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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^Xb!dnT.*a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TZHqn6  
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, I#A`fJ  
j+Tk|GRab  
C8{CKrVE  
e`_3= kI  
  class filler V];RQWs  
  { .y'OoDe  
public : K}$PIW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ev+N KUi=  
} ; vhUuf+P*  
(d!vm\-PH  
Ads^y`b  
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: Bq2}nDP  
LLU>c]a  
$iF7hyZ  
9r)5d&,6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |]B]0J#_  
$~9U-B\  
k}<mmKB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U O[p   
m<076O4|`  
[Zua7&(5  
D@W m-  
二. 战前分析 RGxOb  
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。 +B&FZ4'  
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 G-:DMjvN  
S63L>p|ml  
%? iE3j!q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ___+5r21\  
  /* --------------------------------------------- */ XBeHyQp  
vector < int *> vp( 10 ); mV'd9(s?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }- +;{u  
/* --------------------------------------------- */ VSSiuo'5w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;j52a8uE'}  
/* --------------------------------------------- */ =|G PSRQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5N[Y2  
  /* --------------------------------------------- */ }k ,Si9O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *'`-plS7  
/* --------------------------------------------- */ ho:,~ A;k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a<HM|dcst  
^7_<rs   
#p[=iP  
>MhkNy  
看了之后,我们可以思考一些问题: \KPz  
1._1, _2是什么?  T  
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。 , n EeI&  
2._1 = 1是在做什么? \[8I5w-  
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。 "fmJ;W;#1  
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。 ?c43cYb  
>4ALF[oH1J  
#:{u1sq;  
三. 动工 aH >.o 1;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?pVODnP k  
> h:~*g  
!AMPA*  
$MR{3-  
template < typename T > jwE<}y I  
class assignment EM([N*8o  
  { gReaFnm  
T value; 8EP^M~rv  
public : RZz].Nx  
assignment( const T & v) : value(v) {} |e pe;/  
template < typename T2 > 8p!PR^OM@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zPVA6~|l  
} ; N .SszZh  
I015)vFc  
9PGSr4V 1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h<QXr'4+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $B(B  
Db3tI#  
Zwq_&cJK  
1Ju{IEV  
  class holder )@sz\yI%U  
  { +V0uH pm  
public : fa!iQfr  
template < typename T > EGa}ml/G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SWmdU]  
  { `@:^(sMo  
  return assignment < T > (t); Aimgfxag  
} ukPV nk  
} ; zz$*upxK  
bZKK' d$I  
\dCdyl6V  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3|~(9b{+  
&KD m5p  
  static holder _1; irL ehPX9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iKdC2m  
Cx@,J\rsQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'DKP-R"  
而不用手动写一个函数对象。 {j(,Q qB;f  
L>PpXTWwy  
gfp#G,/B  
`5gcc7b  
四. 问题分析 x JepDCUJ>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 T{ojla(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]6(NeS+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A\?O5#m:$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {0[qERj"z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *W0`+#Dcv  
AMkjoy3+]  
五. 问题1:一致性 @F=4B0=  
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?| \K>6-0r|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 } $OQw'L[  
z |t0mS$  
struct holder T}zOM%]]  
  { ++FMkeHZ  
  // gE%-Pf~  
  template < typename T > e0aeiG$/0  
T &   operator ()( const T & r) const L >xN7N3&m  
  { .lj\ H  
  return (T & )r; z43H]  
} 9oN b= .  
} ; Qg4qjX](?  
Ye,E7A*L  
这样的话assignment也必须相应改动: Z*leEwgz  
M~^|dR)D  
template < typename Left, typename Right > @90)  
class assignment > ^D10Nf*  
  { ]ErAa"?  
Left l;  /y1,w JI  
Right r; 4s3n|6v  
public : VdYu| w ;v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?}O\'Fa8  
template < typename T2 > yA6"8fr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K 0b(D8!  
