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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g-u4E^,*|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3A =\Mb  
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, LOG>x!  
8 .K; 2  
0ap'6  
1fM`n5?"  
  class filler eHIcfp@&  
  { r}(mjC"o  
public : GpO*As_2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FI$ -."F  
} ; B\aVE|~PB  
P;K3T![  
={]POL\ A  
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: ~e)"!r  
Y]`o-dV  
7 +KI9u}-  
Yne1MBK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~gQYgv<7  
VV 54$a  
,h/l-#KS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f)Y~F/[$P  
:AQ9-&i/a-  
3 _!MVT  
#Jp|Cb<qx  
二. 战前分析 n{{"+;oR  
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。 r XBC M  
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 JrX. f  
ZzQLbCV  
Nq6; z)$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !&.-{ _$  
  /* --------------------------------------------- */ i6P$>8jBQ-  
vector < int *> vp( 10 ); e^x%d[sU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q W c^}#!!  
/* --------------------------------------------- */ $-jj%kS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \hEIQjfi  
/* --------------------------------------------- */ qu'D"0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bI(8Um6m  
  /* --------------------------------------------- */ XWNo)#_3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2AMb-&po&f  
/* --------------------------------------------- */ QctzIC#;k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 35x]'  
 n0EW U,1  
DSq?|H  
*(5T?p[7  
看了之后,我们可以思考一些问题: D#`>p  
1._1, _2是什么? 0%q H=do6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 se]&)%p[  
2._1 = 1是在做什么? -0]%#(E%`h  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?1O` Rd{tn  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BG.sHI{  
=:6B`,~C  
QoxQ"r9Wh  
三. 动工 ^K4?uABc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >vYb'%02  
C(8!("tU  
3^$=XrD  
Bc-/s(/Eq  
template < typename T > kkMChe};5  
class assignment m6}_kzFz  
  { {.;qz4d`  
T value; 3` D['  
public : N_Zd.VnY  
assignment( const T & v) : value(v) {} %~>-nqS  
template < typename T2 > E`C !q X>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Oz&*A/si+3  
} ; Tdz#,]Q   
knpdECq&k  
~v:IgS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?| 6sTu!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -okq= 9  
F!4V!VWA}  
\}Iq-Je   
Y7I\<JG<  
  class holder 0V^I.S/q  
  { tTub W=H  
public : 2|WM?V&  
template < typename T > fU$_5v4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pp7 $Q>6  
  { rO{?.#~  
  return assignment < T > (t); 8Z "f"  
} v9KsE2Ei  
} ; P &@,Z# \  
8K8jz9.s  
cnw+^8  
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: ?Pf#~U_  
c9c3o{(6Y  
  static holder _1; )~ &gBX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `CBXz!v!O  
o61rTj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fgC@(dvfk  
而不用手动写一个函数对象。 :qj;f];|  
QP%Hwt]+  
G-R83Orl  
bu $u@:q 6  
四. 问题分析 Zg>]!^X8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J~oxqw}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2dHsM'ze  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x'OP0],#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * {~`Lw)y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C+%eT&OO  
[?qzMFb  
五. 问题1:一致性 [kckE-y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vifw FPe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^Oeixi@f  
v]H9`s#,  
struct holder '=\>n(%Q  
  { > LN*3&W  
  // ._<, Eodv  
  template < typename T > +uTl Lu;MT  
T &   operator ()( const T & r) const )l! `k  
  { >Bdh`Ot-!  
