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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S|`o]?nc>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 omBoo5e  
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, "a U aotx  
6~w@PRy  
Q$@I"V&G.  
#4 pB@_  
  class filler B_m8{44zM  
  { NHZz _a=  
public : !d0kV,F:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V33T+P~j  
} ; WEi2=3dV  
Hja3a{LH  
5]Y?m'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]3.;PWa:  
wD'SPk5S?  
j+  0I-p  
b}TS0+TF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ckE-",G  
?+}_1x`  
y/ ef>ZZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U|Ta4W`k\  
*wB1,U{  
n8ZZ#}Nhg  
QX'qyojxN  
二. 战前分析 Fyatd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6zuTQ^pz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ={@6{-tl  
K^<BW(s  
Q:d]imw!O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?QdWrE_  
  /* --------------------------------------------- */ Uf;^%*P4  
vector < int *> vp( 10 ); R|87%&6']  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K} X&AJ5A  
/* --------------------------------------------- */ =R$u[~Xl2X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }l} Bo.C  
/* --------------------------------------------- */ t)$:0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^Q?  
  /* --------------------------------------------- */ _H7x9 y=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); EaY?aAuS:  
/* --------------------------------------------- */ 6) [H?Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l L@XM2"  
^KT Y?  
O:{~urV  
rlSeu5X6  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~ =2PU$u  
1._1, _2是什么? x@;m8z0  
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。 Pw`8Wj  
2._1 = 1是在做什么? yZU6xY  
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。 6H WE~`ok6  
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。 `% "\@<  
#r~# I}U  
( 2E\p  
三. 动工 '/p/8V.O.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .:%0E`E  
Zaf:fsj>  
jZkcBIK2  
a P@N)"  
template < typename T > [uN? ~lp\%  
class assignment =Toy Zm\  
  { q01wbO3-"  
T value; h_3E)jc  
public : fW1CFRHH  
assignment( const T & v) : value(v) {} ! Y~FLA_  
template < typename T2 > K)|G0n*qS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U@)eTHv}6  
} ; i^Y+?Sx  
CXx*_@}MU  
\\H}`0m:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '"/=f\)u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !6O(-S2A  
.glA gt  
;) z:fToh  
Y0dEH^I  
  class holder x,@B(9No  
  { Q%f^)HZGR  
public : nuMD!qu!nZ  
template < typename T > g63(E,;;J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /cQueUME`  
  { _P 3G  
  return assignment < T > (t); ND#Yen ye  
} -[9JJ/7y  
} ; 1POmP&fI(  
}"P|`"WW  
b)5uf'?-  
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: P90yI  
BWv^ zi  
  static holder _1; 7p16Hv7y~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IT7wT+  
J~ zUp(>K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); */^q{PsN  
而不用手动写一个函数对象。 ;dtA4:IRZ4  
%XoiVlT@:  
{{D)YldtA  
bL+_j}{:N  
四. 问题分析 U} e!Wjrc  
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。 #64-~NVL_  
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。 I7vz+>Jr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  v zs)[AD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =9boya,>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "ESwA  
bz2ztH9 n  
五. 问题1:一致性 i$:*Pb3mV  
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?| ;!mzyb*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L:pYn_  
qYjce]c  
struct holder 2W96Zju\  
  { HV!m8k=6  
  // JPc+rfF  
  template < typename T > $%CF8\0  
T &   operator ()( const T & r) const +\c5]`  
  { k}kQI~S9  
  return (T & )r; ?FeYN+qR  
} G%AbC"  
} ; 7u S~MW  
0w \zLU  
这样的话assignment也必须相应改动: 7Oa#c<2]  
Pg0x/X{t  
template < typename Left, typename Right > QQ*hCyw!  