} ; 2N>:GwN  
S=o Ab&  
同时,holder的operator=也需要改动: j'v2m6/  
xeZ,}YP)  
template < typename T > wG -X833\(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zg"<N  
  { 2pZ|+!xc+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^[5yff 4  
} ]"F0"UH,  
( vgoG5  
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。 BE:GB?XBH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $n>.;CV  
8+lM6O ~!  
return l(rhs) = r; qy.Mi{=~:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 s%I) +|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M$|^?U>cm  
#lF8"@)a-$  
template < typename Tp > s,lrw~17  
class constant_t ?7(`2=J  
  { St'3e<  
  const Tp t; {Pdy KgM  
public : J6=*F;x6E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iN=-N=  
template < typename T > N^:)U"9*e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }Vk#w%EJ  
  { cO_En`F  
  return t; U%"v7G-  
} sJMT _yt;  
} ; +Z /Pj_.o  
>^kRIoBkg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 : 3*(kb1)&  
下面就可以修改holder的operator=了 LzP+l>m  
P>Pw;[b>O  
template < typename T > 7H9&\ur9+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const He~) i)co  
  { \M<C6m5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e")s1`  
} XWH~o:0<2  
#jbo! wdg  
同时也要修改assignment的operator() xyBWV]Y  
<mi*AY  
template < typename T2 > 6-j><'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } evz{@;.R  
现在代码看起来就很一致了。 0LN"azhz  
x^xlH!Sc  
六. 问题2:链式操作 E2+O-;VN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ALJ^XvB4V  
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。 auK*\Wjm?  
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。 L >Y%$|4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~*ST fyFw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _e7 Y R+  
[,yoFm%"  
template < typename T > DTH;d-Z  
struct result_1 w<*6pP y  
  { SI^!e1@M[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l'y)L@|Qrh  
} ; 'MVE5  
fH}#.vy  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \mbm$E+X  
[x{'NwP?  
template < typename T > }f?$QSF  
struct   ref W&T -E,  
  { M4~^tML>Ey  
typedef T & reference; D!^&*Ia?2  
} ; :Z3Tyj}4  
template < typename T > W; P8=q  
struct   ref < T &> lpv Z[^G  
  { o]u,<bM$  
typedef T & reference; P uYAoKG  
} ; $~W =)f9  
W+k SL{0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #R-l2OO^]  
nc4KeEl  
template < typename T > w&8N6gA14  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .hPk}B/KV  
  { =ss(~[  
  return l(t) = r(t); {(Jbgsxm  
} r01Z 0>  
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。 !Z]#1"A8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lkl+o&D9  
td@I ;d2  
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 `n)e] dn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d< j+a1&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }Vjg>"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =r:(ga  
最后的布局是: HQGn[7JW  
                Add A6eIf  
              /   \ O*jTrZ(k  
            Divide   5 ( y0  
            /   \ h9-^aB$8^  
          _1     3 5 6w6=Is  
似乎一切都解决了?不。 /u?ZwoTzY  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 v,, .2UR4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ||yx?q6\h  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 57@6O-t-  
%wil'  
template < typename Right > .6C9N{?Tqf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UZvF5Hoe+O  
Right & rt) const vJI]ZnL{  
  { 2 zE gAc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *62Cf[a  
} EC;R^)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [/E|n[Bx  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \D6 7J239E  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 l5P!9P  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bbNN$-S|  
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。 1z IX $A  
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? )IBvm1  
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: -A1@a= q  
aN UU' [  
template < class Action > Y.yiUf/Q  
class picker : public Action AdU0 sZ+&c  
  { _"l2UDx  
public : x_L5NsO:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1egq:bh  
  // all the operator overloaded (sDZ&R  
} ; OKi}aQ2R*  
y$$|_ l@  
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。 z\7-v<ZS  
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: D*0[7:NSO  
TF_wT28AU2  
template < typename Right > 7! sR%h5p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y' FB {  
  { E5iNuJj=f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .o#A(3&n  
