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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D',[M)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8K$q6V%#  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, N{w)}me[YY  
wC{?@ h  
MZ]#9/  
SkU'JM7<95  
  class filler G;Jqby8d  
  { ]#x!mZ!  
public : b+7!$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y=94<e[f"  
} ; SFP%UfM<  
V 3?x_pp  
L Vt{`   
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: 99)md   
ay4E\=k  
9[31EiT  
6_1v~#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |:Q`9;  
:.u[^_   
tgz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )4u6{-|A  
AT$eTZ]M  
pH!e<m  
MOp06  
二. 战前分析 walQo^<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]N<:6+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 BUhLAO  
Y;n;7M<F  
kIR?r0_<G6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :56f  
  /* --------------------------------------------- */ +OM`c7M:  
vector < int *> vp( 10 ); EdgcdSb7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]m&cVy&  
/* --------------------------------------------- */ k?[|8H~2C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "eRf3Q7w:  
/* --------------------------------------------- */ *|97 g*G(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fjGY p  
  /* --------------------------------------------- */ J)yNp,V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ii,/omn:  
/* --------------------------------------------- */ (?[^##03MN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E6 glR  
-`knSR  
`GGACH3#s  
x|3f$ =b  
看了之后,我们可以思考一些问题: LNm{}VJ%  
1._1, _2是什么? (rDB|kc^7  
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。 T;{M9W+  
2._1 = 1是在做什么? rwYlg:  
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。 %UV'HcO/gp  
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。 BM6 J  
@!;EW R]  
0C3s  
三. 动工 B-EVo&.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7NG^I6WP-  
6@N?`6Bt  
D H}gvV  
D`|.%  
template < typename T > #A&(b}#:o  
class assignment Nw 74T  
  { Gn+3OI"  
T value; $mS] K!\  
public : 39j "z8 n  
assignment( const T & v) : value(v) {} I)9un|+,y  
template < typename T2 > !+Ia#(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1lAx"VL  
} ; "'M>%m u  
/d<"{\o  
Tno[LP,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kaK0'l2%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7soiy A  
9t`   
*C>B-j$  
b ] W^_  
  class holder `F)Q=  
  { eYJ6&).F  
public :  3)5Gzn  
template < typename T > 6L`{oSX!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wTT_jyH)  
  { g(9\r  
  return assignment < T > (t); kB`t_`7f  
} P[|FK(l  
} ; ^g[,}t:/d  
/ /ty] j  
~[E@P1  
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: ;a]Lxx;-  
}digw(  
  static holder _1; SHM ?32'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !`S`%\"  
BPFd'- O)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UD 0v ia  
而不用手动写一个函数对象。 N;)Y+amg^  
h"b;e2  
.Vy*p")"  
Y ;JP r  
四. 问题分析  }YPW@g  
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。 IYJS>G%*  
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。 J?Y1G<&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0)c9X[sG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A..,.   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?2#!63[Kg  
!>%U8A  
五. 问题1:一致性 OI=LuWGQE1  
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?| 7.-g=Rcz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UIpW#t  
je9eJUKE  
struct holder ^iWcuh_n  
  { }8+rrzMUB  
  // ,d^ze=  
  template < typename T > &3jq'@6  
T &   operator ()( const T & r) const [gZz'q&[)  
  { hWzjn5w3  
  return (T & )r; . kv/db  
} 37 #|X*L  
} ; KK}?x6wV0,  
=N _7DT  
这样的话assignment也必须相应改动: }7`HJ>+m)H  
H<^*V8J 'w  
template < typename Left, typename Right > 41pk )8~pt  
class assignment 1KH]l336D"  
  { >g):xi3qK  
Left l; +Lq;0tRC  
Right r; $~#N1   
public : 994   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ."N`X\  
template < typename T2 > KJ7[DN'(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } me-:A:si  
} ; A7{l60(5  
t}Z*2=DO  
同时,holder的operator=也需要改动: HwE1cOT  
xB&kxW.;  
template < typename T > H9c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L&C<-BA/  
  { nG0Uv%?{pj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c&A;0**K,  
} /EJwO3MW  
(IAc*V~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^ X&`:f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W{0gtT0  
=y5~7&9'  
return l(rhs) = r; {nyQ]Nu"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cfb8kNn~+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GCw <jHw  
1 \#n{a3  
template < typename Tp > UfE41el:  
class constant_t f zu#!  
