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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :NJ_n6E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NBl+_/2'w  
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, )?+$x[f!*  
vgY3L  
Z;9>S=w!  
^b:( jI*l  
  class filler .2d9?p3Y  
  { :w}{$v}#D;  
public : T134ZXqqz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ojYbR<jn9  
} ; Xq'cA9v=$J  
sn7AR88M;  
f}g\D#`]/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Lg8nj< TF  
*I}`dC[  
'iLpE7  
db'/`JeK b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4XVCHs(  
!.2<| 24  
8.F~k~srA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *6HTV0jv  
COH<Tj  
m/#a0~dB  
mF` B#  
二. 战前分析 KiGp[eb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c/c$D;T  
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 }Zl&]e  
21k5I #U  
r0p w_j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YK|bXSA[  
  /* --------------------------------------------- */ [MuEoWrq(}  
vector < int *> vp( 10 ); t78k4?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wFG3KzEq ~  
/* --------------------------------------------- */ +`3!I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $w"$r$K9K  
/* --------------------------------------------- */ /cc\fw1+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o7IxJCL=Q  
  /* --------------------------------------------- */  hi g2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [+O"<Ua  
/* --------------------------------------------- */ GfM;saTz{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v<Bynd-  
y% :4b@<  
2]%h$f+  
Bl=tYp|a  
看了之后,我们可以思考一些问题: UH3sH t  
1._1, _2是什么? >2#8B  
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。 mPq$?gdp  
2._1 = 1是在做什么? wAnb Di{W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !w&kyW?e  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2^?:&1:  
apE   
n3J53| %v  
三. 动工 cwGbSW$t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NcY608C  
}9nDo*A"}  
re> rr4@  
?%H):r  
template < typename T > Y@PI {;!  
class assignment cQ9q;r`%  
  { {Zp\^/  
T value; as J)4ema  
public : V!)O6?l  
assignment( const T & v) : value(v) {} T#bu V  
template < typename T2 > ZvcJK4hi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LjV]0%j?r  
} ; zt^48~ry  
y"Nsh>h  
a# c6[!   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^ns@O+Fk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WxF:~{  
aL\nT XakX  
L~s3b  
!UFfsNiXZ  
  class holder .^b;osAU  
  { :O5og[;b  
public : WJ*n29^N^h  
template < typename T > 5xii(\lC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y\&>Z yOY  
  { np~~mdmRK  
  return assignment < T > (t); MxBTX4ES  
} PfkrOsV/m  
} ; >0l"P"]  
!ti6  
(%`Q hH  
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: < })'Y~i  
7 [g/TB  
  static holder _1; P6MRd/y |  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NKQOUw:qn  
hR.@b*q?R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^{8Gt @  
而不用手动写一个函数对象。 ZY:[ekm%4Z  
(ND4Q[*6  
n8. kE)?  
SXt{k<|  
四. 问题分析 KoS*0U<g6  
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。 [d* ~@P  
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。 _v* nlc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v!%5&: c3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %Ts PyiYl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [CAR[ g&  
Wa?; ^T  
五. 问题1:一致性 \Y{k7^G}A  
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?| $y b4xU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q{ O% |  
`%j~|i)4  
struct holder !~h}8'a?  
  { . BiCBp<  
  // Q);n<Z:X~  
  template < typename T > GIAc?;zY  
T &   operator ()( const T & r) const ncx(pp  
  { O iFS}p  
  return (T & )r; T7f ${  
} H OBP`lf  
} ; bMU(?hb  
z~A]9|/61v  
这样的话assignment也必须相应改动: 7==f\%,  
N~F RM& x  
template < typename Left, typename Right > Zk[&IBE_  
class assignment x|{IwA9  
  { mg, j:,  
Left l; Ka,^OW}<%q  
Right r; B4]`-mahO  
public : ]~\sA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y9KB< yh/  
template < typename T2 > sCu+Lg~f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aj}(E +  
} ; 1@lJonlF  
:\=CRaA  
同时,holder的operator=也需要改动: +b3^.wkq  
~.!c~fke  
template < typename T > rLX4jT^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t3+Py7qv  
  { SI8%M=P>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gsn)Wv$h  
} Jnv@.  
