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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !`A]YcQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w1Xe9'$Qb  
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, [P3].#"]M=  
fn~Jc~[G|  
z0jF.ub  
;(F_2&he  
  class filler nlq"OzcH04  
  { Izapx\GK9  
public : R v/=bY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $:RP tG  
} ; 3axbW f3[  
DjMhI_Yu  
]c+HD*  
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: z#( `H6n:  
J)o =0i>*  
<`f~Z|/-_(  
oEuV&m|yX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :L6,=#  
ru#CywK{{;  
7 {n>0@_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @V7HxW7RX  
GyVRe]<>B  
Edp%z"J;C  
,&q Q[i  
二. 战前分析 "!AbH<M;@  
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。 %3@a|#g  
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  |Ok=aV7  
oIJ.Tv@N(  
< %t$0'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V6CRl&ZKO  
  /* --------------------------------------------- */ &^I2NpT  
vector < int *> vp( 10 ); 0ECQ>Ux:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 67{3/(`x  
/* --------------------------------------------- */ -s!cZ3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ng-rvr  
/* --------------------------------------------- */ uto E}U7]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FQgc\-8tm  
  /* --------------------------------------------- */  {ch+G~oS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z~f;5xtI  
/* --------------------------------------------- */ w vQ.9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Rnd.<jz+Y  
%n!7'XF'[  
a9sbB0q-K@  
l2S1?*  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3c|u2Pl  
1._1, _2是什么? m35$4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M,R**z  
2._1 = 1是在做什么? N+#lS7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 YM`I&!n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5i eF8F%  
OngUZMgdb  
^rX5C2}G\D  
三. 动工 }TDoQ]P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C}D\^(nLu.  
VmbfwHRWb  
b;~?a#Z}  
m+LP5S  
template < typename T > +ak<yV1=  
class assignment "/~KB~bB  
  { Tg;1;XM%  
T value; GX@=b6#-  
public : O~bJ<O=?  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6$ \69   
template < typename T2 > ^*@D%U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4*Y`Pn@  
} ; ebTwU]Nb  
UVlXDebl  
ySP%i6!au  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w dpd`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F=9-po  
f8 vWN  
c_Fz?R+f?K  
'X(Sn3  
  class holder )N}.n2Y8W  
  { 0/~20KD{s  
public : a*3h|b<  
template < typename T > bH1MDBb2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v9K=\ j  
  { f$I$A(0P  
  return assignment < T > (t); }u&,;]  
} 8oxYgj&~X  
} ; ~]S%b3>  
tg#d.(  
'6zk> rN  
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: 9'I$8Su  
RkTO5XO  
  static holder _1; M WHzrqCA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZhnRsn9  
FrL ;1zt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #_9Jam%M  
而不用手动写一个函数对象。 mO0a: i!  
I;rh(FMV  
Z-;I,\Y%  
0J5IO|1M  
四. 问题分析 p/4}SU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q?WgGE4>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ELa:yIl0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'ngx\Lr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7a5G,C#QQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UkzLUok]U  
.J fV4!=o  
五. 问题1:一致性 (|t)MnPfY  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {+  @M!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /`H{ n$  
G}N T[  
struct holder bQBYzvd  
  { yh{Wuz=T  
  // VcpN PU6  
  template < typename T > LP:U6 Z  
T &   operator ()( const T & r) const Ew$-,KC[  
  { bG&vCH;}%  
  return (T & )r; c8}jO=/5+  
} nX\Q{R2  
} ; I?#B_R#  
DFN  
这样的话assignment也必须相应改动: EhK~S(r^  
.N~YVul[a*  
template < typename Left, typename Right > H;kk:s'  
class assignment { cMf_qQ  
  { r]yI5 ;  
Left l; YH-+s   
Right r; }&qr"z4  
public : z>9gt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %LZ-i?DL4Q  
template < typename T2 > (rB?@:zN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OJTEvb6nPg  
} ; q%\rj?U_  
j`LvS  
同时,holder的operator=也需要改动: V(6GM+  
u .R   
template < typename T > p({)ZU3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n.tJ-l5[  
  { O9jpt>:kZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o:nh3K/YJ  
} b]XDfe  
D! $4  
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:-W0C:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i48Tb7Rx~n  
~ s# !\Ye  
return l(rhs) = r; le.(KgRS4  
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。 bc ;(2D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >^(Q4eU7!  