  { ?q}XD c  
  const Tp t; 9u3~s <  
public : .JR"|;M}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1QfOD-lv  
template < typename T > jU4*fzsZI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SvlS 4C  
  { b!>w4MPe  
  return t; n+5X*~D  
} Ol;}+?[Q  
} ; k\:f2%!!  
1|4'3^3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |]qwD,eiH,  
下面就可以修改holder的operator=了 1[QH68  
u )'l|Y  
template < typename T > P #_8$#G3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const njz:7]>e  
  { Tk9/1C{8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M4;A4V=W  
} z0@)@4z!  
/}~; b#t  
同时也要修改assignment的operator() 9fWr{fx  
/ae]v+  
template < typename T2 > D,aJ`PK~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z;/"-.i  
现在代码看起来就很一致了。 C:$12{I?*  
QK+s}ny  
六. 问题2:链式操作 'O#,;n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  eRlJ  
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。 &"V%n  
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。 &FQ]`g3_@  
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。 NNWbbU3wjh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $N7:;X"l  
qXHr"  
template < typename T > $(2c0S{1  
struct result_1 /]/3)@wT  
  { :U5>. ):  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^k&T?uU  
} ; kNX(@f  
:#M(,S"Qq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .O\z:GrSZz  
R:*I>cRs  
template < typename T > 6B4s6  
struct   ref vXUrS+~x  
  { {C=d9z~:  
typedef T & reference; 4KB) UPW  
} ; 'E/vE0nN?  
template < typename T > m"B)%?C#  
struct   ref < T &> l8n}&zX  
  { Z%*_kk  
typedef T & reference; |?c v5l7E  
} ; |TOz{  
!_+LmBd G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AJRfl%3  
Z`fm;7NiVG  
template < typename T > NT~L=x sY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W\{gBjfE  
  { Hv>C#U  
  return l(t) = r(t); t I9$m[  
} 5S PGv}if  
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。 wW4/]soM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e+"r L]  
opz.kP[e,  
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 H6<\7W89y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cw 3JSz9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jWb;Xk4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -I1Ne^DZn4  
最后的布局是: Pnb?NVP!^9  
                Add ~+VIELU<%  
              /   \ (r cH\   
            Divide   5 &~ g||rq  
            /   \ l?_Iu_Qp  
          _1     3 saOXbt(&  
似乎一切都解决了?不。 ;0V{^  
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。 XVi?- /2  
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。 X*F#=.lh  
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: W M/pP?||  
I;`)1   
template < typename Right >  ]A;zY%>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4ze-N8<[  
Right & rt) const =K#D^c~  
  { mA5xke_)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^s25z=^t  
} JLT ^0wBB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rj"oz"  
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。 _20nOg`o  
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。 #vJDb |z  
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。 [wAI;=.  