|c`w'W?C6  
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。 >,DbNmi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;.bm6(;  
WMj}kq)SY)  
return l(rhs) = r; CSCN['x  
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。 B7"PIkk;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7-BvFEM;  
RW P<B0)  
template < typename Tp > 4WB-Ec  
class constant_t AdWq Q  
  { b pv= %  
  const Tp t; m:hY`[ f6  
public : ~i.k$XGA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $2%f 8&  
template < typename T > KOwOIDt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yOvm`9  
  { -Qn=|2Mm?  
  return t; P#:?ok  
} wRrnniqf8  
} ; J6jwBo2m  
u~)`&1{%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y\0}R,]a-  
下面就可以修改holder的operator=了 pZU9^Z?~6  
qn,O40/]  
template < typename T > f$'2}'.!$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S'HnBn /  
  { />j';6vi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eW>3XD4  
} !*`-iQo&  
aC< KN:TN6  
同时也要修改assignment的operator() i>_u_)-  
Vn~UB#]'3  
template < typename T2 >  RD tU43  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q#IG;  
现在代码看起来就很一致了。 `~X!Ll  
FV,4pi  
六. 问题2:链式操作 ,y%3mR_~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #M!!CX*k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Iz[@^IUx=  
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。 jM:Y' l]  
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。 mYU9 trHV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0 &GRPu27  
{6oE0;2o'  
template < typename T > t&9A ]<n%,  
struct result_1 \RVW  
  { nbG/c80  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x}twsc`  
} ; [V 8{b{  
Nl' )l"  
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: t5[[JD1V  
%_Yx<wR%  
template < typename T > 2c/Ys4/H4]  
struct   ref y ^;l*qq  
  { B:Z_9,gj-N  
typedef T & reference; J6<rX[ yZe  
} ; ltFq/M  
template < typename T > ~n/ $  
struct   ref < T &> *SO{\bu  
  { `EtS!zD~b  
typedef T & reference; V_Wwrhua  
} ; Tz9`uW~Mf  
A_;8IlW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j:w{;(1=W  
>><.3  
template < typename T > ,<A$h3*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .6OgO{P:  
  { S"wg2X<  
  return l(t) = r(t); .Q)|vq^  
} /cZ-tSC)o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 cT\I[9! )  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _GKB6e%  
cJgBI(S5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~8m=1)A{(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~y$ !48o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Jxqh )l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F]m gmYD%  
最后的布局是: $x6$*K(F  
                Add %AN/>\#p  
              /   \ r &Ca" dI  
            Divide   5 ?X&6M;Zi  
            /   \ W>b(Om_%  
          _1     3 MC&\bf  
似乎一切都解决了?不。 _sy'.Fo  
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。 *. &HD6Qr  
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。 VtOZ%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: >q7BVF6V |  
_ %%Z6x(  
template < typename Right > *6 U&Qy-M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4:9KR[y/  
Right & rt) const A6oq.I0  
  { G Xt4j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uGs; }<<8  
} LB/C-n.`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K 0hu:1l)  
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。 qOaQxRYm%Y  
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。 kcDyuM`  
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。 s`Cy a`  
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。 I-agZag%  
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? OTZ_c1"K  
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: rfw-^`&{  
wC-Rr^q  
template < class Action > !K? qgM  
class picker : public Action G4 G5PXi  
  { -{ u*qtp  
public : N S#TW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r ]>\~&?^F  
  // all the operator overloaded z>R#H/h+  
} ; k-*Mzm]kb  
yFhB>i  
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。 IcIOC8WC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2 3KyCV5  
A?Wk  w f  
template < typename Right > umLb+GbI4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u>pBB@  
  { |Oag,o"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iRi{$.pVJ  
} h3gWOU  
#Dfo#]k(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _8G>&K3T<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 gw _$  
!jqWwi  
template < typename T >   struct picker_maker U1_&gy @y  
  { 6x=YQwn~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \C 5%\4  
} ; dd|W@Xp -  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Iak0 [6Ey  
  { F\ctuaLC  
typedef picker < T > result; 8e0."o.6  
} ; -=698h*  
htP|3B  
下面总的结构就有了: 1nPZ<^A&@  
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。 w{ `|N$  
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。 ^nVl (^{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _GqS&JHSf  
至此链式操作完美实现。 7~M<cD  
eo^/c +FG  
$j)hNWI  
七. 问题3 >"3>fche  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 U/;]zdP.K  
r.0oxH']  
template < typename T1, typename T2 > A"Q@W<.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M`D$!BJr  
  { UK*qKj. )  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2q} ..  