3E`poE  
template < typename Tp > |C_sP,W  
class constant_t Tj_~BT  
  { rn"}@5  
  const Tp t; y+K21(z.  
public : <'l;j"&lp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (14J~MDB  
template < typename T > -Ka0B={Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N%" /mcO  
  { Mg^.~8\d e  
  return t; ~G#^kNme  
} BBUXoz  
} ; "F8A:tR  
8"2X 8C8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .p d_SQ~  
下面就可以修改holder的operator=了 L7 f'  
`z]MQdE_w  
template < typename T > 50J"cGs~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q?"-[6[v  
  { XF=GmkO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F G5e{  
} WeqQw?-  
MF%>avRj  
同时也要修改assignment的operator() wD'LX  
SYZS@o  
template < typename T2 > 6yRxb (  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A"` (^#a  
现在代码看起来就很一致了。 i~04P  
ee5QZ,  
六. 问题2:链式操作 8`j;v>2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DGllJ_/Z  
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。 w+Cs=!  
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。 |e#ea~/b  
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。 a}]zwV&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $Y Cy,Ew   
|=CV.Su  
template < typename T > Tr@}  
struct result_1 &:ib>EB03=  
  { wtL_c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?a]u yw,  
} ; j)[ w X  
/92m5p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >kJEa8  
BHW8zY=F  
template < typename T > 2rK<UPIq  
struct   ref _Xn[G>1  
  { Uhz<B #tj  
typedef T & reference; WV'FW)%  
} ; R;*3";+v|:  
template < typename T > ZJxUv {J  
struct   ref < T &> qq+fUfB2:  
  { #sq$i  
typedef T & reference; ^|(w)Sy  
} ; K8l|qe  
-H%806NAX7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i-b++R/WN  
W]UGo,  
template < typename T > m-Uq6_e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yBPaGZ{f  
  { YAIDSZ&l[  
  return l(t) = r(t); GCUzKf&  
} s9wc ZO  
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。 EEaf/D/jt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z5uetS^  
I]]3=?Y  
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 ~7W?W<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lglC1W-q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oXc!JZ^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \S)\~>.`y!  
最后的布局是: @eRR#S  
                Add O/9dPod  
              /   \ 3+<}Hm+  
            Divide   5 dooS|Mq  
            /   \ HXTBxh  
          _1     3 cp0@wC#d  
似乎一切都解决了?不。 u6A ReL 'f  
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。 gp:,DC?(  
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+1nY4? J  
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/`02w"$  
*v[WJ"8@  
template < typename Right > z O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "r!O9X6  
Right & rt) const #7IM#t c@  
  { $!L'ZO1_r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J~6+zBF  
} [2UjY^\;T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :A\8#]3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 hHsCr@i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \ %Er%yv)  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (PjC]`FK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 wR\Y+Z   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +_tK \MN  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `H6-g=C  
IWvLt  
template < class Action > :b[ [}'  
class picker : public Action _-$"F>  
  { 37DyDzW)'  
public : Xm./XC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &13qlc6  
  // all the operator overloaded @U CGsw  
} ; n}MW# :eJe  
:?%$={m  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 w yP|#Z\  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Bb2;zOGdA  
0Ym+10g  
template < typename Right > {<{ O!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ES[H^}|Gi  
  { f]MKNX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LeDty_  
} SFVOof#s  
1*\JqCR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F+mn d,3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \ s^a4l 2  
e^)+bmh  
template < typename T >   struct picker_maker InnjZ>$  
  { 64Gd^.Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dWbSrl  
} ; kR2kV"-l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b^[Ab:`}[V  
  { U~8;y'  
typedef picker < T > result; n1+1/  
} ; #=mLQSiQ  
#9-qF9M  
下面总的结构就有了: Bw _^"e8X  
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。 &[u%ZL  
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。 77D>;90>?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7kX;|NA1  
至此链式操作完美实现。 `}t<5_  
dm8N;r/w  
VfWU-lJ  
七. 问题3 84g$V}mp  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g\_J  
2d),*Cvf  
template < typename T1, typename T2 > Qh*"B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NWnUXR  
  { /-%0y2"7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D%[yAr;r  
} ]fxYS m  
L=g(w$H  
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: \ZNUt$\  
P/%5J3_,  
template < typename T1, typename T2 > %gBulvg  
struct result_2 >6yA+?[:  
  { :g&9v_}&K{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1ym^G0"s  
} ; i2bkgyzB.  
