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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B[Uvj~g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?DkMzR)u  
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, eQno]$-\  
\no[>L]  
~d 7!)c`z  
[X=-x=S,  
  class filler ]E88zWDY`  
  { |qJQWmJO&U  
public : X #-U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3t(nV4uDF  
} ; ./)A6O*#  
Xf9<kbRw/  
) ]U-7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1,Uv;s;{  
x\!Qe\lE  
xe|o( !(  
wCvtw[6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A--Hg-N|  
YQiTx)_  
9~<HTH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d> `9!)  
?I`']|I  
sn/^#Aa=N  
_{KQQ5k\  
二. 战前分析 v'S}&zmF]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R|ViLty  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Tv3Bej  
F>)u<f,C  
!Z,h5u\.w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b-@VR  
  /* --------------------------------------------- */ "kz``6C  
vector < int *> vp( 10 ); E:(flW=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^:\|6`{n  
/* --------------------------------------------- */ 0eQyzn*98  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rcPP-+XW  
/* --------------------------------------------- */ ;c_X ^"d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0CQ\e1S,#  
  /* --------------------------------------------- */ 1Qtojph  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); & p"ks8"  
/* --------------------------------------------- */ N0sf V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X26gl 'U  
%w,  
%7Z _Hw  
y1(smZU  
看了之后,我们可以思考一些问题: o';sHa'  
1._1, _2是什么? t%n1TY,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 UBrYN'QRNt  
2._1 = 1是在做什么? pcv(P  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 x,STt{I=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *]p]mzc  
C 6ZM#}I$l  
T#Qn\ 8  
三. 动工 #]oVVf_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YL=?Nk/  
nfq  
A}FEM[2  
vdYd~>w  
template < typename T > {%'(IJ|5z  
class assignment ]YQlCx`  
  { B8'" ^a^&-  
T value; i))S%!/r~  
public : cV_nYcLkz  
assignment( const T & v) : value(v) {} f[HhLAVGK`  
template < typename T2 > }L{en  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z"u4t.KpL  
} ; mZDrvTI'  
vAbMU  
=GTltFqI1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;M{ @23?`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :kfHILi  
gXZ.je)NM  
bBc<yaN  
0R >M_|  
  class holder :Oo(w%BD]  
  { /-b)`%Q|Y  
public : *T*=~Y4kE  
template < typename T > B@Ez,u5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +#}I^N  
  { KcglpKV`  
  return assignment < T > (t); '`#2'MXG  
} # nwEF QA  
} ; G,e>dp_cPu  
<- Q=h?D  
!krbGpTVH  
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: ce\]o^4  
fmXA;^%  
  static holder _1; &/d;4Eu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XL>c TM  
yo`Jp$G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V]tuc s  
而不用手动写一个函数对象。 AqZ{x9g!  
y~w2^VN=  
w7$*J:{  
~&4Hc%*IB  
四. 问题分析 bX:Y5o49  
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。 k]!Fh^O~,  
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。 r9sW:cM:e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hW$B;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n$g g$<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DnS# cs~  
zdrCr0Rx,  
五. 问题1:一致性 Wp`wIe6  
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?| _(&^M[O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XMd-r8yYr  
r j#K5/df  
struct holder vcy}ZqWBO  
  { ,di'279|  
  //  ~Jrtm7  
  template < typename T > cH?j@-pY  
T &   operator ()( const T & r) const t&T0E.kh*X  
  { &[f.;1+C  
  return (T & )r; U+F?b\  
} "G-} wt+P  
} ; \/g.`Pe  
L!Iu\_{q  
这样的话assignment也必须相应改动: .p  NWd  
Fd*)1FQKT  
template < typename Left, typename Right > $73 7oV<  
class assignment 0tv"tA;  
  { ce{(5IC  
Left l; 6e3s |  
Right r; JziuwL5,  
public : wN\%b}pp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o@mZ6!ax3  
template < typename T2 > n#[-1 (P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k3h,c;  
} ; 2F[smUL  
f^z~{|%l!  