class assignment vv3* j&I  
  { 0d"[l@UU0  
Left l; 7$vYo _  
Right r; \FbvHr,  
public : ?qLFaFt/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yq0| J  
template < typename T2 > * 8yAG]z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jk; clwyz/  
} ; +,T RfP Fb  
@uqd.Q  
同时,holder的operator=也需要改动: ?wiC Q6*$  
(cAIvgI  
template < typename T > h5{'Q$Erl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1MP~dRZ$  
  { MSQEO4ge  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VgG0VM  
} /og=IF2:  
W#4 7h7M  
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。 @;zl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \ =?a/  
fNli  
return l(rhs) = r; Xtq_y'I  
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。 l6T-}h:=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pXT4)JDpc  
^pAAzr"hv  
template < typename Tp > E"\<s3  
class constant_t B4c]}r+  
  { {7"Q\  
  const Tp t; n/;WxnnQ  
public : ]_mb7X>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =r?hg GWe  
template < typename T > | C;=-|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AW%#O\N  
  { ?>D+ge  
  return t; (Du@ S  
} Zw 26  
} ; IXMop7~  
~rE|%o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LvH 4{B  
下面就可以修改holder的operator=了 =\&;Fi]  
=V, mtT  
template < typename T > DbBcQ%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~9a<0Mc?  
  { I+%[d^,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x*/t yZg6  
} [64:4/<}  
Sxt"B  
同时也要修改assignment的operator() 7{e  4c  
fIx+IL s  
template < typename T2 > 4x=v?g&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %B2'~|g  
现在代码看起来就很一致了。 $-OA'QwB]  
|B?m,U$A!  
六. 问题2:链式操作 APn|\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m)ky*"(  
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。 :[p}  
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。 XV7Ex\D*  
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。 #px+;k 5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VZp5)-!\  
!_]Y~[  
template < typename T > d\&U*=  
struct result_1 /kZebNf6H  
  { SB;&GHq"n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4M=]wR;  
} ; 7X`g,b!  
IA fc T!{  
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: FZ{h?#2?  
4qb/da E:Z  
template < typename T > L4@K~8j7  
struct   ref J|W<;  
  { L\6M^r >  
typedef T & reference; px A?  
} ; A9KET$i@v  
template < typename T > .Yamc#A-  
struct   ref < T &> m<<+  
  { ?(@ 7r_j  
typedef T & reference; 6+:iy'-  
} ; ~dyTVJ$  
bbDZ#DK"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8 `v-<J  
]{;gw<T  
template < typename T > wm+};L&_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k%]3vRo<  
  { iQ0KfoG?U  
  return l(t) = r(t); *^pR%E .  
} w49t9~  
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。  g T6z9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &pxg. 3  
J@/kIrx  
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 [7:,?$tC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XnH05LQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3p$?,0ELH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i7CX65&b  
最后的布局是: u%GEqruo[  
                Add m;$ b'pT  
              /   \ ,5P0S0*{  
            Divide   5 [CTnXb  
            /   \ /m!BY}4W  
          _1     3 #JqB ;'\  
似乎一切都解决了?不。 xS5vbJ  
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。 K6)Gc%:`  
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。 vRTkgH#4l  
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: &Gc9VF]o  
(fhb0i-  
template < typename Right > "syI#U{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _f7 9wx\B  
Right & rt) const "-E\[@/  
  { &.F4 b~A7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h! ,v/7=  
} 4XL^D~V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b35fs]}u-6  
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。 #]-SJWf3  
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。 f'F?MINJP  
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。 p0]=QH  
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。 mwO6g~@ `  
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? ^23~ZHu  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m%0p\Y-/  
I<DL=V  
template < class Action > 7:e{;iG  
class picker : public Action b8H{8{wi|  
  { 5G}?fSQ>  
public : Q1lyj7c#x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V~qNyOtA]  
  // all the operator overloaded ~ \r*  
} ; HGl|-nW>  
TbMW|0 #w  
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<wKTkn  
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: hy9\57_#  
1l9 G[o *  
template < typename Right > Oz.HH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EX*HiZU>  
  { 4a&RYx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2bz2KB5>  
} ??5Q)Erm1  
J @`1TU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pt?bWyKG  
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。 > [)7U _|p  
UB@Rs|)  
template < typename T >   struct picker_maker />C^WQI^  
  { zE*li`@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K&u_R  
} ; 1pVS&0W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5; C|  
  { 5#6|j?_a  
typedef picker < T > result; :x3QRF  
} ; t}_r]E,{u  
cx,+k]9D  
下面总的结构就有了: 39c2pV[  
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。 *YI98  
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。 yHYsZ,GE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #Bze,?@  
至此链式操作完美实现。 I]|Pq  
oE @a'*.\  
3l]lwV  
七. 问题3 'B$yo]  
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。 &/Z /Y ]  
J[&@PUy  
template < typename T1, typename T2 > a"1t-x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'flJ5]  
  { je\Ph5"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 85= )lu  
} rCEyQ)R_}  
!"AvY y9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h#I>M`|  
$V;i '(&7  
template < typename T1, typename T2 > 4IK( 7  
struct result_2 lM`2sy  
  { 2g `o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]2A^1Del  
} ; ;7*[Bcj.  
