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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `4,]Mr1b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $wcTUl  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, * >k6n5%  
KP_7h/e  
zHD 8 \*  
u`"Y!*[ -  
  class filler  N8)]d  
  { v)aV(Oa  
public : r-_-/O"l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eB9F35[  
} ; v.53fx  
? CU;  
R(s[JH(&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W/.n R[!  
I2gSgv%  
ma6Wr !J  
 ]l}bk]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wlDo(]mj=O  
8:U0M'}u>  
P6)d#M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oQR?H  
t!59upbN}3  
.Ms$)1  
Rl'xEtaN  
二. 战前分析 xLP8*lvy  
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。 24*3m&fA*K  
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 t$PJ*F67M  
(ZP e{;L.  
1U(!%},  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p.5 *`, )  
  /* --------------------------------------------- */ _6->D[dB  
vector < int *> vp( 10 ); ]} pAZd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :BF WX  
/* --------------------------------------------- */ _TyQC1 d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r-Oz k$  
/* --------------------------------------------- */ w+{{4<+cd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bYYjP.rcF  
  /* --------------------------------------------- */ s>=$E~qq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f[q_eY  
/* --------------------------------------------- */ gX(8V*os^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x[R?hS,0 t  
X;v{,P=J  
MfraTUxIo/  
212 =+k  
看了之后,我们可以思考一些问题: X7SSTcA   
1._1, _2是什么? 88}04  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2<*Yq 8  
2._1 = 1是在做什么? mhF@S@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _)~|Z~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &zPM# Q  
u1|v3/Q-  
qc3?Aplj  
三. 动工 W+.?J 60  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^y~oXS(  
a?)g>e HN  
kdMB.~(K=  
iig&O(,  
template < typename T > dB Hki*.u  
class assignment Is97>aid  
  { bBQHxH}vi  
T value; 9lX[rBZ  
public : V/)3d  
assignment( const T & v) : value(v) {} NM1TFs2Y*  
template < typename T2 > :~p_(rE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }dSFv   
} ; }'\M}YM  
&# @"^(} 6  
,88%eX|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P d(n|t3[8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R!WeSgKCs  
cSj(u%9}  
SNV;s,  
mN#&NA  
  class holder kEg~yN  
  { :0Fwaw9PH"  
public : lb]k"L%KU7  
template < typename T > Lya?b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Kt_HJ!  
  { [ <Q{  
  return assignment < T > (t); V.[b${  
} |h:3BV_  
} ; R xWD>:  
}Ub "Vb  
n4zns,:)/  
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: os(}X(   
/ `w'X/'VJ  
  static holder _1; -Q!?=JNtQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n4 Y ]v  
u[!Ex=9W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =PoPp  
而不用手动写一个函数对象。 #elaz8 5  
\)PS&Y8n  
U4Pk^[,p1G  
 *8 ]  
四. 问题分析 U9AtC.IG!  
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。 CjA}-ee  
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。 w2tkJcQ3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .sUL5`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =k+i5:@]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H{;8i7%  
a[gN+DX%L  
五. 问题1:一致性 |nO }YU\E  
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?| I q47^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D7$xY\0r  
;<`  
struct holder 3lNw*M|")  
  { uMP&.Y(  
  // L^nS%lm  
  template < typename T > X .S8vlb4z  
T &   operator ()( const T & r) const zdDJcdbGd1  
  { !?)iP  
  return (T & )r; J~G"D-l<9/  
} +z\O"zlj  
} ; .]Z,O>N  
{c$%3iQq  
这样的话assignment也必须相应改动: B Zw#ACU  
_d<\@Tkw  
template < typename Left, typename Right > #60<$HO:Z  
class assignment 4>@-1nt}  
  { KL*UU,qU  
Left l; ,<-a 6  
Right r; &nZ.$UK<  
public : j8p'B-yS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?r~](l   
template < typename T2 > ]9pcDZB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k4nA+k<WI`  
} ; #kGxX@0  
8%9OB5?F6  
同时,holder的operator=也需要改动: %K]nX#.B&  
Xq%!(YD|  
template < typename T > KBGJB`D*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uO-R:MC  
  { /h%MWCZWm^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :hxZ2O?5_  
} @)8C  
h-h}NCP  
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。 Jh:-<xy)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3'2}F%!Mv  
1')/BM2  
return l(rhs) = r;   s/'gl  
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。 & ~[%N O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Wkv **X}  
Afa{f}st  
template < typename Tp > g@"6QAP  
class constant_t O^gq\X4}  
  { PZl(S}VY  
  const Tp t; =U".L  
public : ]QU52R@M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UoxF00H@!  