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。 "}PaMR]  
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? D_,}lsrb  
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: 6xSdA;<+]  
`gq@LP"o  
template < class Action > 3_(fisvx  
class picker : public Action qw[)$icP  
  { [Q,E( s  
public : hV_eb6aj}P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #$(F&>pj  
  // all the operator overloaded s OD>mc#%Y  
} ; _yT Gv-  
 \p"`!n  
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。 b_*Y5"(*  
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: e:IUO1#  
R;6(2bTN6  
template < typename Right > 6\(wU?m'/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %s~MfK.k  
  { MyZ@I7Fb,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZbJzf]y:6  
} XGZ1a/x;s  
XW6Ewrm=vT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U/E M(y  
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。 S?nXpYr  
uzL)qH$b  
template < typename T >   struct picker_maker nG&= $7x^  
  { ;5 cg<~t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t^. U<M  
} ; <!^wGN$f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^- T!(P:  
  { IbQ3*  
typedef picker < T > result; MWGW[V;  
} ; Q9)/INh  
,qJ/Jt$A  
下面总的结构就有了:  ^G{3x  
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。 gq`gitu0  
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。 xd\k;nq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w> `3{MTQ  
至此链式操作完美实现。 j{EN %  
vINm2%*zJ  
$trvNbco  
七. 问题3 l)`bm/k]V  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y4s]*?Wz  
1]#qxjZ~  
template < typename T1, typename T2 > ]O s!=rt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ),5^bl/  
  { <R>qOX8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tF SO"  
} %..{c#V  
LBT{I)-K  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R[5*]$(b  
A:F*Y%ZW  
template < typename T1, typename T2 > # )-Kf  
struct result_2 6sBS;+C  
  { aoQK.7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m\|I.BUG  
} ; EY;C5P4  
yWsV !Ub  
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? |Vc8W0~0  
这个差事就留给了holder自己。 &Cp)\`[y  
    x/47e8/  
! %r5  
template < int Order > x2+%.$'  
class holder; HMJx[ yD  
template <> Z8tQ#Pu{  
class holder < 1 > :9q=o|T6D  
  { #4_'%~-e  
public : zb Z0BD7e  
template < typename T > =@;uDu:Q  
  struct result_1 =ZjF5,@  
  { k$?zh$  
  typedef T & result; 8r(S=dA  
} ; c?5e|dZz  
template < typename T1, typename T2 > L=ZKY  
  struct result_2 K.G}*uy  
  { F`-|@k  
  typedef T1 & result; cf?*6q?n  
} ; ;1^_ .3  
template < typename T > eZR{M\Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w+ gA3Dg  
  { Y s[JxP  
  return (T & )r; 74ma   
} +{N LziO  
template < typename T1, typename T2 > =xScHy{$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B ?96d'A  
  { Alaq![7MDP  
  return (T1 & )r1; (D F{l?4x-  
} Rok` }t  
} ; 4ihv|%@  
LL@VR#n"V  
template <> J4!Om&\@  
class holder < 2 > E]V:@/(M'  
  { 6f/>o$  
public : |k3ZdM  
template < typename T > ;=>4 '$8  
  struct result_1 wND0KiwH  
  { T :IKyb  
  typedef T & result; -Wc'k 2oU  
} ; AGkk|`  
template < typename T1, typename T2 > p6u"$)wt  
  struct result_2 Tq[=&J  
  { 8xzEbRNJ)  
  typedef T2 & result; SbU=Lkx#  
} ; YpMQY-n  
template < typename T > &NiDv   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Dz;^'   
  { TcA+ov>TD  
  return (T & )r; Y,z15i3j?  
} pB;)H ii\  
template < typename T1, typename T2 > .dwb@$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6T0[ ~@g5  
  { 9MA/nybI  
  return (T2 & )r2; Q`}1 B   
} 52K_kB5  
} ; +[M5x[[$  
;|&Ak_I2G  
YFgQ!\&59  
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> >。 *.4;7#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R}7>*&S:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 289teU  
FC+K2Yf1=0  
return l(i, j) = r(i, j); ~Q%C>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #?L%M  
:[P>e ox  
  return ( int & )i; {` Bgxejf  
  return ( int & )j;  N)G.^9  
最后执行i = j; \tE2@  
可见,参数被正确的选择了。 n}X)a-=  
9^l_\:4  
8 &:  *<  
9v&{; %U  
4L\bT;dQ|.  
八. 中期总结 $$`E@\5P  
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: i2`i5&*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "mr;|$Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i3g;B?54  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9NLO{kN  
{FyGh */  
](c[D9I!8  
SOQm>\U'i  
8 St`,Tq)  
+Z[(s!  