>fG3K`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6{K,c@VFd  
这个差事就留给了holder自己。 _`$qBw.Nx  
    U)TUOwF  
299H$$WS,Z  
template < int Order > !vi> U|rh  
class holder; q_lKKzA  
template <> Q>qUk@  
class holder < 1 > t|?ez4/{z  
  { j a[Et/r  
public : @/~omg}R  
template < typename T > r wL`Czs  
  struct result_1 1dY}\Sp  
  { PN%zIkbo  
  typedef T & result; ^S<Y>Nm]  
} ; ho{*Cjv  
template < typename T1, typename T2 > DPY}?dC  
  struct result_2 YRk(u7:0  
  { D>r&}6<  
  typedef T1 & result; &A/]pi-\  
} ; <\ y@*fg+  
template < typename T > ,]C;sN%~}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0|qAxR-  
  { G&SB-  
  return (T & )r; x^qVw5{n  
} ;<Sd~M4f  
template < typename T1, typename T2 > )6MfRw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?PxP% $hS  
  { )CYGQMK  
  return (T1 & )r1; w_c"@CjkE  
} X56q-|  
} ; wo}H'Q}Hj  
}v;V=%N+v  
template <> ~G p [_ %K  
class holder < 2 > .<?GS{6 N  
  { yF:1( 4  
public : 0 JS?;fk  
template < typename T > bRDYGuC  
  struct result_1 e ,'_xV  
  { E`JI>7  
  typedef T & result; TprTWod2]t  
} ; M.D1XX 1/  
template < typename T1, typename T2 > 1nM  #kJ"  
  struct result_2 ldcqe$7,  
  { 68|E9^`l  
  typedef T2 & result; S\EyCi+  
} ; f%JIp#B  
template < typename T > ITQA0PI SL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w(Ovr`o?9t  
  { )}R0Y=e  
  return (T & )r; %`r$g[<G  
} y1D L,%j  
template < typename T1, typename T2 > B IEO,W|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +480 l}  
  { g axsv[W>^  
  return (T2 & )r2; ja'T+!k  
} ,,.QfUj/&  
} ; 6- YU[HF  
ZoqZap6e  
]%SH>  
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> >。 (Rh,,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SR hiQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yzn%<H~  
G Vr1`l  
return l(i, j) = r(i, j); TqQB@-!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8nqG<!,q  
s[*rzoA  
  return ( int & )i; 539>WyG5  
  return ( int & )j; Es`Px_k  
最后执行i = j; s) t@ol  
可见,参数被正确的选择了。 M?49TOQA  
;d$rdFA_  
qq`4<0I>  
?<,l3pwqa  
A2FYBM`Q&D  
八. 中期总结 h4}84}5d  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X`/k)N>l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3*bU6$|5FP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qZh/IW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aK~8B_5k8  
8`{:MkXP  
aKDKmHd  
;1=1:S8  
xa*hi87L*  
r<EY]f^`u  
九. 简化 R^fPIv`q  
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。 ]0OR_'?,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cZ*@$%_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Hio0HL-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M0"_^?  