template < typename T > s ^{j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jq`fD~(7  
  { V1;Qt-i  
  return t; 7+u%]D!  
} OiY2l;68  
} ; i]LK,'  
BmUzsfD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xc5[d`]  
下面就可以修改holder的operator=了 :<IW'  
ikRIL2Y  
template < typename T > |,&!Q$<un  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RN:#+S(8  
  { *id|za|:k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FZmYv%J  
} (^Do#3  
0QIocha  
同时也要修改assignment的operator() emS+%6U  
k*c:%vC!  
template < typename T2 > [I4FU7mpH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MgMLfgt"V  
现在代码看起来就很一致了。 7<^D7  
KwQO,($,]  
六. 问题2:链式操作 |_2ANWHz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nZ7v9o9  
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。 M7Hk54U +t  
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。 W\<#`0tUt  
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。 O x$|ZEh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =3SL& :8  
83l)o$S  
template < typename T > Z#o\9/{(R  
struct result_1 iK %Rq  
  { X0Oq lAw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r IK|}5  
} ; ZJ[ Uz_%W  
OEwfNZQ-  
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: BtHvfoT  
F<(x z=  
template < typename T > .DvAX(2v  
struct   ref LMG\jc?,  
  { M<~F>(wxA  
typedef T & reference; NxX1_d  
} ; N[+dX_h  
template < typename T > Gj_b GqF8}  
struct   ref < T &> D[#\Y+N  
  { MM8)yCI  
typedef T & reference; };!c]/,  
} ; B=c^ma  
 B-gr2-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }t-r:R$,  
M7> \Qk  
template < typename T > iRVLo~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %-'U9e KN  
  { 6HqK%(  
  return l(t) = r(t); YYvs~?bAy  
} 6Rf5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 oV!9B-<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5~"=Fm<uD  
]Ojt3) fB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 sk3 ;;<H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0?h .X= G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (_08?cN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `WW0~Tp3  
最后的布局是: O46/[{p+8  
                Add Elq8WtS  
              /   \ 4QVd{  
            Divide   5 M1M]]fT0ME  
            /   \ -)I_+N  
          _1     3 K/,lw~>  
似乎一切都解决了?不。 mDmWTq\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 r4lG 5dV  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |5/[0V-vy  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: n{yjH*\Z  
*sG<w%%  
template < typename Right > -/qrEKQ0U?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FT enXJ/c  
Right & rt) const o<'gM]$  
  { ]/'] {*T1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D_)vGvv3;.  
} T:&+#0<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .eAC!R  
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。 I(CI')Q  
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。 ,i,=LGn  
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。 nJya1AH;  
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。 Z7/dRc   
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? <XagkD  
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: m&%b;%,J  
\nyFN  
template < class Action > bcs!4  
class picker : public Action X m3t xp#  
  { mC7Y *  
public : Wd}mC<rv1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )pLq^j  
  // all the operator overloaded e`rY]X  
} ; RVsNr rZ  
M Sj0D2H  
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。 _YS+{0 Vq%  
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: $g};u[y  
&F}+U#H  
template < typename Right > Chup %F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |@HdTGD  
  { 7e<Q{aB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I@ k8^  
} Jq#Cn+zW  
F%d"gF0qu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;^*!<F%t9R  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `Vi:r9|P  
NHF?73:  
template < typename T >   struct picker_maker @7=D]yu  
  { lRr-S%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TfVD'HAN;l  
} ; [VW;L l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h;KK6*Z*$E  
  { S\ZAcz4  
typedef picker < T > result; NLl~/smMS  
} ; (r4VIlap  
uLM_KZ  
下面总的结构就有了: +CT$/k  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 eNFUjDm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H=#Jg;_w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1znV>PO!  
