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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :S(ZzY Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %GIr&V4|  
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, F^fdIZx  
2T[9f;jM'  
$a ` G  
<yg F(  
  class filler &XUiKnNW  
  { tIS<U(N ;  
public : QnX(V[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *EwR!L*  
} ; 0S$N05  
=zs`#-^8  
t9IW/Q  
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: 57'4ljvYi  
U_c*6CK  
7W.~  
yyy|Pw4:Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,izO{@We2{  
6Sn.I1Wy  
r0 uwPf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0}dpK $.  
Tc3yS(aq  
liz~7RY4  
WvZ8/T'x  
二. 战前分析 0NX,QD  
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。 4tmAzD  
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 l0i^uMS  
delu1r  
D*|Bb?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! #2{hQRu  
  /* --------------------------------------------- */ ayF\nk4b  
vector < int *> vp( 10 ); uOdl*|T?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b<gr@WF  
/* --------------------------------------------- */ >!)DM]Ri  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Jma1N;d  
/* --------------------------------------------- */ P\)iZiGc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l_%6  
  /* --------------------------------------------- */ g_COp "!~9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q6I:"2u1  
/* --------------------------------------------- */ n#_$\ p>Yd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nwCrZW  
&W6^sj*k5U  
."y1_dDql  
"AGLVp.zT  
看了之后,我们可以思考一些问题: W X6&oy>  
1._1, _2是什么? L5:$U>H(  
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。 Alw3\_X  
2._1 = 1是在做什么? %z 4Nl$\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'F#KM1s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B~Xw[q  
mUF,@>o  
p0<\G  
三. 动工 <B8!.|19  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0b(N^$js'  
K:30_l<  
OX\F~+  
;q6Ki.D  
template < typename T > "C0Q(dr/n  
class assignment b(O3@Q6[  
  { y:qUn!3  
T value; 7o5BXF  
public : j]/RC(;?  
assignment( const T & v) : value(v) {} fMyti$1~  
template < typename T2 > oIj#>1~c%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]}2ZttQ?  
} ; '}bgLv  
;cN{a&  
>[=^_8M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9j:"J` '  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C#Iybg  
)gy!GK  
HEc+;O1<  
XFV!S#yEZ  
  class holder ) M BQuiL  
  { w %BL  
public : M}v/tRI  
template < typename T > |64~ K\X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YcK|.Mq':  
  { =h73s0 ]  
  return assignment < T > (t); F;0}x;:>  
} L AAHEv  
} ; oj_3ZsO  
V-L"gnd&2  
%UCr;H/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: oWo- j<  
=D#bb <o  
  static holder _1; :$BCRQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 um>6z_"  
^\&e:Nkh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !9P';p}2  
而不用手动写一个函数对象。 2JcjZn  
*w0%d1  
|3yL&"  
oJ|j#+Ft  
四. 问题分析 SPmq4  
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。 eb"5- 0  
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。 mmRJ9OhS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =k`Cr0aPF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h6`6tk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UVIKQpA]A  
uT7B#b7  
五. 问题1:一致性 gz#i.-  
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?| q2:6QM&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h Pa_VrH  
I- >Ss},U  
struct holder qfRH5)k  
  { 5 -RsnF  
  // 6h,(wo3Y  
  template < typename T > RMWHN:9  
T &   operator ()( const T & r) const e@* EzvO  
  { ?\s+EE&-  
  return (T & )r; /9p wZ%:<  
} !fR3 (=oN  
} ; +8d1|cB"  
vbe|hO""  
这样的话assignment也必须相应改动: 6?~"V  
#O} ,`[<  
template < typename Left, typename Right > 0-yp,G  
class assignment .j<]mUY  
  { TXvI4"&  
Left l; K\6u9BYG  
Right r; !sW(wAy?o  
public : ^qQZT]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UH-*(MfB  
template < typename T2 > @{tz:f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F Yzi~L  
} ; 3! oi+_  
dD|OSB7 I7  
同时,holder的operator=也需要改动: ^pF&` 2eD  
QD*35Y!d  
template < typename T > [dIXR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !1 8clL  
  { aa#Y=%^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =sJ7=39  
} EZ$>.iy{  
"~7>\>UFh  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 22M1j5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aYS!xh206  
2:7zG "$  
return l(rhs) = r; n+q!l&&  
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。 "x*e gI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PV\+P6aIb  
^^as'Dk  
template < typename Tp > }Nm#q@o$P  
class constant_t jiS_G%G  
  {  fc-iAj  
  const Tp t; ]J$eDbaEjT  
public : >\=3:gb:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "wn zo,  
template < typename T > h"_;IUZ!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yt=3sq  
  { :LRYYw  
  return t;  SVs_dG$  
} 6NM:DI\%  
} ; !y:v LB#q  
^2on.N q>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vZ&T}H~8  
下面就可以修改holder的operator=了 iwp{%FF  
CpeU5 o@  
template < typename T > 4N zwE(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -$jEfi4I  
  { W~~7 C,!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;HJLs2bP  
} W=Mb  
v)l8@.  