  +-*/&|^等 :,7hWs  
2. 返回引用。 kH1~k,|\&K  
  =,各种复合赋值等 w.o@7|B1N  
3. 返回固定类型。 DfD&)tsMQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]5cT cX;Z#  
4. 原样返回。 UDFDJm$  
  operator, Qel9G($=  
5. 返回解引用的类型。 LOYk9m  
  operator*(单目) (mB&m@-N  
6. 返回地址。 }>|s=uGW  
  operator&(单目) =XQ%t @z0  
7. 下表访问返回类型。 DCa^ u'f  
  operator[] Gz0]}]A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y.k~Y0  
  operator<<和operator>> G_JA-@i%  
q i;1L Kc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >:!5*E5?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pki%vRY  
.{^5X)  
template < typename Left > 9FR5Jw>t  
struct value_return HiFUv>,u  
  { !< ";cw(q  
template < typename T > Zx@a/jLO[n  
  struct result_1 D_7,m%Z:  
  { q2j{tP#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l)\! .X  
} ; w9imKVry  
xo&_bMO  
template < typename T1, typename T2 > =nS3p6>rZ  
  struct result_2 `w Vyb>T  
  { @.l@\4m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aXYY:;  
} ; xCTML!H  
} ; !pW0qX\1n  
/~?*=}c^m  
cI*;k.KU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Fxz"DZY6  
[q -h|m  
下面我们来剥离functor中的operator() " 8MF_Gu):  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \b x$i*  
~0$&3a<n1  
return l(t) op r(t) oc`H}Wvn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3 0H?KAV  
return op l(t) 0e4{{zQx  
return op l(t1, t2) Q &JUt(  
return l(t) op +<C!U'  
return l(t1, t2) op H{wl% G  
return l(t)[r(t)] TeM|:o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p5iuYHKk?  
.q>iXE_c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &8lZNv8;(p  
单目: return f(l(t), r(t)); 8ib:FF(= u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S1_RjMbYM  
双目: return f(l(t)); MTn{d  
return f(l(t1, t2)); sgFEK[w.y  
下面就是f的实现,以operator/为例 y6a3t G  
?@86P|19  
struct meta_divide @ 6vIap|  
  { 1qA;/-Zr<o  
template < typename T1, typename T2 > 2+XA X:YD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WyiQoN'q  
  { 5H^ (2w  
  return t1 / t2; ~"!fP3"e  
} gbA_DZ  
} ; > (<f 0  
L4W5EO$  
这个工作可以让宏来做: tw@X> G1z  
1% `Rs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "tK=+f`NM  
template < typename T1, typename T2 > \ jH:[2N?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h?U O&(  
以后可以直接用 / ;$[E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @6.vKCSE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~xTt204S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KI.hy2?e  
d'> x(Yi  
4xj4=C~i  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xE}>,O|'q  
?Bmb' 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > | -H& o]  
class unary_op : public Rettype lOp`m8_=  
  { !G|@6W`  
    Left l; 7yQ4*UB  
public : l]SX@zTb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z$sGv19pB  
EqiY\/S  
template < typename T > xIn:ZKJ'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !,PWb3S  
      { LP=)~K<  
      return FuncType::execute(l(t)); J}t%p(mb  
    } b.938#3,  
vDvFL<`vmD  
    template < typename T1, typename T2 > =(^3}x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j<$2hiI/?&  
      { 2an f$^[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2mU.7!g)  
    } B5QFK  
} ; d;>QhoiL  
lhJ'bYI  
-\MG}5?!  
同样还可以申明一个binary_op $cg cX  
=~gvZV-<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y/oHu@ _  
class binary_op : public Rettype wC*X4 '  
  { '"Nr,vQo  
    Left l; ^J{:x  
Right r; pfPz8L.7  
public : E-FUlOG&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ry]l.@o;  
(m$Y<{)2  
template < typename T > +7a6*;\ y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rb;'O89Hj@  
      { n"8Yv~v*2j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SrJE_~i  
    } )%]J>&/0J  
CN ?gq^  
    template < typename T1, typename T2 > XP}<N&j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =MWHJ'3-/  
      { >Gu M]qn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `@%LzeGz  
    } 'fW-Y!k%  
} ; HKeK<V  
06jQE2z2R  
&3&HY:yF  
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 MOC/KNb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {)Xy%QV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Xc.`-J~Il  
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。 afk>+4q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zeRyL3fnmb  
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。。。 yQrD9*t&g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZC8wA;!z^  
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) DNi+"[~&P  
下面是修改过的unary_op !m$jk2<  
#E]59_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Va8&Z  
class unary_op !9x}  
  { JtZ7ti  
Left l; JI5Dy>u:  
  V8(-  
public : =H~j,K  
P;*(hY5&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w =KPT''!  