} =8=!Yc(>  
Ri>?KrQF%  
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: `:M^8SYrL  
"8V{5e!%j'  
template < typename T1, typename T2 > V,%L ~dI  
struct result_2 TOLl@p]lU  
  { }jSj+*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x?D/.vrOY  
} ; ngi<v6i  
e~v(eK_  
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? l0tYG[  
这个差事就留给了holder自己。 z (c9,3  
    ;1DdjETr  
#~qAHJ<  
template < int Order > f+vVR1  
class holder; /)uM[ dnai  
template <> ^Jp*B;  
class holder < 1 > TJ6#P<M  
  { em2_pq9q  
public : 6@4n'w{"  
template < typename T > `#IcxweA  
  struct result_1 i[semo\E  
  { /-0' Qa+*  
  typedef T & result; cy~oPj]j  
} ; j?n+>/sG,  
template < typename T1, typename T2 > :46h+?   
  struct result_2 0_eQlatb  
  { !F!3Q4  
  typedef T1 & result; &S74mV  
} ; AH{^spD{7,  
template < typename T > f3WSa&eF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4}KU>9YRA  
  { %c^ m\ E  
  return (T & )r; yZ}d+7T}  
} +~2rW8  
template < typename T1, typename T2 > Hlj6$%.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qX>Q+_^  
  { #WE]`zd  
  return (T1 & )r1; L*?!Z^k  
} EY>8O+  
} ; lj&>cScC  
Zzd/K^gg  
template <> +lO'wa7|3  
class holder < 2 > igDyp0t  
  { nb dGt  
public : EH`0  
template < typename T > UCqs}U8  
  struct result_1 Gg0#H^s( (  
  { J.M.L$  
  typedef T & result; X`20f1c6q>  
} ; |k-XBp  
template < typename T1, typename T2 > ACBQ3   
  struct result_2 1"K*._K  
  { rcbP$t vz  
  typedef T2 & result; 6 o[/F3`  
} ; ,&a`d}g&G  
template < typename T > =g@9>3~{!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nbvkP  
  { W7G9Kx1Y  
  return (T & )r; E*v]:kok  
} tGqCt9;<  
template < typename T1, typename T2 > 7$b?m6fmK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r25Z`X Z  
  { E;-qP)yU  
  return (T2 & )r2; xDrV5bg  
} 4u:0n>nJ1  
} ; Q2~5"  
! gp}U#Yv  
~-Oa8ww  
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> >。 )}X5u%woV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S6 }QFx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kC^.4n om  
StQ@g  
return l(i, j) = r(i, j); QdDtvJLf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C%H9[%k  
4'At.<]jL  
  return ( int & )i; v}il(w;O  
  return ( int & )j; a[O6YgO  
最后执行i = j; .1ddv4Hk  
可见,参数被正确的选择了。 >,g5Hkmqr  
N <pbO#e  
k0&lu B%  
r#~K[qb  
F ! )-|n}  
八. 中期总结 |6B6?'  
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: }bfn_ G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =l|>.\-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <NQyP{p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {fG|_+tl3o  
WV_`1hZX  
F RH&B5w  
lYQtv=q  
R# 6H'TVE  
Y-&|VE2  
九. 简化 /| GH0L  
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。 NV!4(_~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Hhf72IX  
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: Wu{&;$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =WRO\lgv.  
  +-*/&|^等 DPPS?~Pq  
2. 返回引用。 U1^l+G^,~  
  =,各种复合赋值等 k&DGJ5m$.  