至此链式操作完美实现。 2>k)=hl:  
R6XMBYK^  
y^\#bpq&\  
七. 问题3 @RIEO%S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 c1J)yv1y  
h$k3MhYDes  
template < typename T1, typename T2 > '>Y 2lqa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =7Vl{>*1N  
  { He!!oKK>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v`BG1&/|  
} cvA\C_  
WN#lfn8 7  
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: h.;CL#s  
J\'5CG  
template < typename T1, typename T2 > rb'GveW[  
struct result_2 jSYg\ Z5!  
  { Ib8i#DV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; })lT fy  
} ; YX VJJd$U  
3{:<z 4>{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rcmAVl:$>  
这个差事就留给了holder自己。 ; ,<J:%s  
    }>~>5jc/Pg  
zD;] sk4  
template < int Order > Te}yQ=+  
class holder; O)uM&B=  
template <> 1cBhcYv"  
class holder < 1 > EE6|9K>  
  { !<zzP LC  
public : '5/}MMT  
template < typename T > d J:x1j  
  struct result_1 Q'% o;z*  
  { _-J@$d%  
  typedef T & result; 4E\ntufo  
} ; _|B&v  
template < typename T1, typename T2 > @:9fS  
  struct result_2 kO_XyC4(  
  { o`mIi  
  typedef T1 & result;  'Q>z**  
} ; psX%.95Y  
template < typename T > aiZo{j<6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0"psKf'  
  { 4F,Ql"ae(  
  return (T & )r; 4<< bk_7'  
} L?27q  
template < typename T1, typename T2 > u?;Vxh3@|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rHgdvDc  
  { `]P5,  
  return (T1 & )r1; +`zi>=  
} s.^9HuM  
} ; #2R%H.*t  
w<e;rKr   
template <> =l4\4td9p  
class holder < 2 > iEVA[xy=D  
  { r`R~{;oT  
public : 2HGD{;6>v{  
template < typename T > p;=kH{uu  
  struct result_1 ),Ho(%T\  
  { )_ ^WpyzF1  
  typedef T & result; ^I<T+X+<  
} ; rgdQR^!l6  
template < typename T1, typename T2 > Eu/y">;v#  
  struct result_2 72ViPWW  
  { Kq 4<l  
  typedef T2 & result; k5t^s  
} ; ]vQ?]d?>a  
template < typename T > $7n#\h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iSr`fQw#  
  { Ivt} o_b*  
  return (T & )r; L> Oy7w)Y  
} gJ5wAK+?  
template < typename T1, typename T2 > bV$8 >[`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3$N %iE6  
  { [j}7@Mr`\  
  return (T2 & )r2; xR|eyeR  
} . z$Sm  
} ; 3P#+) F~  
5`"*y iv  
$FQcDo|[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7<1fKrN?GF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1Y"35)CR)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =Esbeb7P  
nl'J.dJe  
return l(i, j) = r(i, j); yMbcFDlBr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <Hh5u~  
;4kx>x*H  
  return ( int & )i; te;Ox!B&  
  return ( int & )j; @0ov!9]Rw-  
最后执行i = j; &cu] vw  
可见,参数被正确的选择了。 *hZ~i{c,7  
;Lsjh#  
GL 5^_`n  
<DXmZ1  
D#d8^U  
八. 中期总结 tCbr<Ug  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0ck&kpL:9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eMN+qkvH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Wg` +u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L7Qo-  
y)p$_.YFF  
EItxRHV5  
4ypRyO  
Kunle~Ro  
&$m=^  
九. 简化 J&63Z  
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。 }2Cd1RnS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CO:*x,6au  