九. 简化 /~*U'.V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 aY7kl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P [-2^1P"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 5\/h3 i"I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rSDS9Vf(  
  +-*/&|^等 c-8Pc ]+g  
2. 返回引用。 LQ pUyqR  
  =,各种复合赋值等 *+TIF"|1  
3. 返回固定类型。 U&#1qRm\h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +*-u_L\'  
4. 原样返回。 Q?rb(u(  
  operator, x"0*U9f  
5. 返回解引用的类型。 wQiRj.  
  operator*(单目) Z[:fqvXQ  
6. 返回地址。 s8iJl+Jm  
  operator&(单目) (5Q,d [B  
7. 下表访问返回类型。 |mvy@hm  
  operator[] Q)x`'[3"7W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^pA|ubZ  
  operator<<和operator>> tkU"/$Vi\  
QHnk@ R!  
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。 ?h4-D:!$L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vQCRs!A  
"QA <5P  
template < typename Left > u (V4KUk  
struct value_return >i=^Mh-bm  
  { ?z>ZsD  
template < typename T > 1!<k-vt  
  struct result_1 }.w@. S"  
  { Q- 78B'!=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7KU/ 1l9$9  
} ; e(E6 t_  
3Tv;<hF  
template < typename T1, typename T2 > X?5M)MP+I  
  struct result_2 1MV\Jm  
  { ilL] pU-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A`2l;MW  
} ; @A6 P[r  
} ; X& EcQ  
o(5Xj$Z  
JJlwzH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^Z]1Z  
$'!r/jV  
下面我们来剥离functor中的operator() Z'iXuI49  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bgs3sM9  
}I_/>58  
return l(t) op r(t) `ZL~k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;\yY*  
return op l(t) > E;`;b  
return op l(t1, t2) Wi]Mp7b  
return l(t) op ]0<T,m Z  
return l(t1, t2) op cd,)GF  
return l(t)[r(t)] s\g"~2+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gd3~R+Kd  
`ro~l_U;A  
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: rxtp?|v9  
单目: return f(l(t), r(t)); r<4FF=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +BcJHNIB  
双目: return f(l(t)); v#i,pBj  
return f(l(t1, t2)); 2OFrv=F  
下面就是f的实现,以operator/为例 .} <$2.  
 J5 PXmL  
struct meta_divide  boAu  
  { NFpR jC?  
template < typename T1, typename T2 > ~*R"WiDtI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b#cXn4<3D  
  { _hlLM,p  
  return t1 / t2; e glcf z%  
} A+i|zo5p=k  
} ; :/'2@M  
3n-~+2l  
这个工作可以让宏来做: 9fR`un)f}  
1+6)0 OH{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3}{od$3G  
template < typename T1, typename T2 > \ Yg@k +  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R<aF;Rvb5  
以后可以直接用 ]H8,}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j8kax/*[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 MzLnD D^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &t1?=F,]  
A}KRXkB  
e\%emp->  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 / *=1hF  
M]PH1 2Ob  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W9>q1  
class unary_op : public Rettype L h"K"Uv  
  { YI!ecx%/4  
    Left l; & yFS  
public :  meQ>mW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }& ;49k  
(izGF;N+  
template < typename T > r(9#kLXg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 92g#QZs&W  
      { ?g*#l d()  
      return FuncType::execute(l(t)); 3B|?{U~  
    } s"5f5Cn/Wh  
Xk=bb267  
    template < typename T1, typename T2 > ]A)`I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kGbtZ} W  
      { d%tF~|#A%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K^0cL%dB  
    } KICy! "af  
} ; aq/'2U 7  
tHgn-Dhzr  
y ;W|)  
同样还可以申明一个binary_op T;/Y/Fd  
?`R;ZT)U-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LJ7Qwh_",  
class binary_op : public Rettype 3 D<s #  
  { dd4g?):  
    Left l; Z6@W)QX  
Right r; 'r_{T=  
public : O/EI8Qvm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IK~'ke  
!bEy~.  