)W,tL*9[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :Vdo.uUa  
这个差事就留给了holder自己。 }4$k-,1S  
    w3hG\2)[HS  
h"#[{$(  
template < int Order > 0eJqDCmH  
class holder; 'xK ,|U  
template <> PMOyZ3  
class holder < 1 > hCpX# rg?  
  { g>gVO@"b2  
public : XC*!=h*  
template < typename T > @wVq%GG}  
  struct result_1 "}|&eBH^<  
  { T:<mme3v  
  typedef T & result; &];:uYmMU  
} ; tBB\^xq:  
template < typename T1, typename T2 > BYuoeN!  
  struct result_2 xZ=6  
  { N6R0$Br  
  typedef T1 & result; au+6ookT  
} ; NzBX2  
template < typename T > P<E!ix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uo]x6j<  
  { 7my7|s[  
  return (T & )r; ~;AJB  
} ?xTdL738  
template < typename T1, typename T2 > >Hd Pcsl L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bVgmjt2&>  
  { W{!Slf  
  return (T1 & )r1; WHkrd8  
} }f;cA  
} ; ^2f2g>9j_C  
-dO9y=?t  
template <> CqAv^n7 }  
class holder < 2 > @%[ dh@oY  
  { E|9'{3$  
public : .dw;b~p  
template < typename T > BpR#3CfW  
  struct result_1 5^0K5R6GQf  
  { Jc9BZ`~i  
  typedef T & result; G5Z_[Q ~z  
} ; k2Dq~zn  
template < typename T1, typename T2 > 8]2j*e0xV  
  struct result_2 U#gv ~)\k  
  { " ra C?H  
  typedef T2 & result; p+.{"%  
} ; z@tIC^s  
template < typename T > \0bZ1"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >sZ207*  
  { EG oe<.  
  return (T & )r; k 1sR^&{l  
} ]/TqPOi:  
template < typename T1, typename T2 > nep-?7x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U66}nN9  
  { Zt{\<5j  
  return (T2 & )r2; !<AY0fpY  
} bqI| wGCA"  
} ; k_A 9gj1  
SHt#%3EU  
MoP,a9p  
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> >。 *p>1s!i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =2tl149m/z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ANWUo}j  
1Zi(5S)  
return l(i, j) = r(i, j); $P7G,0-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {S=gXIh(y  
*JmU",X  
  return ( int & )i; oHj64fE9  
  return ( int & )j; "YQ%j+  
最后执行i = j; }RPeAcbU_  
可见,参数被正确的选择了。 oEuo@\U05v  
g$eZT{{W  
69tT'U3vb$  
\&)k{P>=  
|= U(8t  
八. 中期总结 K-f\nr  
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: q oJ4w7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9CW8l0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eH y.<VX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GP,xGZZ  
i[M]d`<36  
%G>|u/:U  
sJ(q.FRM'  
va_TC!{;  
ok+-#~VTn  
九. 简化 |}y6U< I  
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。 7h3JH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :.,3Zw{l  
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: 05>xQx?"m4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R.+yVO2  
  +-*/&|^等 mK2M1r  
2. 返回引用。 $3C$])k  
  =,各种复合赋值等 \jcEEIEi  
3. 返回固定类型。 >X(,(mKi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EjYCOb-  
4. 原样返回。 k-M-=VvA  
  operator, xp>p#c  
5. 返回解引用的类型。 !Ci\Zg  
  operator*(单目) P!JRIw  
6. 返回地址。 J&IFn/JK$  
  operator&(单目) @Fl&@ $  
7. 下表访问返回类型。 G2x5%`   
  operator[] tR]1c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y=6b oT  
  operator<<和operator>> t/baze;V  
XU}sbbwu  
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。 $]05?JY#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oV c l (  
wPl!}HNf  
template < typename Left > 5^\f[}  
struct value_return Odo"S;)  
  { ]o(&J7Z6-  
template < typename T > -pRyN]YD  
  struct result_1  t : =  
  {  uT}Jw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O_p:`h:;M  
} ; h69: Tj!  