  return (T & )r; HD2C^V2@M  
} 2Qh)/=8lM  
} ; -Lb7=98  
i: jB  
这样的话assignment也必须相应改动: Dsc0 ;7~6  
njO~^Hl7  
template < typename Left, typename Right > G!G:YVWXP  
class assignment :2/ jI:L~  
  { ~Lg ;7i1L  
Left l; EE`[J0 (  
Right r; F#RNm5  
public : BIew\N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V}7)>i$A  
template < typename T2 > bhbTloCR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %;= ?r*]  
} ; FKL@,>!<e  
wPu.hVz  
同时,holder的operator=也需要改动: v;Q*0%~  
;(;~yB|NZ5  
template < typename T > Doq}UWp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KhX)maQ  
  { fE&s 6w&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nt-_)4Fm  
} r:E4Wi{\  
P/^@t+KC  
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。 6BEpnw>p(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R$A%Zh6  
W=LJhCpRHj  
return l(rhs) = r; |!7leL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 =1(7T.t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ) j&khHD  
`L[q`r7  
template < typename Tp > v^F00@2I  
class constant_t )R?uzX^qf  
  { s,!vBSn8  
  const Tp t; 8bs'Ek{'o  
public : kumo%TXB&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RP[`\  
template < typename T > Ex|Z@~T12  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1^V.L+0s]  
  { @Bjp7v :w  
  return t; kdx06'4o  
} DHuvHK0#  
} ; 5} ur,0{  
Y  9z*xS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 05\0g9  
下面就可以修改holder的operator=了 .a(G=fk  
}$qrNbLJ  
template < typename T > q #7Nk)<.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f\Hw Y)^>  
  { :A:7^jrhi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,O:p`"3`0=  
} !b4AeiL>w  
@ ,;h!vB*=  
同时也要修改assignment的operator() m|x_++3  
:hW(2=%  
template < typename T2 > e{Vn{.i,5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0dS(g&ZR  
现在代码看起来就很一致了。 ?m7i7Dz   
T /IX(b'<  
六. 问题2:链式操作 9HiyN>(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4g}r+!T  
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。 92.Rjz;=9?  
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。 eT5IL(mH  
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。 H\E%.QIx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?"<m{,yQI  
C.LAr~P  
template < typename T > M5dEZ  
struct result_1 -MsL>F.]  
  { Qt_KUtD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ad47 42  
} ; Tz.okCo]z  
qwnVtD  
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: J kAd3ls  
9^N(s7s  
template < typename T > s|c}9/Xe)  
struct   ref OpU9:^ r  
  { bj 8pqw|;  
typedef T & reference; z7L+wNYwg  
} ; C?]eFKS."  
template < typename T > #.fJ M:"tG  
struct   ref < T &> _s5FYb#  
  { #Cy3x-!  
typedef T & reference; LjW32>B  
} ; +|8.ymvm  
,L~aa?Nb-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8y_(Iu|:  
r|\{!;7  
template < typename T > -e_TJA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 61&{I>~1  
  { 7IkEud  
  return l(t) = r(t); ht>/7.p]  
} $]}K;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;#IrHR*Bk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Fv$w:r]q6  
Jg{K!P|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 Mw-L?j0o[k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W?P4oKsql*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M.Tp)ig\#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DTo"{!  
最后的布局是: -'d`(G"  
                Add +%Kk zdS'  
              /   \ :V#xrH8R  
            Divide   5 omy3<6  
            /   \ C!+PBk[9  
          _1     3 tX1`/}``  
似乎一切都解决了?不。 89{;R  
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。 uR.pQo07y<  
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。 V lO^0r^z  
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: FV aC8Kw  
QHUFS{G ]  
template < typename Right > 'NfsAE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'W54 T  
Right & rt) const u8|CeA  
  { i;]# @n|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !v9`oL26  
} $^czqA-&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wxj}k7_(`A  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 QfPw50N;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @W @,8e]c  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zw$\d1-+h  
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。 I5g|)Y Q  
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? 3="vOSJ6&  
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?*  
/n>vPJvz  
template < class Action > G973n  
class picker : public Action n <> ^cD  
  { (f_J @n  
public : q*Hg-J}  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  ^4Xsdh5  
  // all the operator overloaded }2m>S6""A  
} ; 9xw"NcL  
dBovcc  
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。 H_x} -  
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: V:P]Ved  
; qbK[3.  