同时,holder的operator=也需要改动: ZdJwy%  
3e~ab#/  
template < typename T > 'VcZ_m:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^I=c]D]);  
  { YQ9@Dk0R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \Z-T)7S  
} kRo dC(f @  
55MrsiW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _\hZX|:]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G=W!$(:  
YhYcqE8  
return l(rhs) = r; 0OO$(R*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Dj}n!M`2I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .[%em9u  
+b"RZ:tKp  
template < typename Tp > bwR_ uF  
class constant_t Q?-HU,RBO  
  { +ntrp='7O7  
  const Tp t; aG.j0`)%  
public : 7p%W)=v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k nrR%e;  
template < typename T > 6FNs4|(d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ++d(}^C;  
  { dznHR6x  
  return t; -Zx hh  
} 1t haQ"  
} ; /fC@T  
 =+9.X8SP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]#=43  
下面就可以修改holder的operator=了 H=Rqr  
xP%`QTl\  
template < typename T > 9v>BP`Mg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g^ZsV:D  
  { @ c,KK~{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Bf33%I~  
} '2mR;APz  
}6ObQa43   
同时也要修改assignment的operator() Rp$t;=SMD  
F4'g}y OLd  
template < typename T2 > qI;"yG-x-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X_GR{z%  
现在代码看起来就很一致了。 hT4 u;3xE  
gdkl,z3N3  
六. 问题2:链式操作 q$FwO"dC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bh9rsRb}O  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r \+&{EEG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BayO+,>K  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;AMbo`YK[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct os6p1"_\f  
"D0:Y(\  
template < typename T > dzJ\+ @4  
struct result_1 np3$bqm  
  { V\Oe] w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e+jp03m\W  
} ; ~wG.'d]  
M,xhQ{eBY  
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: !R*%F  
,FR FH8p  
template < typename T > l9"4"+?j<  
struct   ref ,4W| e!  
  { ^2Sa_.  
typedef T & reference; qj *IKS  
} ; <tkxE!xF`J  
template < typename T > AffVah2o:  
struct   ref < T &> BzBij^h  
  { *lHI\5  
typedef T & reference; @i'24Q[6  
} ; :K&>  
62lG,y_L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i(DoAfYf/q  
<cu? g  
template < typename T > Q79& Q04XN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z* eb  
  { 5sJi- ^  
  return l(t) = r(t); Pw:(X0@  
} [U+6Tj,  
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。 fy|ycWW>8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^Q!qJav  
3C'`c=  
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 /3|uU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wq &|V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;%"YA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c@u)m}V  
最后的布局是: i!8 o(!I  
                Add o('W2Bs-o  
              /   \ <hlH@[7!  
            Divide   5 Y"qKe,  
            /   \ 0l-m:6  
          _1     3 ghvF%-."1  
似乎一切都解决了?不。 DVCO( fz  
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。 L B`=+FD  
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。 }G^Bc4@b  
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: 0CXh|AU  
p\lS ) 9  
template < typename Right > L~e\uP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2q}M1-^  
Right & rt) const &_X6m0z  
  { |lH~nU.*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A*l(0`aWq  
} &t)dE7u5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c\GJfsVk  
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。 K"'W4bO#7  
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。 &8!* u3  
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。 ERxA79  
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。 +N0V8T%~z.  
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? _Eq*  
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: =hE5 ?}EP+  
(ov=D7>t0  
template < class Action > }'HJVB_  
class picker : public Action :%GxU;<E{  
  { oXw}K((|  
public : 5G.A\`u%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =L_L/"*rel  
  // all the operator overloaded 4^H(p  
} ; 5`mRrEA  
x17cMfCH%  
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。 ,a_F[uK  
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: &W/C2cpmR  
=XWew*  
template < typename Right > B"N8NVn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f:5(M@iO.  
  { R_4]6{Rm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kIS&! V  
} `jY*0{  
:UjHP}s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PMr {BS  
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。 Hb&-pR@e\?  
`_{'qqRhe  
template < typename T >   struct picker_maker 3md yY\+&  
  { )W^Wqa8mG|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s=`1wkh0  
} ; }9T$XF~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G'c!82;,?  