3. 返回固定类型。 !`C?nY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^-L{/'[8M  
4. 原样返回。 %1jdiHTaL  
  operator, #uWE2*')  
5. 返回解引用的类型。 u`p_.n:5)  
  operator*(单目) 1jOKcm'#  
6. 返回地址。 Qk7J[4  
  operator&(单目) 9qeZb%r&  
7. 下表访问返回类型。 "8t\MKt(  
  operator[] J8h7e}n?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B "n`|;r5  
  operator<<和operator>> .v7`$(T  
6~:+:;  
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。 >x?2Fz.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \L#QR  
}*-u$=2  
template < typename Left > D% @KRcp^b  
struct value_return j1Fw U  
  { ]|BojSL_  
template < typename T > y$h"ty{g  
  struct result_1 A5+5J_)*  
  { T/7vM6u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !c_u-&b)  
} ; HwW6tQ  
U 1F-~ {r  
template < typename T1, typename T2 > %LcH>sV  
  struct result_2 w@-b  
  { ^+a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (. H ]|  
} ; a],h<wGEx  
} ; d"!yD/RD  
l qXc  
:R3P 58>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~%KM3Vap  
9RB`$5F ;  
下面我们来剥离functor中的operator() '2wCP EC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -4%]QS  
)DRkS,I  
return l(t) op r(t) 4n4j=x]@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \AHY[WKx  
return op l(t) ,M{Q}:$+4  
return op l(t1, t2) Rj&qh`  
return l(t) op U%n,XOJ  
return l(t1, t2) op p70,\&@3  
return l(t)[r(t)] Y^X:vI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Np)ho8zU  
rx}*u3x=  
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: D8EeZUqU  
单目: return f(l(t), r(t)); O*ImLR)i+s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1M=   
双目: return f(l(t)); iW;}%$lVX  
return f(l(t1, t2)); t,1in4sN  
下面就是f的实现,以operator/为例 "kU>~~y,  
~r PYJ  
struct meta_divide l JlZHO  
  { &h\CS8nT%  
template < typename T1, typename T2 > Vl4Z_viNH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !+=Zjm4L  
  { |a>}9:g,=*  
  return t1 / t2; Y.(v{l  
} Q;Q%SI`yT  
} ; {GK(fBE  
PM8Ks?P#u  
这个工作可以让宏来做: }D Z)W0RDe  
_o&94&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OH0S2?,{>  
template < typename T1, typename T2 > \ FQ0KU b}0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~JAjr(G#o  
以后可以直接用 ]79~:m[C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P6:;Y5e0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :b <KX%g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) % mJ~F*Dy  
RA} U#D:$i  
au,jAk  
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 }$<^wt  
v7L"`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rNZO.qij z  
class unary_op : public Rettype T0YDfo  
  { ^DzL$BX  
    Left l; 64h_1,U  
public : ))p$vU3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rAM *\=  
W  _J&M4  
template < typename T > @W#fui<<}Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fEB195#@9  
      { z;[gEA+I  
      return FuncType::execute(l(t)); L 43`^;u  
    } Ut]2`8-  
'YBi5_  
    template < typename T1, typename T2 > G l_\Vy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A*a7\id!y  
      { -% >8.#~G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c%ZeX%p  
    } Y~:}l9Qs  
} ; B;SzuCW  
3mk=ZWwv  
hHCzj*5  
同样还可以申明一个binary_op <D~6v2$  
V@$GC$;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tCX9:2c  
class binary_op : public Rettype -MDO Zz\  
  { kkT3 wP  
    Left l; kJI3`gS+  
Right r; <b6s&"%=  
public : 7AI3|Ts]p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J`YnT  
@+iC/  
template < typename T > 4 #aqz9k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %)8d{1at  
      { K*HCFqr U"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K2*1T+?X  
    } I$+%~4  
y+?=E g  
    template < typename T1, typename T2 > +mivqR~{{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :G^"e  
      { S|~i>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yQ8M >H#J  
    } ;&If9O 1  
} ; :-w@^mli  
#m[vn^8B]y  
@55bE\E?@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^I@ey*$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]Mn&76 fu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -T2~W!  