:q2tda  
template < typename T1, typename T2 > N>fC"  
  struct result_2 V^t5 Y+7  
  { Ge|& H]W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p,=:Ff}~  
} ; d`| W6Do  
} ; lxRzyx  
P7I,xcOm  
bT@7&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xy% lp{  
0 mWfR8h0  
下面我们来剥离functor中的operator() {.N" 6P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #zcp!WE.OI  
#=f ]"uM<  
return l(t) op r(t) >NN|vj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #N|)hBz9-  
return op l(t) 4 []R?lL  
return op l(t1, t2) @NXGVmY1}  
return l(t) op -#b-@sD  
return l(t1, t2) op 5hE8b  {V  
return l(t)[r(t)] <G59>H5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J ,fXXi)J  
#ZIV>(Q\H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: oOuhbFu  
单目: return f(l(t), r(t)); fV3!x,H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lX`)Avqa  
双目: return f(l(t)); {MKq Yl{  
return f(l(t1, t2)); /n7F]Ok'*  
下面就是f的实现,以operator/为例 J-fU,*Bk  
V9"Kro  
struct meta_divide HPAg1bV:-  
  { Ifu$p]~z$  
template < typename T1, typename T2 > ?T5^hQT   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?x@BZe  
  {  UJoWTx  
  return t1 / t2; +*g[hRw[  
} )%C482GO-  
} ; C["^%0lj  
r3w.$  
这个工作可以让宏来做: C9Fc(Y?_  
j2#Vdw|j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K4xZT+Qb  
template < typename T1, typename T2 > \ E]_lYYkA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7F3Hkvd[k  
以后可以直接用 i,ku91T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &P!^k0NJR  
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 ]xf{.z  
(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。。。) oCSf$g8q  
m0F-[k3)  
`S<uh9/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 f9JD_hhP'  
s.KJYP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]&VD$Z984r  
class unary_op : public Rettype U%_a@&<  
  { I~"-  
    Left l; \,JRNL&   
public : /Os)4yH\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |82V` CV  
>Q+a'bd w  
template < typename T > ,D3q8?j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "S[VtuxPCU  
      { "SyyOD )WA  
      return FuncType::execute(l(t)); nH% /  
    } y~1UU3k5  
Ft`#]=IS  
    template < typename T1, typename T2 > pWps-e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "6pjkEt4  
      { ;pb~Zk/[,w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8.jd'yp*J  
    } ~AK!_EOs`  
} ; ET _}x7  
>g93Bj*  
)J (ekfM  
同样还可以申明一个binary_op Aid{PGDk  
,i*^fpF`F"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z#>k:v  
class binary_op : public Rettype AGCqJ8`|T  
  { RPaB4>  
    Left l; m^T$H_*;  
Right r; 6Om-[^  
public : Ko''G5+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FPFt3XL  
<2H 0m  
template < typename T > %DPtK)X1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $j{ynh)^  
      { R) @ k|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d-N<VVcy\  
    } Z1\_[GA  
ZQl[h7c/N  
    template < typename T1, typename T2 > a%(1#2^`q!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `p#A2Ap A  
      { *TE6p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7GK| A{r  
    } LUo3y'  
} ; .Ji r<"*<  
{Fb)Z"8]  
ej%C<0/%n  
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 \~y>aYy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -zc9=n<5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z^}T= $&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 j*QY_Ny*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J4lE7aFDA~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lrq !}\aX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2[M:WZ.1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &g) `  
下面是修改过的unary_op m(g$T  
B}P,sFghw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eX_}KH-Q  
class unary_op tinN$o Xy  
  { wM!QU{Lz  
Left l; A| Y\Y}  
  7qW:^2y  
public : L1rov  
Xx?Jt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k92X)/ll'  
C(,s_Ks  
template < typename T > }clFaT>m?  