} nQ+$  
ZX0#I W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0q6xXNAX  
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。 CXiDe)|<E  
V*6o|#  
template < typename T >   struct picker_maker {Qba`lOkq  
  { z&wJ"[nOC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &TT vX% T  
} ; L$t.$[~L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /Z| K9a  
  { ^vw[z2"  
typedef picker < T > result; M!R=&a=Z  
} ; TTagZI$  
P(xgIMc H  
下面总的结构就有了: EQ [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。 j82x$I*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `a6AES'w$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R :*1Y\o(  
至此链式操作完美实现。 g|Tkl  
-JfqY?Ue_2  
`c)[aP{vN  
七. 问题3 {[ pzqzL6  
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。 J7pF*2  
=JaxT90x  
template < typename T1, typename T2 > FJD;LpW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'ws@I?!r  
  { {F=`IE3)w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]bP1gV(b-  
} kD46Le++B  
719lfI&s  
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: S'(IG m4  
{ui{Yc  
template < typename T1, typename T2 > y9Pw'4R  
struct result_2 k 1l K`p  
  { a9_KoOa.H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1lYQR`Uh  
} ; ~KYA{^`*  
M 4E|^p=5  
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? Hb3..o:  
这个差事就留给了holder自己。 ku)/ 8Z`$  
    ^U9b)KA  
SuA  @S  
template < int Order > "cwvx8un  
class holder; MX"M2>"pT  
template <> GJ\bZ"vDo  
class holder < 1 > /$d #9Uv  
  { Y )68  
public : GYrUB59  
template < typename T > ly`\TnC  
  struct result_1 cTja<*W^xv  
  { KFBBqP  
  typedef T & result; *X!+wK-+  
} ; soOfk!b  
template < typename T1, typename T2 > 4axuE]  
  struct result_2 t>vr3)W  
  { mtf><YU  
  typedef T1 & result; 1RauI0d*  
} ; =4uO"o  
template < typename T > _"t"orD6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |JiN; O+K  
  { j9/hZqo  
  return (T & )r; siOyp ]  
} b63DD(  
template < typename T1, typename T2 > +h? Gps  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [:/mjO K  
  { ky{@*fg.  
  return (T1 & )r1; =d$m@rc0r  
} T"e"?JSRJ  
} ; )TcD-Jr  
^7Ebg5<  
template <>  c`}YL4  
class holder < 2 > J ql$ g  
  { =)%~QK {Y  
public : 79 \SbB  
template < typename T > ]P2Wa   
  struct result_1 Wb5n> *  
  { N97WI+`  
  typedef T & result; mUfANlQ:  
} ; f3*SIKi  
template < typename T1, typename T2 > 8CUl |I ~  
  struct result_2 MSb0J`  
  { %<>|cO  
  typedef T2 & result; F6ZL{2$k@  
} ; I K,aA;d  
template < typename T > /tJ%gF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m0*_  
  { 3 jghV?I{T  
  return (T & )r; -+0!Fkt@,  
} **]=!W  
template < typename T1, typename T2 > cS>xT cj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }-@h H(  
  { n{!=gR.v.  
  return (T2 & )r2; w x,gth*p  
} h$d`Jmaq  
} ; =&mdxKoT0  
 eI/@ut}v  
' Uo|@tK  
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> >。 #TIlM]5%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6n^vG/.M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dW%;Z  
E8.1jCL>{"  
return l(i, j) = r(i, j); o;v_vCLO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -+Z&O?pSH  
D.YT u$T  
  return ( int & )i; -yMD9b  
  return ( int & )j; ?^U1~5ff)  
最后执行i = j; &g!yRvM!;Q  
可见,参数被正确的选择了。 Bam 4%G5  
RaA7 U   
>L^ 2Z*  
AQs_(LR  
]eI|_O^u  
八. 中期总结 ej[Y `N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |iVw7M:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +L pMNnl6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qv@)WJ="-0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i+|/V&#3[  
H6Kt^s<6xu  
Cp]q>lM"  
uXdR-@80*  
(X|lK.W y  
npcL<$<6X  
九. 简化 `o%Ua0x2  
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。 6z5?9I4[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~./M5P!\  
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: WE&"W$0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m</nOf+C  
  +-*/&|^等 @|}=W Q  
2. 返回引用。 G}`Hu_ [\)  
  =,各种复合赋值等 Ekz)Nh)vGR  
3. 返回固定类型。 ~GjM:*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B0!W=T\  
4. 原样返回。 Tl*FK?)MC^  
  operator, ;CA7\&L>  
5. 返回解引用的类型。 nn/_>%Y  
  operator*(单目) <a=k"'0  
6. 返回地址。 74a>}+"  
  operator&(单目) [4HOWM>\  
7. 下表访问返回类型。 SI;SnF'[7  
  operator[] _UUp+Hz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s ]Db<f  
  operator<<和operator>> k^\>=JTq=  
6zJ>n~&(  
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。 `f%sq*O~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mTZgvPJ!  
