t1, t2)); c,UJ uCZ  
} (5a73%>@  
} ; [ X*p [  
` ]|X_!J-  
)W@u g,y  
一目了然不是么? U~ {k_'-i  
最后实现bind S"Al [{  
pjl%Jm  
ROO*/OOd  
template < typename Func, typename aPicker > rK~-Wzwu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {N(qS'N  
  { AZ:7_4jz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {%jAp11y+O  
} ~C-Sr@ a?/  
6)HmE[[F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7KT*p&xm  
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。 [X(m[u'%  
;i{B,!#  
十一. phoenix ,5'o>Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M!mL/*G@YE  
J,a&"eOZ  
for_each(v.begin(), v.end(), 68%aDs  
( #h!+b  
do_ d[9,J?'OQ  
[ G,8mFH  
  cout << _1 <<   " , " >OG189O  
] (qcFGM22U  
.while_( -- _1), AR"2?2<mJ7  
cout << var( " \n " ) +)jUA]hJ/  
) 7j& t{q5  
); l;F"m+B!$  
3 ML][|TR  
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: [i.@q}c~E  
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 UBo0c?,4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YOxgpQ:i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: opX07~1  
]&'!0'3`  
7:`XE&Z  
template < typename Cond, typename Actor > AvL /gt:  
class do_while  D2e-b  
  { j }~?&yB  
Cond cd; KdNo'*;U]_  
Actor act; Q\oa<R D5  
public : ]#~J[uk  
template < typename T > f/\!=sa:  
  struct result_1 'afW'w@  
  { L F?/60  
  typedef int result_type; 0%xktf  
} ; e9acI>^w  
3mgvWR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Vjs2Yenx  
`&;#A*C0  
template < typename T > 5nPvEN/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kq7r+ A  
  { 0jp].''RK\  
  do A;!5c;ftj,  
    { 3h bHS~  
  act(t); A-x^JC=  
  } eI-fH  
  while (cd(t)); g5BL"Dn  
  return   0 ; LcKc#)'EE  
} r$<!?Z  
} ; .+7n@Sc  
J~x]~}V&  
V``|<`!gd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pbzt8 P[  
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。 :GvC#2 p  
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。 COi15( G2  
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<13r=+  
下面就是产生这个functor的类: 5N9Cd[4  
l4gH]!/@  
dcKpsX  
template < typename Actor > VnuG^)S  
class do_while_actor eKP >} `  
  { "t2T*'j{  
Actor act; 5a |R  
public : (U\o0LI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #jbC@A9Pe  
O!PGZuF  
template < typename Cond > Z%#e* O0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c[J 2;"SP  
} ; f y|JE9Io_  
CfOyHhhKX  
TJ)Nr*U3_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 THl:>s  
最后,是那个do_ ]xf89[;0  
pyf'_  
' !huU   
class do_while_invoker Eq@sU?j  
  { 2NFk#_9e~  
public : 58?WO}  
template < typename Actor > "]^U(m>f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $%U}k=-  
  { fe\'N4  
  return do_while_actor < Actor > (act);  -raK  
} xK8m\=#  
} do_; 6cg,L:j#  
v~RxtTu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?23J(;)s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B^19![v3T  
最后来说说怎么处理break和continue '"Cqq{*  
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。 =ZHN]PP  
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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