  struct result_1 1uXtBk6  
  { TF=S \ Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2N)Ywqvj  
} ; S$JM01  
sL&u%7>Re  
template < typename T1, typename T2 > 5YC(gv3/  
  struct result_2 79x^zqLb  
  { *^.b}K%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -BoN}xE4  
} ; UBC[5E$  
dc?Yk3(Y  
template < typename T1, typename T2 > wEDU*}~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -h.YQC`  
  { B0 R[f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WUa-hm2:  
} B r pin  
AQ0L9?   
template < typename T > u5R^++  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j/Bzbjq"  
  { 5@Py`  
  return OpClass::execute(lt(t)); Nr(WbD[T  
} 8sbS7*#  
m,up37-{  
} ; %eT/:I  
x!YfZ*  
qHHWe<}OT  
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 #4c uNX5m%  
好啦,现在才真正完美了。 ( I,V+v+{Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;H\,w /E9  
#d|.BxH  
template < typename Right > 1^Caz-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d[$1:V  
  { ^R<= }  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y"9TS,lmK  
} 9Hc#[Ml  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 MESQAsx%  
}W|CIgF*  
gJF;yW 4  
BO h  
hF2 G{{8A  
十. bind =lDmP |^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 TR%?U/_4;r  
先来分析一下一段例子 #bdJ]v.n  
5Cz:$-+  
 =6A<>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3(PU=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qmL!"ZRLF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^ul`b  
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。 5SKu\ H\  
我们来写个简单的。 S3oU7*OZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dG)A-qbV  
对于函数对象类的版本: 9td(MZ%i~N  
k2;8~LqF  
template < typename Func > G3OQbqn  
struct functor_trait < )?&Jf>_  
  { J J3vC  
typedef typename Func::result_type result_type; i&bttSRNV  
} ; D l"y|  
对于无参数函数的版本: qK#* UR0%  
.#Sd|C]R7  
template < typename Ret > 8;Pdd1GyUL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (ZI&'"H  
  { I'yhxymZ;  
typedef Ret result_type; 74[}AA  
} ; a\MU5%}\  
对于单参数函数的版本: OVivJx  
<$=8'$T81  
template < typename Ret, typename V1 > n1;V2k{uV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {< wq}~  
  { m3|,c[M1  
typedef Ret result_type; <QJmdcG  
} ; )8N/t6Q  
对于双参数函数的版本: je{5iIr3/  
#pVk%5N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >5N}ZIN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iL\\JuY  
  { >i ~zG6H  
typedef Ret result_type; Y}WO`+Vf5  
} ; Lh,<q >t  
等等。。。 Jq; }q63:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /y-P) 3_  
X:!%"K%}  
template < typename Func > x)GoxH~#  
struct func_return #IXQ;2%E  
  { U  *I52$  
template < typename T > N4}h_mh^'  
  struct result_1 @a3<fmJ  
  { *Js<VR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5_i&}c23Vn  
} ; 9c?izpA  
S_WY91r  
template < typename T1, typename T2 > oC?b]tzj  
  struct result_2 +0a',`yc  
  { xFvSQ`sp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q6DhypB  
} ; onmO>q*  
} ; \e?T 9c6,  
&\(YmY  
[+%*s3`c#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uL= \t=  
jjbw.n+1  
template < typename Func, typename aPicker > Xgl>kJy<#  
class binder_1 ofi']J{R  
  { fklM Yu4:n  
Func fn; [n^___7  
aPicker pk; npe*A  
public : &=UzF  
2n7[Op  
template < typename T > md2kZ.5u  
  struct result_1 }i[jJb`bY  
  { %Wu8RG}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MdKZH\z/  
} ; :L?zk"0C  
q<UqGj7#   
template < typename T1, typename T2 > Op0 #9W  
  struct result_2 :V"}"{ (6  
  { j IW:O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; du qu}*Jw  