I@YX-@&7  
template < typename Left > PxgLt2dXa  
struct value_return "3VMjF\  
  { 1{bsh?zd  
template < typename T > lHSu T2)x;  
  struct result_1 fg8U* 7  
  { #VM-\02o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S.NLxb/  
} ; `L {dF  
\Zo xJ&  
template < typename T1, typename T2 > ]39A1&af}  
  struct result_2 q}%;O >Z  
  { f"A?\w @  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,7izrf8  
} ; #zw 'H9l  
} ; H3jb{S b  
q/t~`pH3  
]}jY] l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fAV=O%^  
3gY4h*|`<  
下面我们来剥离functor中的operator() RLX?3u&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W\<p`xHk  
oF#]<Z\  
return l(t) op r(t) m_r_4BP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }\_[+@*EJ  
return op l(t) 1|%C66f^  
return op l(t1, t2) &B>YiA  
return l(t) op cG I^IPI  
return l(t1, t2) op P7kb*  
return l(t)[r(t)] R(F+Xg je  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @d=4C{g%o  
4) ~ GHb  
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: b7? 2Pu  
单目: return f(l(t), r(t)); [lX3":)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -( +/u .  
双目: return f(l(t)); }mSfg  
return f(l(t1, t2)); 3QzHQU  
下面就是f的实现,以operator/为例 =o+))R4  
~85Pgb<  
struct meta_divide Yet!qmZ  
  { \!,@pe_  
template < typename T1, typename T2 > jaI mO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5x; y{qT  
  { N>4uqFo  
  return t1 / t2; vd'd@T  
} edD"jq)J  
} ; VC@{cVT  
@AU<'?k  
这个工作可以让宏来做: #v`J]I)$  
5KFd/9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =e$6o2!'}  
template < typename T1, typename T2 > \ eb>YvC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v(2|n}qY  
以后可以直接用 = A;B-_c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ghd*EXrF H  
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 1f^4J~{  
(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。。。) C) "|sG  
*R^ulp[W  
h_Cac@F0  
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 G(XI TL u*  
'@<aS?@!t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pu +"bq  
class unary_op : public Rettype aPMqJ#fIr  
  { aD:vNX  
    Left l; KW.QVBuVO#  
public : +]%d'h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 30v 3C7o=  
uZ(j"y  
template < typename T > vQpR0IEf]e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :D'#CoBA  
      { `Vqp o/  
      return FuncType::execute(l(t)); Q}MS $[y  
    } Ll !J!{  
#c ndq[H  
    template < typename T1, typename T2 > Z'~yUo=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qpc+1{BQ  
      { &S"o jbb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EK6fd#J?1  
    } :}Tw+S5  
} ; R~],5_|  
$6X CHVx  
N3Jfp3_b@  
同样还可以申明一个binary_op zp2IpYQ,3  
'<C I^5^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |NcfR"[c  
class binary_op : public Rettype Y(4#b`k3  
  { D{aN_0mT  
    Left l; IP`;hC  
Right r; `_6!nk q8  
public : jtk2>Ol   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G,8LF/sR  
Jyx6{O j  
template < typename T > / ` 7p'i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,afh]#  
      { yH8 N8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); : qKxm(  
    } +Zx+DW cq  
O&!tW^ih  
    template < typename T1, typename T2 > qdB@P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ':fq  
      { &Oq& ikw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MT,LO<.  