template < typename Right > D0kz;X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z(R0IW  
  { _nxu8g]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vjo[rUW  
} :7obxW1X  
kX}sDvP3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y9vi&G?Jl  
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。 iCh 8e>+  
ZPq.|6&  
template < typename T >   struct picker_maker 88[u^aC  
  { ?@FqlWz,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 60A!Gob  
} ; 4t/?b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ev+H{5W8  
  { h?B1Emlq  
typedef picker < T > result; l. l)w  
} ; EowzEGq!a5  
=OPX9oG  
下面总的结构就有了: ! os@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。 >mJ`904L  
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。 Lw(tO0b2H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JgKhrDx  
至此链式操作完美实现。 Df*<3G  
KQ81Oxu*C  
d=uGB"  
七. 问题3 C|w<mryx  
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。 H`URJ8k$Q  
4/mz>eK"  
template < typename T1, typename T2 > }-XZ1qr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cwtlOg  
  { (0`w.n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B|$o.$5  
} vRf$#fBEQ  
7w8UnPuM  
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: uW#s;1H.)  
hm0A%Js  
template < typename T1, typename T2 > D2gyn-]\  
struct result_2 um_J%v6ER  
  { y3QS! 3I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *f>\X[wN  
} ; Jq?zr]"A  
a'Zw^g  
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? Wc!]X.|9*  
这个差事就留给了holder自己。 <&#]|HGc  
    .q4$)8[Pg  
9Hb|$/FD  
template < int Order > afD {w*[8  
class holder; p>3QW3<  
template <> a;-%C{S9r  
class holder < 1 > I\c7V~^hnG  
  { QUvSeNSp  
public : %N(>B_t\  
template < typename T > c$BH`" <*  
  struct result_1 HJym|G>%?  
  { BtKor6ba  
  typedef T & result; XD0a :T)  
} ; 6Uq;]@k%  
template < typename T1, typename T2 > (3!6nQj-t  
  struct result_2 N'aq4okoL  
  { ]vs}-go  
  typedef T1 & result; k\j_hu  
} ; "%a<+D  
template < typename T > %, iAn gF'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JZ5";*,  
  { T{`VUS/  
  return (T & )r; j;z7T;!i  
} OW@)6   
template < typename T1, typename T2 > FeO1%#2<y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bqA`oRb\  
  { V mQ'  
  return (T1 & )r1; mEi(DW)(  
} :&'jh/vRN  
} ; 9y5JV3  
r7R.dD /.  
template <> =_m3 ~=Z  
class holder < 2 > }BL7P-km  
  { cZ)mp`^n7  
public : &nI>`Q'  
template < typename T > Qo^(r$BD  
  struct result_1 3tJfh=r=1  
  { Gr/}&+S  
  typedef T & result; 2QAP$f0Ln  
} ; #-+Q]}fB4  
template < typename T1, typename T2 > Y3(MKq  
  struct result_2 BKb#\(95*  
  { $U9]v5  
  typedef T2 & result; lA1  
} ; y06**f)  
template < typename T > Tbv w?3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~tRGw^<9  
  { w3sU&  |N  
  return (T & )r; aBG^Xhx  
} *x]*%  
template < typename T1, typename T2 > ~x<?Pj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xL i3|^q  
  { p8)R#QWz9  
  return (T2 & )r2; Mlo,F1'?>  
} 1y wdcg  
} ; xf,A<j (o  
Cc%{e9e*  
@H4]Gp ]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fsw[ R0B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \f(zMP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E"S# d&9  
WG\ _eRj  
return l(i, j) = r(i, j); w%iw xo   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `sso Wn4  
W}3%BWn  
  return ( int & )i; } eHxw+.  
  return ( int & )j; o 7tUv"Rs  
最后执行i = j; <rK[&JlJ  
可见,参数被正确的选择了。 .s,04xW\  
gt(p%~  
%*npLDi  
p}pd&ut1  
wuYak"KX  
八. 中期总结 &QW&K  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _6r[msH"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9s[   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0!ZaR 6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `O0Qtq.  