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。 ]vRVo6@ k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |^Y*~d<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。。。 3aEt>x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sk~za  
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) ?hxK/%)  
下面是修改过的unary_op y>@v>S  
RlU;v2Kch  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B{;11 u  
class unary_op Sc%aJ1  
  { /z/hUa  
Left l; *Hx j_  
  L& I` #  
public : 4\&H?:c.  
? UxG/]",  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BO8%:/37[4  
cC b>zI  
template < typename T > ;>inT7?3|  
  struct result_1 9@( O\xr  
  { uG2Xkj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ARmu{cL  
} ; BXT 80a\  
J f\Qf  
template < typename T1, typename T2 > 8o!  
  struct result_2 )WaX2uDA?  
  { _u#/u2<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qe7" Z  
} ; <dq,y>  
$/4Wod*l  
template < typename T1, typename T2 > h |s*i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R'vdk<  
  { QV`X?m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )o05Vda  
} h{Oz*Bq  
x%b]e a  
template < typename T > b%=1"&JI:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TjKzBAX  
  { w~bG<kxP  
  return OpClass::execute(lt(t)); zd?bHcW/h  
} $~ pr+Ei  
/IGrp.}  
} ; 6b-  
^?H\*N4  
uU8*$+ "  
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 PFImqojHd  
好啦,现在才真正完美了。 h-z%C6  
现在在picker里面就可以这么添加了: @/_XS4  
(Q}PeKM?jq  
template < typename Right > /.pa ??u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b|X>3(  
  { y}(_SU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X;K8,A7`  
} e1f^:C  
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。 uKLOh<oio  
U92B+up-  
f9h:"Dnzin  
OlD7-c2L]  
5*G8W\ $  
十. bind Y;a6:>D%cT  
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。 J,dG4.ht  
先来分析一下一段例子 f)&`mqeE  
r?Ev.m  
`~w%Jf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +^^S'mP8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b&hF')_UOz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UiGUaBmF*  
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。 "k>{b:R|  
我们来写个简单的。 b?+ Yo>yF8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w]]x[D]L  
对于函数对象类的版本: sqq/b9 uL/  
&(z8GYBr  
template < typename Func > :Olj  
struct functor_trait hq|j C  
  { j8D$/  
typedef typename Func::result_type result_type; u;l6sdo  
} ; Apw-7*/  
对于无参数函数的版本: 18[?dV  
L<[,7V  
template < typename Ret > [)b/uR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [T$$od[.  
  { ve64-D  
typedef Ret result_type; PuUon6bZ  
} ; D7Rbho<  
对于单参数函数的版本: oKMg7 3*  
yK @X^jf  
template < typename Ret, typename V1 > PBP J/puW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #b]}cwd!  