    } /2&jId  
} ; KbY5 qou  
K>TdN+Z}=  
UpgY}pf}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rZDlPp>BPZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #`C ;@#xr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  @t  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 DdTTWp/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mlR*S<Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !TRJsL8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a r#p7N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eyZ /%4'q  
下面是修改过的unary_op 7mSVL\\^  
E lt=/,v`!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N4%q-fi  
class unary_op ~h] <E  
  { RpE69:~PV  
Left l; Y" s1z<?  
  &Z_W*D  
public : ;(Q4x"?I  
J(0.eD91v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h$p]#]uMb  
!aD/I%X  
template < typename T > Zi=Nr3b  
  struct result_1 ?L$ Dk5-W  
  { f~u]fpkz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4}{HRs?  
} ; ;f7(d\=y  
q@ >s#  
template < typename T1, typename T2 > jd$uOn.r  
  struct result_2 :J-@+_J  
  { <h2WM (n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  = uZ[  
} ; nJ#uz:(w,  
~ jb6  
template < typename T1, typename T2 > q"5iza__H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q&Sd+y&  
  { _](vt,|L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D L_{q6ZK  
}  M SU|T  
B~cQl  
template < typename T > q28i9$Yqj\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %_wX9Z T  
  { lkK+Fm  
  return OpClass::execute(lt(t)); @X_x?N  
} 2*-s3 >VK  
^0 R.U+?+  
} ; 15_OtK  
_PrK6M@"L  
.N8AkQ(Ok  
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 <jT6|2'  
好啦,现在才真正完美了。 K*Zf^g m  
现在在picker里面就可以这么添加了: #CoJ S[t  
%^m6Q!  
template < typename Right > S*6P=O*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1Tf"<D p  
  { pGz-5afL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \~1M\gZP  
} w: ~66 TCI  
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。 q_5k2'4K  
716JnG>  
IMjnj|Fj  
QF(.fq8, U  
U(DK~#}  
十. bind Qj? +R F6(  
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。 [y| "iSD  
先来分析一下一段例子 GFOd9=[  
!@!,7te  
0&Q-y&$7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3(':4Tas  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U[=VW0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _h!OGLec  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /c~z(wv  
我们来写个简单的。 ]'=]=o~4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Tm5]M$)  
对于函数对象类的版本: 9D:p~_"g  
}<o.VY&;.  
template < typename Func > [k.|iCD  
struct functor_trait S,Boutd  
  { " 4#V$V  
typedef typename Func::result_type result_type; 1HG~}E  
} ; v!T%xUb0  
对于无参数函数的版本: V& <vRIsN  
Rz1&(_Ps  
template < typename Ret > D\]gIXg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zME75;{  
  { Od70w*,  
typedef Ret result_type; Z:W6@j-~  
} ; *{8K b>D  
对于单参数函数的版本: Eym<DPu$n  
Oemi}  
template < typename Ret, typename V1 > `:!mPNW#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t\E#8  
  { %geiJ z  
typedef Ret result_type; T>s~bIzL*e  
} ; :l8n)O3  
对于双参数函数的版本: yTwv2l;U  
r7/y'Y]O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @dQIl#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I.TdYSB  
  { Y;d$x}dh  
typedef Ret result_type; e.jrX;;$!&  
} ; X[:Hp`_$  
等等。。。 .w\AyXp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +0\BI<aG  
]7n+|@3x  
template < typename Func > 2`I" QU  
struct func_return SuU,SE'TX  
  { 2Jl6Xc8  
template < typename T > PXG)?`^NX  
  struct result_1 S\K;h/;V  
  { }z1aKa9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y&KI/]ly,L  
} ; \ni?_F(Y  
A;n3""  
template < typename T1, typename T2 > PjNOeI@G  
  struct result_2 w~hO)1c],:  
  { n#Xi Co_\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "hi?/B#d  
} ; ?47q0C  
} ; S/ )P&V%  
|oPCmsO3R{  
P:vAU8d>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K>X#,lE-  
Ac}+U q  