c^pQitPv  
6m(? (6+;K  
_,aFQ^]'9  
P!IA;i  
ob2_=hQnC  
九. 简化 6D2ot&5WW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 TlkhI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kp<Au)u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: D&ua A-;s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &S 66M2  
  +-*/&|^等 aQ\SV0PI  
2. 返回引用。 h%W,O,K/  
  =,各种复合赋值等 ji\LC%U-  
3. 返回固定类型。 rXMc0SPk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mTWd+mx  
4. 原样返回。 )8#-IXxp  
  operator, S(xs;tZ  
5. 返回解引用的类型。 'Rsr*gX#  
  operator*(单目) _D?/$D7u#%  
6. 返回地址。 fjy\Q  
  operator&(单目) ]u$tKC  
7. 下表访问返回类型。 U/s Z1u-  
  operator[] h4 9q(085V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eWex/ m  
  operator<<和operator>> fiA8W  
Xxd D)I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6Y,&q|K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o -)[{o\  
%$Py@g  
template < typename Left > B; NK\5>  
struct value_return }s@IQay+  
  { *C+[I  
template < typename T > ?Sa,n^b*H  
  struct result_1 J(/J;PW  
  { y }R2ZO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hFr+K1  
} ; #rGCv~0*l  
IZLCwaW  
template < typename T1, typename T2 > xZ`vcS(  
  struct result_2 bCC &5b  
  { *WJK&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p"~@q}3  
} ; Vq`/]&  
} ; +2 oZML  
cl&?'` )  
~uZ9%UB_m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G;u~H<  
MmvOyK NZF  
下面我们来剥离functor中的operator() $^ ^M&[b-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ',WJ'g  
c U(z5th  
return l(t) op r(t) &K9RV4M5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @}!?}QU  
return op l(t) {v=[~H>bt  
return op l(t1, t2) dnwzf=+>e  
return l(t) op I{U|'a  
return l(t1, t2) op ts@$*  
return l(t)[r(t)] 8,RqhT)2#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ax~ i`  
Q#ksf h!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: DA>nYj-s  
单目: return f(l(t), r(t)); piIz ff  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >d]-X]  
双目: return f(l(t)); Je9Z:s[  
return f(l(t1, t2)); Q{uO/6  
下面就是f的实现,以operator/为例 GIpYx`mHi  
y&8`NS#_p?  
struct meta_divide -@#],s7  
  { xy!E_CuC$  
template < typename T1, typename T2 > t5K#nRd Z:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _:tS-Mx@5  
  { |4j6}g\  
  return t1 / t2; Z+);}>-5  
} dQ-g\]d|  
} ; h@ ZC{B  
#Y-_kQV*  
这个工作可以让宏来做: *)^ ZUk  
d$+0 ;D4E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dJ])`S  
template < typename T1, typename T2 > \ i(.PkYkaq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ev [?5R  
以后可以直接用 <im}R9eJ1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #>lbpw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ( )ldn?v  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6}c!>n['  
o(l%k},a  
)AdwA+-x  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 UCj+V@{  
sIaehe'B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >Sk%78={R  
class unary_op : public Rettype d`$w3Hy  
  { +cmi?~KS*  
    Left l; <GQ=PrT|/  
public : gjnEN1T22  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u 6l)s0Q  
$[MAm)c:]{  
template < typename T > KOXG=P0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &K[~Ab_  
      { o::9M_;  
      return FuncType::execute(l(t)); 4%_c9nat  
    } MzKl=G  
4A(h'(^7A  
    template < typename T1, typename T2 > Tw` dLK?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &LB`  
      { a+k3wzJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); saQ ~v@  
    }  #X$s5H  
} ; hmuhq:<f  
8JR&s  
:ntAU2)H  
同样还可以申明一个binary_op #FRm<9/j  
B]gyj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W)  
class binary_op : public Rettype #{?RE?nD  
  { FS @55mQ  
    Left l; f61vE  
Right r; /.A"HGAk  
public : ZXiJ5BZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' \>k7?@  
*tR'K#:&g!  
template < typename T > ?/sn"~"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >z fx2wh\a  
      { A8S9HXL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3syA$0TZt  
    } a;~< iB;3"  
f qWme:x  
    template < typename T1, typename T2 > mOTA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &P35\q   
      { yn(bW\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /6y{ ?0S  
    } $1zWQJd[-  
} ; !SGRK01  
TEj"G7]1$A  
-*T0Cl.  