} ; ]#qdA(Kl  
C8jZcs#4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uI%[1`2N-  
C/w;g3  
template < typename T > \\T I4A^#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KOxD%bX_  
  { FStfGN  
  return fn(pk(t)); +Q '|->#  
} L%<1C \k  
template < typename T1, typename T2 > i a|F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const urN&."c  
  { 2<O hO ^  
  return fn(pk(t1, t2)); ?+!KucTF  
} W)"q9(T?%  
} ; C&SYmYj^c  
HR}c9wy,q\  
AsLAm#zq  
一目了然不是么? |p+VitM7  
最后实现bind 9X(bByEO  
#A/jGv^  
bw[!f4~  
template < typename Func, typename aPicker > >i.+v[)#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8R z=)J  
  { #eaey+~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f(C0&"4e  
} h>n;A>k@N  
}Yt0VtLt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v3/cNd3  
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。 C +IXP  
'D-imLV<<  
十一. phoenix Nhf!;>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UO&S6M]v7  
;EJ6C#} >7  
for_each(v.begin(), v.end(), 7~65@&P>  
( %_u3Np  
do_ IFE C_F>  
[ x;SrJVDN  
  cout << _1 <<   " , " =:2V4H(F  
] 3)xV-Y9  
.while_( -- _1), -{w&ya4X  
cout << var( " \n " ) k-89(  
) Uarb [4OZ  
); WFB2Ub7  
*0iP*j/]  
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:  qV}zV\Nz  
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 _3E7|drIX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hZFbiGQr\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !pN,,H6Y  
X3"V1@-i4$  
mA4v  4z  
template < typename Cond, typename Actor > 4j | vzyc  
class do_while lDH0bBmd0  
  { h!Ka\By8#  
Cond cd; ve.4""\a  
Actor act; +F/'+  
public : w&H ?;1  
template < typename T > ;?y?s'>t&  
  struct result_1 REt()$ 7~  
  { +-oXW>`&  
  typedef int result_type; Mz06cw&  
} ; ~E!"YkIr  
)~5`A*Ku  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v-l):TL+=  
DB*IVg  
template < typename T > %0]&o, w{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [$V_qFv{  
  { _ x7Vyy5  
  do :4WwCpgz,  
    { Y3-P*  
  act(t); x,>=X` T  
  } ="u(o(j"  
  while (cd(t)); uwIZzz  
  return   0 ; Sd)D-S  
} jeW0;Cz J~  
} ; fer'2(G?W  
]y(#]Tw\  
"16==tLFE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sz)3 z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F;z FKvn  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D~1nh%x_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;Y~;G7  
下面就是产生这个functor的类: 2D-*Z=5^  
0]WM:6 h  
R#r?<Ofw4  
template < typename Actor > /,;9hx  
class do_while_actor Bf7RW[ -v  
  { 1 t#Tp$  
Actor act; n3)g{K^  
public : ~U^0z|.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} # v v k7  
-_2= NA?t  
template < typename Cond > RuHJk\T+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h)YqC$A-s  
} ; q<7Nz] Td  
yx-{}Yj^  
LAr6J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YY.;J3C  
最后,是那个do_ 2=#O4k.@  
`R; ct4-  
{g);HnmPN  
class do_while_invoker Ohjqdv@  
  { Z|~<B4#c  
public : EatpORq  
template < typename Actor > *m|]c4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E]g KJVf9[  
  { beq)Frn^  
  return do_while_actor < Actor > (act); } HvVL}7  
} H_$"]iQ  
} do_; 31_5k./  
r%o!P`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? # - kyZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3)T5}_  
最后来说说怎么处理break和continue `yVJ `} hm  
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。 |d Soq~Vz  
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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