  { ]p3hq1u3&  
typedef picker < T > result; $LUNA.  
} ; h>B>t/k?  
2^ 'X  
下面总的结构就有了: 2!QS&i  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?_9cFo59:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 | >xUgpQi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :CEhc7gU  
至此链式操作完美实现。 >W 2Z]V  
G hH0-g{-  
75vd ]45as  
七. 问题3 hg7`jE&2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;w1?EdaO  
':yE5j  
template < typename T1, typename T2 > Zyq h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vPuPSE%M  
  { xM85^B'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?! dp0<  
} @Tmqw(n{  
` c~:3^?9d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *LJN2;  
BBw]>*  
template < typename T1, typename T2 > 'qBg^c  
struct result_2 k)\Yl`4au  
  { ~ ar8e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z[8{V  
} ; pKO\tkMJ  
vG WX=O  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? btb-MSkO  
这个差事就留给了holder自己。 V.J[Uwf  
    d#7 z N  
MNip;S_j  
template < int Order > i}Ea>bi{N  
class holder; w2y{3O"p=  
template <> KfJF9!U*?  
class holder < 1 > m MO:m8W  
  { Cec!{]DL&  
public : YBQO]3f  
template < typename T > N(mhgC<O  
  struct result_1 -[OGZP`8  
  { *1iJa  
  typedef T & result; +GMM&6<  
} ;  K9  
template < typename T1, typename T2 > '/ 3..3k  
  struct result_2 NwM=  
  { -WP_0  
  typedef T1 & result; u{=(] n  
} ; 0hcrQ^BB!b  
template < typename T > Q%~b(4E^7P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {>>ozB.  
  { p"ht|x  
  return (T & )r; [ >#?C*s  
} 04NI.Jv  
template < typename T1, typename T2 > !$hrK6o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `9b/Q  
  { k{Yj!C> #  
  return (T1 & )r1; 4VLrl8$K  
} cF_`m  
} ; 5{qFKo"g@,  
[r_,BH\nu  
template <> m *8[I  
class holder < 2 > l){l*~5zl2  
  { C)`ZI8  
public : 1g{`1[.QO  
template < typename T > 0rY<CV;fZ  
  struct result_1 9ZUG~d7_  
  { JE,R[` &  
  typedef T & result; E,E:WuB  
} ; : :8UVLX  
template < typename T1, typename T2 > csT_!sI I  
  struct result_2 u$x H iD  
  { P:t|'t  
  typedef T2 & result; _ ={*<E  
} ; ^dH#n~Wx0  
template < typename T > )K>XLaG)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x-) D@dw<  
  { \^SL Zhe  
  return (T & )r; a^i`DrX  
} /Q5pA n-u  
template < typename T1, typename T2 > -wlob`3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =UA-&x@  
  { \tLJ( <8  
  return (T2 & )r2; @5Q}o3.zA-  
} ^#e:q  
} ; .z7X Ymv  
wIuwq>  
F >2t=r*9  
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> >。 1t=Y+|vA9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  (:].?o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bG67TWY)  
?I)-ez  
return l(i, j) = r(i, j); ~|@aV:k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~;#J&V@D  
\ntmD?kA  
  return ( int & )i; )ruC_)  
  return ( int & )j; r|cl6s!P  
最后执行i = j; U#1T HO`  
可见,参数被正确的选择了。 pm B}a7  
ja70w:ja  
MX6*waQ-<  
+jO1?:Lr  
B`<(qPD  
八. 中期总结 #*#4vMk<  
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: +[`N|x<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )mxY]W+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 neJNMdv@T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g}|a-  
fGb(=l  
6G7B&"&  
z,}1K!  
c>{X( Z=2  
]ms#*IZ  
九. 简化 )<9g+^  
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。 ~-lIOQ.v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Tz+2g&+  
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: $&nF1HBI4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b* qkox;j  
  +-*/&|^等 $1.iMHb  
2. 返回引用。 Fp4eGuWH#  
  =,各种复合赋值等 v<_}Br2I[  
3. 返回固定类型。 I:u xj%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F}<&@7kF  
4. 原样返回。 D}px=?  