template < typename Func, typename aPicker > Ecp]fUQK  
class binder_1 Y~#m-y  
  { 4Ei*\:  
Func fn; ^WQ.' G5Q  
aPicker pk; #qY`xH'>  
public : hp+=UnW  
)isz }?Dj  
template < typename T > NpqMdd   
  struct result_1 B-PN +P2  
  { -/rP0h5#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .Nz2K[  
} ; fVx<f.xuW  
o^FlQy\  
template < typename T1, typename T2 > :UM>`Y  
  struct result_2 d\dh"/_$  
  { WG>Nm89  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O4J <u-E$  
} ; [E<NEl *  
=V~p QbZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6U5L>sQ  
RhR{EO  
template < typename T > 5'wWj}0!%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LdnHz#  
  { =]jc{Y%o  
  return fn(pk(t)); 2#LTd{  
} Y!s94#OaZ  
template < typename T1, typename T2 > jWk1FQte  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =vJ:R[Ilw  
  {  #v+ 2W  
  return fn(pk(t1, t2)); a)w *  
} 4{4VC"fa  
} ; cB#5LXbCE  
*P2_l Q=  
y(/"DUx  
一目了然不是么? Kab"r_'  
最后实现bind 6D3hX>K4  
@=JOAo  
ieuq9ah#  
template < typename Func, typename aPicker > Z$ q{!aY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `&y Qtj# '  
  { 3NU{7,F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z6 T3vw  
} >tc#Ofgzd  
f_v@.vnn.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T40&a(hXQ  
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。 EQ< qN<uW  
,9;RP/"7  
十一. phoenix Kv(2x3("  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FyleK+D?  
MiHa'90{K  
for_each(v.begin(), v.end(), %L(;}sJ.  
( SR)jJ=R3  
do_ mQ(6ahD U  
[ ,F}\njL  
  cout << _1 <<   " , " tDw(k[aK@  
] z OwKh>]  
.while_( -- _1), \%& BK.t  
cout << var( " \n " ) xE>H:YPm  
) IBfLb(I  
); _v=S4A#tF  
J:W|2U="  
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: O_=2{k~s0  
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 K9-;-{qb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AzFd#P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8(d Hn  
0QJ :  
Aw?i6d  
template < typename Cond, typename Actor > K|^PHe  
class do_while E3..$x-/  
  { M9[52D!{  
Cond cd; 1,Ams  
Actor act; v=m!$~  
public : .+ezcG4q  
template < typename T > Oly"ll*K  
  struct result_1  Y7*8 A,  
  { i28WgDG)5  
  typedef int result_type; A]<+Aq@{  
} ; .,({&L  
wPr9N}rf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ygeg[S!7  
8M6 Xd]{%  
template < typename T > M~/Pk7CC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b"4'*<=au  
  { '%Fg+cZN\  
  do -9PJ4"H  
    { K Eda6zZH  
  act(t); I:|<};m m  
  } Fw{:fFZC[  
  while (cd(t)); h@kq>no  
  return   0 ; WZ@hP'Zc  
} rgo#mTQ_  
} ; yP<ngi^s=  
 ujin+;1  
/$[9-G?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3#\++h]QZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s+m3&(X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ga<Uvr%+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ow" e3]}Mt  
下面就是产生这个functor的类: }>93X0%r  
d9=i{i3  
r~[Bzw"c  
template < typename Actor > nu(;yIRP  
class do_while_actor Ppton+?(  
  { xdLMy#U2  
Actor act; ()}(3>O-  
public : '@0Z#A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #}xw *)3  
s78MXS?py  
template < typename Cond > /]1$Soo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]3D>ai?  
} ; gPE` mE  
uqotVil,  
NZb}n`:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "1P[D'HV4|  
最后,是那个do_ Q6 oM$qiM  
'^|u\$&U  
 g)Tr#  
class do_while_invoker <(Rbu2_  
  { :~^_*:  
public : vZiuElxKi  
template < typename Actor > | V: 9 ][\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :kMF.9U:  
  { W(jOD,QMB  
  return do_while_actor < Actor > (act); ikd1KF+I  
} 1a gNwFd~  
} do_; )5[OG7/g  
c 80Ffq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gf ?_tB0C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (-D^_*f  
最后来说说怎么处理break和continue F$sDmk#  
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。 +^<s'  
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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