template < typename T > a(>oQG8F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -90qG"@  
      { I75>$"$<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *N5cC#5`=  
    } + ;u<tA  
)+ }\NCFh  
    template < typename T1, typename T2 > D*!p8J8Ku  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <)01]lKH  
      { *xY}?vSs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %-C   
    } pRS+vV3  
} ; @ 63Uk2{W>  
aH6{_eY  
Imi;EHW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 d&mSoPf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 " sh%8 <N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9X<o8^V  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 a "*DJ&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |8,|>EyqK  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J,@SSmJ`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "[W${q+0x  
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) s^:8bFn9$  
下面是修改过的unary_op Z x&gr|)}  
0K/?8[#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > alu3CE  
class unary_op Q4;eN w  
  { >^mNIfdE^=  
Left l; !ho~@sc{W  
  ,+`1/  
public : IK#W80y  
"`Y.N$M`k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~fL:pVp  
(J!FW(Ma|=  
template < typename T > Mf [v7\  
  struct result_1 '9O4$s1  
  { u~kfz*hz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (sX=#<B%  
} ; & w%%{lM  
RY8Ot2DWi  
template < typename T1, typename T2 > 46U?aHKW@|  
  struct result_2 "M e)'  
  { k 4|*t}o7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G's >0  
} ; SRL`!  
sfLH[Q?  
template < typename T1, typename T2 > 3awh>1N2 W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jkz .qo-%  
  { :)/%*<vq,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?9jl8r>  
} `$V7AqX(  
V4c$V]7  
template < typename T > cRt[{ HE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )"Ef* /+  
  { kJ^)7_3  
  return OpClass::execute(lt(t)); mM*jdm(!  
} cT8b$P5w  
R4xoc;b  
} ; rLt`=bl&&U  
ED9uKp<Wbv  
rgth2y]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _oOE MQb  
好啦,现在才真正完美了。 9wR-0E )  
现在在picker里面就可以这么添加了: vkFfHzR$  
Ww(($e!  
template < typename Right > @|yRo8|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ']'H8Y-M  
  { ZHA6BVVT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .QwwGm  
} g~zz[F 8U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 z&a%_ ]Q*  
hYm$Sx(=  
] qT\z<}  
N#C"@,}Y  
eVRFb#EU0e  
十. bind -K+" :kiS  
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。 eh`sfH  
先来分析一下一段例子 @y )'h]d  
r3OTU$t?  
Gp}:U>V)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x2@Q5|a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RPb/U8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Vfm (K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &`` dI,NC  
我们来写个简单的。 #Y)Gos  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z^Y_+)=s  
对于函数对象类的版本: +4[L_  
#2N']VP  
template < typename Func > o6{[7jI  
struct functor_trait {Q/XV=  
  { ZS\ jbii8  
typedef typename Func::result_type result_type; K YSyz)M}  
} ; BQ&G7V  
对于无参数函数的版本: u!NY@$Wc  
|nfFI  
template < typename Ret > H@!\?5I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B,`B!rU  
  { ]{tnNr>mv  
typedef Ret result_type; AsBep  
} ; 94 2(a  
对于单参数函数的版本: Ww8C}2g3  
5C03)Go3Z  
template < typename Ret, typename V1 > w!~%v #  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2(_+PQ6C=  
  { b< ]--\  
typedef Ret result_type; ^|h5*Tb  
} ; F*&A=@/3  
对于双参数函数的版本: UIhU[f]  
Equj[yw%@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /h)_Q;35S;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fpCkT[&m  
  { } Mh@%2$  
typedef Ret result_type; L|O'X4"&_  
} ; %/b3G*$W  
等等。。。 _;o)MTw|'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cc LTA  
O$'BJKj-4  
template < typename Func > ?*2DR:o>@  
struct func_return v'x)AbbC  
  { ^lF'KW$  
template < typename T > s7x&x;-  
  struct result_1 <=]wh|D  
  { 0nz=whS{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U"Gg ,  
} ; HnDz4eD  
i_ha^mq3  
template < typename T1, typename T2 > 4#pn ]  
  struct result_2 wi7a_^{  
  { 3^ct;gz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %kod31X3<  
} ; xJ/<G$LNJ0  
} ; 5PaOa8=2f  
`y1ne x-0  
jFa{h!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '<Nhq_u{  
TFIP>$*_C  
template < typename Func, typename aPicker > (?9@nS  
class binder_1 })I_@\q  
  { Z6.0X{6nA  
Func fn; .?16w`Y  
aPicker pk; X:aLed_{f  
public : {_ &*"bK  
m|:O:<  
template < typename T > V^n?0^o  
  struct result_1 0^5*@vt  
  { 75u5zD   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4Nz@s^9  
} ; -?m"+mUP  
[Pn(d[$z  
template < typename T1, typename T2 > \!+sL JP  
  struct result_2 x WZ87  
  { tWBfIHiha  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y|*a,H"_  
} ; OGDCC/  
MF7q*f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5Op|="W.  