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 KZAF9   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ta x:9j|~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K~3Y8ca  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p g_H'0R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^AOJ^@H^>  
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。。。 B^R44j]3"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 , v=pp;  
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) QpoC-4F  
下面是修改过的unary_op x6Gl|e[jv  
Tl]yl$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w6Mv%ZO_  
class unary_op TMs Cl6dB  
  { tBl (E  
Left l; ^x^(Rk}|  
  l)jP!k   
public : :1gpbfW  
#a tL2(wJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )_o^d>$da  
P39oHW  
template < typename T > =9p3^:S  
  struct result_1 m&(qr5>b  
  { v|]"uPxH?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n8T'}d+mm  
} ; Q6 m.yds  
lU$0e09  
template < typename T1, typename T2 > [[';Hi^  
  struct result_2 A =&`TfXu  
  { (q}Li rR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }:J-o  
} ; "K+EZ%~<  
\&Bdi6xAy  
template < typename T1, typename T2 > 9GTp};Kg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3%Q9521  
  { #@1(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4HGS  
} ST g} Z  
^%LyT!y  
template < typename T > ;$4&Qp:#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2hryY  
  { "*MF=VB1  
  return OpClass::execute(lt(t)); vO/3bu}  
} Vu E$-)&)  
]P>XXE;[  
} ; Y)(yw \&v  
WoNY8 8hT  
/?z3*x  
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 6'<[QoW];  
好啦,现在才真正完美了。 ~0?B  
现在在picker里面就可以这么添加了: AUIp vd  
uq54+zC  
template < typename Right > ),xD5~_=q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )DlKeiK  
  { DrxQ(yo}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~ ^   
} 2\T\p<_20  
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。 Z`ww[Tbv~  
k{UeY[,jb  
b&LAk-}[  
27$,D XD  
d/~g3n>|  
十. bind :rjfAe=s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 apfr>L3  
先来分析一下一段例子 iXvrZofE  
(vchZn#  
_)~VKA]""  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?~yJ7~3TS<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5wl;fL~e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #5'& |<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ``6-   
我们来写个简单的。 o[+t}hC[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wArfnB&  
对于函数对象类的版本: 6f ?,v5  
. sFN[>)  
template < typename Func > IvI..#EzG  
struct functor_trait \/V#,O  
  { X:g#&e_  
typedef typename Func::result_type result_type; 'V&Uh]>  
} ; x',6VTz^  
对于无参数函数的版本: &`tAQN*Z  
4udj"-V  
template < typename Ret > urCTP.F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~{vB2  
  { kY{$[+-jR  
typedef Ret result_type; LNHi }P~  
} ; { w sT  
对于单参数函数的版本: v'S5F@ln  
b`^Q ':^A  
template < typename Ret, typename V1 > :g^ mg-8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TOS'|xQ  
  { dh&> E  
typedef Ret result_type; [+ xsX*+  
} ; (+/d*4  
对于双参数函数的版本: NuD|%Ebs  
D>HbJCG4^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $ &KkZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |d*a~T0  
  { lmD [Cn  
typedef Ret result_type; s;* UP   
} ; N0vECk  
等等。。。 lI.oyR'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DX+zK'34  
C_8_sb Z/  
template < typename Func > Q>rr?L`  
struct func_return cY kb3(  
  { >!a- "  
template < typename T > rPGj+wL5-  
  struct result_1 /@\R  
  { BzO,(bd!PI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RwOOe7mv  
} ; SPt/$uYJ  
YhS_ ,3E  
template < typename T1, typename T2 > ^m&P0  
  struct result_2 u#Jr_ze  
  { 32%Fdz1S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *h3iAcM8  
} ; K5 BL4N  
} ; ctjQBWE  
&vn2u bauS  
+`g&hO\W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TB+k[UxB  
k,k>w#&  
template < typename Func, typename aPicker > P R3Arfle  
class binder_1 1# z@D(  
  { @|Yn~PwKs  
Func fn; $j<KXR  
aPicker pk; voN~f>  
public : LyWY\K a  
*pv<ZF0>  
template < typename T > q^Oj/ws  
  struct result_1 dIYf}7P  
  { 9!W$S[ABRB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +jF2 {"  
} ; q#8yU\J|,  
2.b,8wT/  
template < typename T1, typename T2 > W ulyM cJ  
  struct result_2 bE'{zU}o  
  { vB{i w}Hi!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OWT%XUW=  
} ; q` IY;"~  
$[,4Ib_|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m;MJ{"@A'  
Z${eDl6i  
template < typename T > [YHtBM:y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]77f`<q<}!  