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: $v:gBlj%"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x/%7%_+'  
  +-*/&|^等 Sf'i{xye  
2. 返回引用。 $-$5ta{s  
  =,各种复合赋值等 v~V;+S=gz  
3. 返回固定类型。 X:G& 5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QJ a4R  
4. 原样返回。 hGed/Yr  
  operator, B:O+*3j  
5. 返回解引用的类型。 QT1:> k  
  operator*(单目) l5=u3r9WYC  
6. 返回地址。 GB<R7 J  
  operator&(单目) zP :~O  
7. 下表访问返回类型。 e{fZ}`=7y  
  operator[] W>Mse[6`c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \;-=ODC  
  operator<<和operator>> J4gI=@e  
n2n00%Wu[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \|eJJC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r7Nu>[r5  
j6tP)f^tD  
template < typename Left > m\6SG' X  
struct value_return =$b-xsmeG  
  { 09  
template < typename T > H\)gE>  
  struct result_1 _kn]#^ucCe  
  { +P [88!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u?q&K|  
} ; Zk]k1]u*5  
3TU'*w &  
template < typename T1, typename T2 > 7o;x (9  
  struct result_2 >"cr-LB  
  { s.^c..e75C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UvPp~N 7,  
} ; gf0PMc3l  
} ; /:#j ?c  
PM~bM3Ei  
W *YW6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j6n2dMRvSE  
#"Fg%36Zd  
下面我们来剥离functor中的operator() 99F>n[5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4@DVc7\x$  
oy2(Ag\  
return l(t) op r(t) T(Y}V[0+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ')C|`(hs   
return op l(t) #mgA/q?A  
return op l(t1, t2) [zY!'cz?  
return l(t) op QjQ4Z'.r>  
return l(t1, t2) op |yLk5e~@-  
return l(t)[r(t)] i[^k.W3gf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HG3.~ 6X  
sL)Rg(rkx  
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: 5{')GTdX>  
单目: return f(l(t), r(t)); "w*@R8v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); shM{Y9~O9&  
双目: return f(l(t)); =MMCf0  
return f(l(t1, t2)); OYBotk]{1  
下面就是f的实现,以operator/为例 d4ic9u*D  
(JevHdI*V  
struct meta_divide +->\79<#V(  
  { Dp!;7e s|  
template < typename T1, typename T2 > yrO?Np  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  pz$_W  
  { -{!&/;Z  
  return t1 / t2; :tKbz nd/  
} ZR1+ O 8  
} ; LPq2+:JpS  
DXKyRkn6e  
这个工作可以让宏来做: Ip>^O/}$1  
9U]pH%.9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rwoF}}  
template < typename T1, typename T2 > \ q1UBKhpnH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; --Oprl  
以后可以直接用 c+1vqbqHG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LlU' _}>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '#H&:Htm;L  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ab{;Z 5O  
!{IC[g n  
jUYF.K&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 YjFWC!Qj$  
=]T|h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [d0%.+U  
class unary_op : public Rettype DK)u)?!  
  { Fl<(m  
    Left l; bpGzTU  
public : HP;|'b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V R"8Di&)  
MM7"a?y)  
template < typename T > s}jlS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1sD~7KPg?  