  operator, }\=9l<|  
5. 返回解引用的类型。 !V$nU8p|  
  operator*(单目) s ,\w00-:  
6. 返回地址。 Hs~M!eK  
  operator&(单目) ?c"No|@+  
7. 下表访问返回类型。 a-x8LfcbF  
  operator[] l!Z>QE`.S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N+\#k*n?  
  operator<<和operator>> 26>e0hBh&  
gl:vJD  
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。 T,Cq;|g5E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =t<!W  
c)#b*k,lw<  
template < typename Left > B~-VGT 2o  
struct value_return ch1EF/"  
  { ./jkY7 k  
template < typename T > mLPQ5`_  
  struct result_1 ~xGWL%og  
  { HcUivC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 39S}/S)  
} ; ii2X7Q  
a2v UZhkR  
template < typename T1, typename T2 > `hM`bcS  
  struct result_2 ~^$ONmI5  
  { H.XD8qi3W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6#7f^uIK  
} ; huWUd)Po%  
} ;  /8Bh  
jIv+=b#oT  
V!3G\*$?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M3K+;-n^  
R}llj$?  
下面我们来剥离functor中的operator() &\. LhOm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f,d @*E  
 S&]+r<  
return l(t) op r(t) 4?><x[l2{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &qz&@!`  
return op l(t) s) u{A  
return op l(t1, t2) k<ku5U1|  
return l(t) op s!nFc{  
return l(t1, t2) op /$\yAOA'y  
return l(t)[r(t)] k)Z?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .sAcnf"  
 7.CzS  
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:  {3yzC  
单目: return f(l(t), r(t)); pwT|T;j*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >wej1#\3  
双目: return f(l(t)); k`Ab*M$@Xs  
return f(l(t1, t2)); SEr\ u#  
下面就是f的实现,以operator/为例 2U2=ja9:Y  
5aL0N  
struct meta_divide Ooc,R(  
  { ggVB8QN{  
template < typename T1, typename T2 > $n(?oyf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g}{Rk>k  
  { bnUpH3  
  return t1 / t2; Z$X2*k6PK  
} 8UwL%"?YB  
} ; `O.*qs5  
FfI $3:9  
这个工作可以让宏来做: m=z-}T5y!T  
-kq=W_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o ]2=5;)  
template < typename T1, typename T2 > \ KqcelI?-I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !\JG]2 \  
以后可以直接用 OQ 5{#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1{_tV^3@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,aV89"}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .ZxSJ"Rk  
;.V 5:,&  
KNC!T@O|{#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <po.:c Ce  
`XP]y=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _Z#yI/5r  
class unary_op : public Rettype )6PZ.s/F6p  
  { yi"V'Us  
    Left l; %&c[g O!Za  
public : *oY59Yf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QJTGeJ Y  
NAZxM9  
template < typename T > bICi'`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MkC25  
      { W~.1f1)  
      return FuncType::execute(l(t)); WfhQi;r  
    } RxAWX?9Z  
^.mQ~F  
    template < typename T1, typename T2 > <6mXlK3N0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A{: a kK  
      { ` R!0uRu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~4=4Ks0  
    } &1F)/$,v  
} ; _{_LTy%[  
nFzhj%Pt;  
OC#oJwC  
同样还可以申明一个binary_op k^ B'W{  
4sSQ nK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .Ig`v  
class binary_op : public Rettype zY(w`Hm2  
  { t.j q]L  
    Left l; @8DB Ln w  
Right r; 4Mi*bN,  
public : bo <.7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rr^<Q:#"<|  
r}WV"/]p  
template < typename T > 8niQG']  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }z,4IHNn  
      { B:n9*<v(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $A7[?Ai ?  
    } "}\z7^.W>  
-[~{c]/c  
    template < typename T1, typename T2 > pA!+;Y!ZB<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |5F]y"Nb  
      {  []1VD#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RA+Y./*h  
    } CP7Zin1S/w  
} ; r@e_cD] M  
k>K23(X  
W`eYd| +C  
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 5ii`!y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k^C;"awh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .',ikez  
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。 bRLmJt98P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lR{eO~'~V  
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。。。 #| A @  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y%^&aacZ  
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) =5oFutg`  
下面是修改过的unary_op }dAb} 0XK.  