  { [WG\w j.  
  return fn(pk(t)); *q k7e[IP  
} liH#=C8l*%  
template < typename T1, typename T2 > 'Kbrz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wL="p) TO.  
  { t&J A1|q  
  return fn(pk(t1, t2)); seBmhe5qR  
}  QSY>8P  
} ; $/ IFSB9  
+,LWyvc'  
4_ U"M@  
一目了然不是么? y#iz$lX R  
最后实现bind .'<K$:8@|  
H${LF.8  
% ym};7'&b  
template < typename Func, typename aPicker > -9,~b9$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WGUw`sc\  
  { $6pLsX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /]!2 k9u\  
} Bps%>P~.  
a{hc{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hxgc9Fis  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Q+9:]Bt  
_avf%OS  
十一. phoenix |. 0~'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _O uNX.yrG  
M.- {->  
for_each(v.begin(), v.end(), ?dCwo;~  
( PRaVe,5a  
do_ n{sk  
[ &|#[.ti1  
  cout << _1 <<   " , " B#jnM~fJz  
] nv@z;#&  
.while_( -- _1), k)S1Zs~G  
cout << var( " \n " ) 0 h!Du|?  
) # 5)/B  
); v>B412l  
__.MS6"N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f?)7MR=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <;PKec  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J*$%d1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5 k3m"*  
)c' 45 bD  
\\KjiT'  
template < typename Cond, typename Actor > NF6xKwRU]_  
class do_while P{6$".kIY  
  { Rq5'=L  
Cond cd; s~A-qG>  
Actor act; Lxv4w  
public : U\?D;ABQ%  
template < typename T > 49&i];:%7%  
  struct result_1 +?o!"SJ  
  { uo]xC+^  
  typedef int result_type; JpC=ACF  
} ; TsK!36cg  
[-_{3qq<e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =IsmPQKi  
xBTx`+%WS  
template < typename T > D`a6D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }]o8}$&(  
  { Nbd4>M<  
  do y&,|+h  
    { 'lA}E  
  act(t); oR2?$KF   
  } {k_\1t(/  
  while (cd(t)); `K.C>68  
  return   0 ; x'x5tg  
} xj>P5\mW#  
} ; fe/;U=te  
U+x^!{[/  
,X^3.ILz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8O'bCBhv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >80k5$t  
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。 : x&R'wX-  
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。 ITw *m3  
下面就是产生这个functor的类: W<X3!zuKSg  
)tI^2p{  
&<98n T  
template < typename Actor > V&nB*U&s"  
class do_while_actor SZ9Oz-?  
  { >^jBE''  
Actor act; *zrGrk:l  
public : X+XDfEt:Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -K =.A* }  
\DQu!l@1U  
template < typename Cond > < bC'.m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Q!d[vL  
} ; 0>BxS9?w  
y2_rm   
@^UgdD,BS,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IAH"vHM  
最后,是那个do_ }S u j=oFp  
8j#S+=l>  
Pl:4`oY3  
class do_while_invoker M=Ze)X\E*'  
  { DlUKhbo$g  
public : Q`9c/vPU  
template < typename Actor > UXBWCo;-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1,+<|c)T?  
  { #MA6eE'R  
  return do_while_actor < Actor > (act); sWr;%<K  
} }g/u.@E  
} do_; (NLw#)?  
D;0>-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {O2=K#J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +s}&'V^  
最后来说说怎么处理break和continue q!:dZES  
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。 $M)i]ekm  
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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