      { *h2`^Z  
      return FuncType::execute(l(t)); hPcS, p{%  
    } 1c'79YU  
5KK{%6#f\  
    template < typename T1, typename T2 > "rVU4F)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .XIr?>G  
      { EVG"._I@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ` %uK0qw"  
    } S:#e8H_7m]  
} ; Im6U_JsNZh  
`\wUkmH  
B n{)|&;  
同样还可以申明一个binary_op NJ<N%hcjK  
`y'aH 'EEd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ):S!Nl  
class binary_op : public Rettype 2pz4rc  
  { $1~c_<DN  
    Left l; uw_H:-J  
Right r; =w6}\ 'X  
public : L/)B}8m\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Uh*@BmDA  
{f-XyF1`  
template < typename T > )PwQ^||{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +uELTHH=  
      { /0 _zXQyV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (oF-O{  
    } oQ{cSThj  
o'96ON0  
    template < typename T1, typename T2 > b9y)wBC%`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G,B?&gFX  
      { r4EoJyt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gh'X.?3   
    } n%*tMr9s  
} ; XwtAF3oz  
RYH)AS4w'  
\p3v#0R{  
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 h<)yJh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $5x]%1 R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g#}tm<  
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。 9Yn)t#G'`F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y=#j`MH{>  
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。。。 o~;M"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @*SA$9/l  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) N2T&,&, t  
下面是修改过的unary_op D!S8oKW  
{ a. <`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {gw [%[ZM  
class unary_op pD[pTMG@$  
  { t?HF-zQ  
Left l; #v+;:  
  FJ}gUs{m  
public : -qfnUh  
$,@JYLC2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y`6\L$c  
Gp8psH  
template < typename T > fQO ""qh  
  struct result_1 U:\p$hL9  
  { I qx84  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L/%Y#  
} ; I )5<DZB9  
V,m3-=q  
template < typename T1, typename T2 > K_Re}\D  
  struct result_2 ^\T]r<rCY  
  { %W&1`^Jl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !UVk9  
} ; \OT6L'l],  
]q&tQJ/Fa  
template < typename T1, typename T2 > ??j&i6sp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k/@Tr :  
  { NZP7r;u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =-5[Hn%  
} >9MS" t  
I3PQdAs~&h  
template < typename T > *x!LKIpv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?^. Pt  
  { 8 ip^]  
  return OpClass::execute(lt(t)); `H"vR: ~{  
} ,WGc7NN`  
%0zS  
} ; 'gCZ'edM  
~5T$8^K  
']h IfOD"r  
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 sjn:O'  
好啦,现在才真正完美了。 a5 bPEJ=I  
现在在picker里面就可以这么添加了: Cdmy.gx^  
op.d;lO@  
template < typename Right > KGD'mByt"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H#`8Ey  
  { #N$9u"8C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c ;^A)_/  
} (-J<Vy]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R+uw/LG  
;?`@"YG)  
%4/xH 9  
JRo;(wqZ  
N8QH*FX/F1  
十. bind TaWaHf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -x5F;d}  
先来分析一下一段例子 |Qr:!MA  
}jiK3?e  
6bUl > 4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bS%C?8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tpGCrn2w>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %I0}4$  
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。 QXY}STs  
我们来写个简单的。 x) 5LT}p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kV+ R5R  
对于函数对象类的版本: MyFCJJ/  
_ Mn6L=  
template < typename Func > wPgDy  
struct functor_trait Si R\a!,C  
  { h1-Gp3#  
typedef typename Func::result_type result_type; p#=;)1  
} ; EZ{\D!_Y  
对于无参数函数的版本: +q-c 8z  
]!faA\1  
template < typename Ret > LQ>$ >A(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6n,xH!7  
  { Yv=g^tw  
typedef Ret result_type; | k}e&Q_/G  
} ; JqSr[q  
对于单参数函数的版本: {=iyK/Uf  
O2lIlCL  
template < typename Ret, typename V1 > }lO }x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4 4`WYK l  
  { |]tZ hI"3<  
typedef Ret result_type; XWXr0>!,?  
} ; I=odMw7Hj  
对于双参数函数的版本: 7>&1nBh. f  
}LQ\a8]<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $Elkhe]O %  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =x#&\ui  
  { dm& /K 4c  
typedef Ret result_type; 3HKxYvc C  
} ; *IqVY&  
等等。。。 ~ k<SbFp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6klD22b2$  
HzEGq,.  
template < typename Func > ^/<|f,2  
struct func_return }AJ L,Q7q  
  { 1daL y  
template < typename T > -=sf}4A  
  struct result_1 Q1]Wo9j  
  { *{nunb>WO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O4!9{  
} ; +f$Z-U1H/  
^Et ,TF\  
template < typename T1, typename T2 > 8W$L:{ez  
  struct result_2 H`5Ct  
  { x=vK EyS@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BUDGyl/=  
} ; X|Dpt2A=  
} ; 0e\y~#-  
j/' g$  
s>r ^r%uK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QoWR@u6a  
Y$+QNi  
template < typename Func, typename aPicker > lvPpCAXY  
class binder_1 wE4;Rk1  
  { vcM~i^24)  
Func fn; %l;*I?0H  
aPicker pk; 8,y{q9O  
public : :$2Yg[Zc3  
K( z[ }  
template < typename T > MH FaSl  
  struct result_1 bs P6\'\4  
  { ZMJ3NN]F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ydup)[n  
} ; {lMqcK  
j-6v2MH  
template < typename T1, typename T2 > 82s 5VQ6  
  struct result_2 pl?kS8#U?  