QW"! (`K  
template < typename T > I:.s_8mH}  
  struct result_1 Pc9H0\+Xk  
  { @PU [:;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n`KY9[0U=  
} ; SAz   
F}zDfY\-  
template < typename T1, typename T2 > 8ipez/  
  struct result_2 ?# fQ~ s  
  { bZ6+,J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > P)w?:k  
} ; ?4B`9<j8%  
,vDbp?)'U  
template < typename T1, typename T2 > s@C}P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %3 rP `A  
  { qWw=8Bq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `x|?&Ytmf9  
} P*o9a  
j39wA~ K  
template < typename T > qb4z T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2?x4vI np;  
  { h$*!8=M  
  return OpClass::execute(lt(t)); W4N{S.#!  
} u4j5w  
l^qI, M  
} ; $u.z*b_yy  
+d>IHpt  
a =QCp4^  
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 $^ P0F9~0  
好啦,现在才真正完美了。 #`IN`m|  
现在在picker里面就可以这么添加了: c|%6e(g"L  
A's{j7  
template < typename Right > SdWV3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G2Zer=rC  
  { nlYNN/@"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +0~YP*I`/  
} c:0L+OF}xY  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;fJ.8C  
yw!{MO  
Z7#+pPt!  
6-I'>\U~  
P%6~&woF  
十. bind ;I*o@x_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M{\I8oOg  
先来分析一下一段例子 J1vR5wbu  
sRW<me;  
+:f"Y0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =WLY6)]A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G3 m Z($y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <[phnU^ 8  
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。 <[v[ci  
我们来写个简单的。 g\U-VZ6;p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =I4lL]>  
对于函数对象类的版本: ZoeD:xnh[  
;*N5Y}?j'  
template < typename Func > qLCR] _*  
struct functor_trait SKtrtm  
  { =vPj%oLp'a  
typedef typename Func::result_type result_type; : +u]S2u{  
} ; j+!v}*I![  
对于无参数函数的版本: @7u0v  
pw#-_  
template < typename Ret > >sF)Bo Lc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9$Y=orpWxr  
  { 0%B/,/PxD  
typedef Ret result_type; 9^x> 3Bo  
} ; [?gP;,  
对于单参数函数的版本: B:<VA=  
5^cCY'I  
template < typename Ret, typename V1 > wq{hF<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;|RTx  
  { Q/?$x*\>  
typedef Ret result_type; -/4P3SG/  
} ; Kq!3wb;  
对于双参数函数的版本: }b}m3i1  
jCY %|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :]"V-1#}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gIfh3D=yX  
  {  k'YTpO  
typedef Ret result_type; 3R/bz0 V>  
} ; [ )F<V!  