*VIM!/YW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QP7EPaW  
class unary_op H6/@loO!Xy  
  { H }uT'  
Left l; L G,XhN  
  VpWax]'  
public : WyA>OB<Zeq  
$*xnq%A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A}~hc&J  
cP$b>3O  
template < typename T > 8s?;<6  
  struct result_1 \r324Bw>2  
  { n6O1\}YB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; , j'=sDl  
} ; iWCN2om  
zST# X}  
template < typename T1, typename T2 > fT[6Cw5w`  
  struct result_2 lLmVat(  
  { ? RB~%^c!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^5 F-7R8Q  
} ; }C2I9Cl  
K\IS"b3X  
template < typename T1, typename T2 > KP _=#KD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wjq f u /  
  { 5>KAVtYvc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H<}<f:  
} T oy~\  
ItYG9a  
template < typename T > /A_</GYs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7#MBT-ih  
  { ]pB0bJAt  
  return OpClass::execute(lt(t)); :&6QKTX  
} &5(|a"5+G  
]AERi] B  
} ; pF K[b  
z+PSx'#}  
_f|Au`7m  
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 DcSL f4A  
好啦,现在才真正完美了。 C(?>l.QGw  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;)0vxcMB  
kQ.atr`?e  
template < typename Right > EVgn^,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T"kaOy  
  { mRj-$:}L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rU<  H7U  
} x:xKlPGd  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nP 2rN_:4  
ef f6=DP  
^._)HM  
~UK) p;|  
fR6ot#b  
十. bind :Q+ rEjw+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9VV  
先来分析一下一段例子 MukPY2[Am  
Z>o;Yf[  
|WXu;uf$.u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >9+@oGe(E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~K:#a$!%,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b[GZ sXD-  
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。 &oTSff>p}  
我们来写个简单的。 [%P_ Y/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MA(\ r  
对于函数对象类的版本: F =iz\O!6  
S.t+HwVodO  
template < typename Func > (LL4V 3)  
struct functor_trait n@T4z.*~lA  
  { m`nv4i#o  
typedef typename Func::result_type result_type; u\Fq\_  
} ; (W=z0Lqu  
对于无参数函数的版本: OjJlGElw  
(mt,:hX  
template < typename Ret > [g=yuVXNZZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fU>"d>6!S  
  { $o/ ?R]h  
typedef Ret result_type; J:#B,2F+^  
} ; oF]0o`U&a  
对于单参数函数的版本: E`LML?   
KNIYar*3  
template < typename Ret, typename V1 > vq(@B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "4`h -Y  
  { c#u-E6  
typedef Ret result_type; %pL ,A5M  
} ; J^n(WnM*F  
对于双参数函数的版本: J%j#gyTU  
,_u8y&<|I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ThJLaNS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4xtbP\=   
  { }k\a~<'X  
typedef Ret result_type; U>:CX XHRt  
} ; `U2Z(9le  
等等。。。 qa`bR%eH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Iimz  
:#d$[:r#  
template < typename Func > D'Byl,W$   
struct func_return B`"-~4YAf  
  { OR1XQij  
template < typename T > +P}'2tE~'  
  struct result_1 hkHMBsNi  
  { `hM ]5;0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,6i67!lb  
} ; .s7o$u~l  
(yc$W9  
template < typename T1, typename T2 > y ?4|jN  
  struct result_2 +r4US or  
  { _P,fJ`w   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r6Pi ZgR  
} ; cg1<  
} ; <wj2:Z0  
 fJc,KZy  
Gp; [WY\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;`X-.45  
kl3#&>e  
template < typename Func, typename aPicker > dE/Vl/:  
class binder_1 5_G7XBvD/w  
  { Qs#v/r  
Func fn; ^a<=@0|  
aPicker pk; WAqR70{KM  
public : isWB)$q  
RL.%o?<&?  
template < typename T > L G{N  
  struct result_1 7lR(6ka&/  
  { P1Re7/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 47`{ e_YP0  
} ; t!D=oBCro  
*7BY$q  
template < typename T1, typename T2 > !G`w@E9M)  
  struct result_2 2ZIf@C{P.  