  { ;6\Ski0=l  
typedef Ret result_type; e>)}_b  
} ; >mGGJvTx  
对于双参数函数的版本: 1*x5/b  
@BB,i /  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CwCo"%E8}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Bv |jo&0n  
  { K|Ij71  
typedef Ret result_type; 6):sO/es  
} ; 3'gd'`Hn/  
等等。。。 g-TX;(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ];wohW%  
FZ}C;yUPD  
template < typename Func > w oY)G7%  
struct func_return ZT3jxwe  
  { U_zpLpm^  
template < typename T > ' /@!"IXz  
  struct result_1 *YE IG#`  
  { %]P@G^Bv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h} b^o*  
} ; Jn^Wzn[q  
ND99 g  
template < typename T1, typename T2 > `6l24_eKf  
  struct result_2 ^5zS2nm  
  { TF ([yZO'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :67d>wb  
} ; wTJMq`sY_  
} ; 9g^./k\8%  
w~FO:/  
w4&v( m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5p>]zij>  
A=2nj  
template < typename Func, typename aPicker > TTw~.x,  
class binder_1 Tl0+Bq  
  { ]cO$E=W  
Func fn; ~9{-I{=  
aPicker pk; p%M(G#gOgP  
public : G){1`gAhNJ  
zqE8PbU0M;  
template < typename T > h.+,*9T\  
  struct result_1 e\bF_ N2VA  
  { fb S.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S+\Mt+o  
} ; YJtOdgG|q  
jWb\"0)  
template < typename T1, typename T2 > X|QX1dl  
  struct result_2 w|U@jr*H]  
  { TJGKQyG$L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tX2>a  
} ; CB7R{~ $  
^ 8Nr %NJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )F9%^a(  
66y,{t  
template < typename T > $@ #G+QQ_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5;KT-(q~  
  { '5+, lRu  
  return fn(pk(t)); 0z2R`=)  
} u+i/CE#w  
template < typename T1, typename T2 > #| e5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K|' ]Hje\  
  { zw;(:fgY#  
  return fn(pk(t1, t2)); M`g Kt (3  
} ,;- cz-,  
} ; Sv]"Y/N  
Z( clw  
N`mC_)  
一目了然不是么? =P+wp{?AN|  
最后实现bind cH8H)55F  
0eu$ oel-  
IU"!oM^  
template < typename Func, typename aPicker > '2B0D|r"a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y(;[L`"  
  { KgkB)1s@n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LSOwa  
} 3 mMdq*X5  
<PA$hTYM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pmXWI`s  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 | r*1.V(  
mwiPvwHrg  
十一. phoenix !QzMeN;D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~d1RD  
BqJrL/(  
for_each(v.begin(), v.end(), zqEZ+|c=  
( jI pcMN<  
do_ 6(;[ov1  
[ p<.!::*%(  
  cout << _1 <<   " , " |H I A[.q  
] kys-~&@+  
.while_( -- _1), 53#5p;k  
cout << var( " \n " ) L?5t <`#lw  
) rEyMSLN  
); W2V@\  
(IWd?,H,n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: e @MCumc~+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X!'Xx8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (Y?yGq/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M)It(K8R  
2FtEt+A+'  
+\@\,{Ujy  
template < typename Cond, typename Actor > D}=i tu  
class do_while C]@B~X1H^  
  { PDiorW}]k  
Cond cd; Ts *'f  
Actor act; (?=(eo<N  
public : ku8Z;ONeH  
template < typename T >   rs KE  
  struct result_1 A^jm<~  
  { 60gn`s,,  
  typedef int result_type; mTu9'/$(  
} ; 5 BG&r*U  
CKK5+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W;*vcbP  
8TM=AV  
template < typename T > gM:oP.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  y3$\ m  
  { ZI*A0_;L  
  do `9)2nkJk'z  
    { Rf$6}F  
  act(t); eHZl-|-  
  } ;( Va_   
  while (cd(t)); w9}IM149  
  return   0 ; F>nrV  
} 3m9 E2R,  
} ; B}bNl 7 ~  
Cd*C^cJU&z  
) x $Vy=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |iThgq_\z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f\_Q+!^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y(g Otg  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -Q8`p  
下面就是产生这个functor的类: ))zaL2UP.  
`t"Kq+  
&cejy>K  
template < typename Actor > ?n~j2-[<  
class do_while_actor 6@36 1f[  
  { ~H."{  
Actor act; jYx(  
public : 7q=xW6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |#,W3Ik(l  
)W#g@V)>  
template < typename Cond > p 5w g+K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4& WzG nK  
} ; D*b|(Oi  
'\qr=0aW  
FX%E7H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4IpFT;`q  
最后,是那个do_ a];i4lt(c  
,RH986,6V  
O\{_)L  
class do_while_invoker zL}DLfy>R  
  { uU"s50m  
public : 6!m#_z8qG3  
template < typename Actor > f2XD^:Gc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e;\c=J,eE  
  { Wx`IEPsVbk  
  return do_while_actor < Actor > (act); 61 |xv_/  
} B*Xh$R  
} do_; QR8 Q10  
!y0 O['7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b8Sl3F?-~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u>@G:kt8  
最后来说说怎么处理break和continue w N.Jyb  
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。 Ee| y[y,  
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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