等等。。。 [;N'=]`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lYIH/:T  
TvM~y\s  
template < typename Func > 2eogY#  
struct func_return [Pp'Ye~K@c  
  { k+ /6$pI  
template < typename T > 46x'I(  
  struct result_1 yauvXosX  
  { LD?sh"?b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @iiT<  
} ; _aphkeqd  
xk5 ]^yDp  
template < typename T1, typename T2 > jdN` mosJ  
  struct result_2 YUb_y^B^  
  { T|$H#n}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;a/E42eN;  
} ; :0/ 7,i  
} ; #4:?gfIj  
o-\[,}T)M  
A,]h),b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l{9Y  
Wqnc{oq |$  
template < typename Func, typename aPicker > x;S @bY  
class binder_1 S/ *E,))m  
  { gUlo]!$  
Func fn; aXVFc5C\  
aPicker pk; Qrv<lE1V;  
public : t1".0  
baasGa3}s  
template < typename T > kstIgcI  
  struct result_1 hgmCRC  
  { .`lCWeHN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J,hCvm  
} ; mw!F{pw  
PCvWS.{  
template < typename T1, typename T2 > ! if   
  struct result_2 pmM9,6P4@  
  { !1k_PY5)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F2WKd1U  
} ; W!X@  
|4JEU3\$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4 5e~6",  
sB</DS  
template < typename T > 7/H)Az@i45  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [GR; ?R5  
  { IPk4 ;,  
  return fn(pk(t)); .H|-_~Yx|  
} *|0 -~u%q  
template < typename T1, typename T2 > j.Hf/vi`z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +0&/g&a\R  
  { eDMO]5}Ht  
  return fn(pk(t1, t2)); ]lbuy7xj63  
} M{@(G5  
} ; =(Mch~  
-~0^P,yQ  
hrn+UL:d  
一目了然不是么? P?\6@_ Z  
最后实现bind @- xjfC\d  
]'}L 1r  
)UR7i8]!0  
template < typename Func, typename aPicker > VRMXtQ*1Dm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E.TAbD&5(  
  { ,2q-D&)\Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  &HW9Jn  
} O?2DQY?jT  
+R&gqja  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NJ<F>3  
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。 Q?vlfZR`8  
(e~Nq  
十一. phoenix X, n:,'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6'/ #+,d'  
_U(  
for_each(v.begin(), v.end(), Nc`L;CP  
( Y|n"dMrL  
do_ "[J^YKoF  
[ UfGkTwoo=  
  cout << _1 <<   " , " \~W'v3:W  
] 3n _htgcv  
.while_( -- _1), fu5=k:/c  
cout << var( " \n " ) >Ry01G]_/h  
) *pq\MiD/  
); QV!up^Zso  
2ESo2  
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: >A= f 1DF  
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; {.%s7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RP"kC4~1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aOp\91  
wT@og|M  
icgfB-1|i  
template < typename Cond, typename Actor > l **X^+=$  
class do_while dH!*!r>  
  { U6K|fY N`  
Cond cd; \D4:Nt#  
Actor act; CTb%(<r  
public : ]G\}k  
template < typename T > AH^/V}9H  
  struct result_1 w<#!h6Y=  
  { +[VXs~I q  
  typedef int result_type; Psf#c:*_)  
} ; kmW4:EA%  
Y4-t7UlS;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'DR!9De  
eFgA 8kY)  
template < typename T > 7dWS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,bi^P>X  
  { P0@,fd<  
  do TbU#96"~.  
    { 4 KiY6)  
  act(t); (=0.inZ  
  } XSR 4iu  
  while (cd(t)); V0@=^Bls  
  return   0 ; e+WNk 2  
} }#fbbtd  
} ; ]M=&+c>H~  
aN?zmkPpov  
/: "1Z]@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6Mf0`K  
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。 )7F/O3Tq  
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。 $FVNCFN%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 e ,(mR+a8  
下面就是产生这个functor的类: dPlV>IM$z  
RZLq]8pM  
V gWRW7Se  
template < typename Actor > kP:!/g  
class do_while_actor /m1\iM\  
  { zX[U~.  
Actor act; ';CNGv -  
public : HPl<%%TI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pBHRa?Y5  
x5Bk/e'  
template < typename Cond > SUiOJ[5,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >:-$+I  
} ; (`^1Y3&2  
04ui`-c(  
}2jn[${ pr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i1UsIT  
最后,是那个do_ e'~3oqSvR  
Q ,g\  
dO'(2J8  
class do_while_invoker {: /}NpA$  
  { ?uu*L6  
public : aE8VZ8tvq  
template < typename Actor > Dt@SqX:~Ee  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nn6%9PX_)  
  { kiEa<-]  
  return do_while_actor < Actor > (act); {7[Ox<Ho  
} Jy)/%p~  
} do_; O.? JmE  
rI\FI0zIp_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {}9a6.V;}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YK_ 7ip.a[  
最后来说说怎么处理break和continue 1 MFbQs^  
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。 /ZX }Nc g  
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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