OKXELP  
template < typename T > 6c[&[L%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b7thu5  
  { |OgtAI9  
  return fn(pk(t)); >I9w|z FA  
} *,hg+?lZ  
template < typename T1, typename T2 > `R9}.?7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Zpg,KOT  
  { ,*y\b|<j  
  return fn(pk(t1, t2)); ~9[^abz  
} RDX$Wy$@L  
} ; E%B:6  
;x]CaG)f  
K\bA[5+N  
一目了然不是么? ,Pq@{i#  
最后实现bind 6~:eO(pK l  
5$Q}Zxh  
kjS9?>i  
template < typename Func, typename aPicker > XL10W ^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !foiGZ3g  
  { DlD;rL=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m2i'$^a#  
} iSiez'  
_4Ciai2Ql  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c.<bz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 l r16*2.  
G_5uO58  
十一. phoenix ;ui=7[ Us  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &l&B[s6[  
R#K,/b%SV  
for_each(v.begin(), v.end(), C0 RnBu  
( `$fKS24u  
do_ WbIf)\  
[ ^]{)gk8P~2  
  cout << _1 <<   " , " []\=(Uc;  
] dKG2f  
.while_( -- _1), lRy^Wp  
cout << var( " \n " ) /=+y[y3`  
) 53g(:eB  
); ` oPUf!  
%^zGM^PD  
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: IP#?$X  
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 u0s25JY.%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,MmX(O0  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  D|8Pe{`  
%o4d(C B  
$,s"c(pv[,  
template < typename Cond, typename Actor > [v,Y-}wQ)  
class do_while t'7A-K=k3  
  { vrGx<0$  
Cond cd; rAuv`.qEV  
Actor act; r_p4pxs  
public : 9i8 ~  
template < typename T > 7uI~Xo ?N  
  struct result_1 y} .?`/Q#  
  { +nOa&d\  
  typedef int result_type; bb@3%r|_<  
} ; [k<w'n*  
JSCZX:5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;7 F'xz"  
Klv~#9Si  
template < typename T > JX $vz*KF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qf$3!O}G  
  { 1( nK|  
  do oh @|*RU  
    { #mFY?Zp)  
  act(t); YXFUZ9a#e  
  } axpn*(yE  
  while (cd(t)); ,cF $_7M  
  return   0 ; JvI6+[  
} 'Cq)/}0  
} ; C7hJE -  
>EJ`Z7E6  
"QV?C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZD`9Ez)5  
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。 (Y[q2b  
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。 ;_TPJy  
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。 vIK+18v7  
下面就是产生这个functor的类: 7)FI_uW  
Y/Dah*  
Ln3<r&&Jz  
template < typename Actor > |B` mWZ'"  
class do_while_actor :wR aB7  
  { YU (|i}b  
Actor act; V\=QAN^  
public : HUuZ7jJwf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3<:m;F*#  
)e|n7|} $  
template < typename Cond > w~lxWgaY7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aR@s. ll  
} ; o;^k"bo6   
wq6.:8Or-]  
[<!4 a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XW2{I.:in>  
最后,是那个do_ Dau'VtzN  
Bq# l8u  
exfJm'R?n  
class do_while_invoker )r +o51gp  
  { q'zV9  
public : ! ,v!7I  
template < typename Actor > FKVf_Ncf%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A2xfNY<  
  { e ab_"W   
  return do_while_actor < Actor > (act); c c^I9g~  
} U5f<4I  
} do_; :}[RDF?  
9D+B~8[SQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Rv^ \o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +Vsd%AnN"l  
最后来说说怎么处理break和continue fMSB  
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。 :"utFBO  
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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