  { .Zf#L'Rf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8N ci1o  
} ; ` mALx! `  
uW Q`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wqA5GK>m2  
)ckx&e  
template < typename T > MT%ky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s![=F}ck  
  { 5A~w_p*}  
  return fn(pk(t)); 3w!oJB  
} 1hi^  
template < typename T1, typename T2 > \&ERSk2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GlQ=M ) E  
  { aH'^`]'_=  
  return fn(pk(t1, t2)); /\ ~{  
} V %Y.N4H  
} ; zrnc~I+  
ax>en]rNP  
]y-r I  
一目了然不是么? 4J94iI>S.l  
最后实现bind jD H)S{k  
I`Rxijz  
)bPNL$O  
template < typename Func, typename aPicker > PeT A:MW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6Oo'&3@  
  { *J1pxZ^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *DDfdn  
} ;E* ^AW  
,2&'8:B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RDzL@xCcn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ``aoLQc`  
>%Y.X38Z[  
十一. phoenix ,A[HYc|uy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c{||l+B  
mc!3FJ  
for_each(v.begin(), v.end(), YwB 5Zqr  
( yMX4 f  
do_ ~;bwfp_  
[ w<\N-J|m  
  cout << _1 <<   " , " dn%/SJC  
] #?}Y~Oe  
.while_( -- _1), Q6Jb]>g\H  
cout << var( " \n " ) G!0|ocE}  
) O}#*U+j  
); #'$CC<*vy  
Pvbw>k;  
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: RoJ&dK  
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 ;#r tV;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nU`vj`K   
那么我们就照着这个思路来实现吧: EMs$~CL4  
#cjB <APY  
#BT= K  
template < typename Cond, typename Actor > aL#b8dCy'  
class do_while B: {bmvy  
  { "GZhr[AW  
Cond cd; Ij#%Qu  
Actor act; Pw$'TE}  
public : wx<5*8zP  
template < typename T > 6"ZQN)7  
  struct result_1 1<bSHn9  
  { z^Oiwzo  
  typedef int result_type; Z [68ji]  
} ; <;v{`@\j{  
J )@x:,o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~POe0!}  
#H7(dT  
template < typename T > l9P~,Ec4''  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Eq'{uV:  
  { gK#a C [  
  do dQ;rO$c o  
    { M}38uxP  
  act(t); *dUnP{6g  
  } DrMcE31  
  while (cd(t)); w :^b3@gd  
  return   0 ; [DjdR_9*I  
} }o)GBWqHR  
} ; (qohb0  
#n~/~*:i92  
#;?z<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x`C;  
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。 k`\DC\0RG  
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。 CgEeO,N]j  
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。 7p u*/W~  
下面就是产生这个functor的类: FUq@ dUv  
9W'#4  
?+`Zef.g  
template < typename Actor > 3z ~zcQ^\  
class do_while_actor @X1>Wv|[  
  { "b -KVZ  
Actor act; WGp81DNS|  
public :  0m*0I >  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *pI3"_  
2"V?+Hhz  
template < typename Cond > #c?\(qjWA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tw*qlbFHv  
} ; eZP"M 6  
EkXns%][L  
AQ+w%>G6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YW/YeID  
最后,是那个do_ 3f M  
N15{7 ,   
1s!hl{n<~  
class do_while_invoker H6'xXS  
  { w="I*7c@  
public : Q@]#fW\Y  
template < typename Actor > M%9PVePOe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k}jH  
  { ~!)_3o  
  return do_while_actor < Actor > (act); :2?i9F0_  
} /6L\`\g  
} do_; 3n6_yK+D  
*h-nI=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W.0dGUi*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VQqEsnkz  
最后来说说怎么处理break和continue UN,@K9  
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。 _Vp9Y:mX2  
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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