  { k,lqT>C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l#ZyB|  
} ; %p*`h43;  
iJ4 <f->t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %Co b(C&}  
kfRJ\"`   
template < typename T > | @ *3^'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pND48 g;  
  { )vQNiik#  
  return fn(pk(t)); aP_3C_  
} &#-[Y:?lA  
template < typename T1, typename T2 > >Zo-wYG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B>@D,)/bT5  
  { 9 ?(x>P  
  return fn(pk(t1, t2)); T\fudmj&  
} Az9J\V~"  
} ; 8F)=n \  
NA\x<  
+[_gyLN<5b  
一目了然不是么? NZfd_? 3  
最后实现bind 'QR4~`6I  
ET3 ,9+Gj  
=EWD |<  
template < typename Func, typename aPicker > /cYk+c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F@EZ;[  
  { Kk`<f d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r_q~'r35_  
} F  "!`X#  
RPY 6Wh| 4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 umryA{Ps  
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。 f}%sO  
H(?e&Qkg  
十一. phoenix H6{Rd+\Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QY =QQG  
^(J-dK  
for_each(v.begin(), v.end(), Cc*|Zw  
( "raj>2@  
do_ v=>3"!*  
[ 6# R;HbkO  
  cout << _1 <<   " , " :/~_sJt C  
]  XtR`?  
.while_( -- _1), eWw y28t  
cout << var( " \n " ) T%w(P ^qk  
) y/H8+0sEk  
); `u$24h'!  
CM"s9E8y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: eiOi3q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'h k @>"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |\/~ 8qP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Etdd\^  
dbd"pR8v  
Wz5d| b  
template < typename Cond, typename Actor > F\:{}782u  
class do_while u>1v~3,r#  
  { (a,6a  
Cond cd; 4@gl4&<h  
Actor act; >|(WS.n3C  
public : {8_:4`YZ  
template < typename T > S~}$Ly@  
  struct result_1 fq{I$syY  
  { 2AmR(vVa"  
  typedef int result_type; (Y&R0jt  
} ; =w t-YM  
JLt{f=`%F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 31H|?cg<  
ddl3 fl#f  
template < typename T > W%w82@'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7~:>WMv9  
  { Kgps_tY%  
  do Gtf1}UJC  
    { 2 e )  
  act(t); gZ=) qT]Pj  
  } ;wfH^2HxE)  
  while (cd(t)); :LG}yq^  
  return   0 ; YK7gd|LR]  
} Ed4_<:  
} ; 5QNBB|X@  
=xl7vHn7  
?NQD#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6CCZda@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +HYN$>  
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。 N <ja6Ac  
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。 iFY]0@yt  
下面就是产生这个functor的类: H)-L%l|9  
(gFQ K[  
;H`=):U  
template < typename Actor > Ti /;|lP@  
class do_while_actor ,80jMs  
  { 4c~*hMr y  
Actor act; X}kVBT1w+x  
public : "bL P3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~y( ,EO  
@fUX)zm>  
template < typename Cond > Ey 0>L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hn*}5!^  
} ; 7m vSo350  
\nn56o@eN  
iLc)"L-i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YN$ndqOP  
最后,是那个do_ Ov F8&*A  
8uD8or  
RRK^~JQI.2  
class do_while_invoker M p}!+K  
  { Nu>sp,|A  
public : +F#=`+V  
template < typename Actor > BHIZHp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sqgD?:@J  
  { ]=O{7#  
  return do_while_actor < Actor > (act); r! cNc  
} vy>];!Cu  
} do_; +y tT)S  
3uB=L 7.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^d5gz0d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vY8WqG]  
最后来说说怎么处理break和continue ^' edE5  
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。 /TR"\xQF  
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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