同时也要修改assignment的operator()  6S*e xw  
^O<&f D  
template < typename T2 > J|kR5'?x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ()Y4v  
现在代码看起来就很一致了。 TKY*`?ct  
,t9^j3Ixg  
六. 问题2:链式操作 y 4I6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :'3XAntZA  
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。 X=!^] 3zH  
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。 iAa.}CI,zB  
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。 g Vv>9W('  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SmdjyK1~8  
=`:K{loxq  
template < typename T > 1V4s<m>#  
struct result_1 -tHU6s,  
  { . Z.)t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mg OR2,cR  
} ; YY)s p%  
hp* /#D  
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: 1#*a:F&re  
M/ni6%x  
template < typename T > |_*O'#jx  
struct   ref  TYmP)  
  { %Yicg6:  
typedef T & reference; CBOi`bEf  
} ; L,`Lggq-  
template < typename T > ;8*`{F[  
struct   ref < T &> q<[_T  
  { FsV'Cu@!U  
typedef T & reference; 8U>B~9:JO  
} ; L[H5NUG!  
KJ=6n%6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^xHTWg%9  
v'qG26  
template < typename T > Co9QW/'i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hMUs" <.  
  { GCX G/k?w:  
  return l(t) = r(t); E4W -hq~  
} 2FF4W54I  
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。 8:>1F,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OjF_ %5  
u7[ykyV  
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 9:,\gw>F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: | e?64%l5P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3'qJ/*]9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -/cZeQDPb  
最后的布局是: wS+ ^K  
                Add /X(t1+  
              /   \ %K` % *D  
            Divide   5 Y/ee~^YxK'  
            /   \ `m?c;,\  
          _1     3 qT"Q1xU[  
似乎一切都解决了?不。 Jd(,/q  
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。 m~Bl*`~M  
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。 }L3oR  
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: ]Nl=wZ#`  
2viM)+  
template < typename Right > mc_ch$r!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9@52Fg ;mj  
Right & rt) const x2z;6)  
  { PBxCx3a{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X4t s)>"d  
} ;A'Z4=*~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2 :mn</z  
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。 I8<,U!$  
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。 !+4cqO  
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。 0 79'(%  
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。 H(2]7dRS%  
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? Xn,v]$M!  
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: \X&H;xnC5  
6290ZNvr  
template < class Action > 7#U^Dx\yh  
class picker : public Action mG`e3X6@-  
  { T[4<R 5}  
public : 2 fS[J'-o  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  eDJ fU  
  // all the operator overloaded ~aOuG5 XK  
} ; '+vA\(K  
w@ c87;c  
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。 |- rI@2`  
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: rEv*)W  
t|<NI+H(e  
template < typename Right > ~J8pnTY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i|}[A  
  { psC mbN   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !]fQ+*X0g  
} q7Dw _<  
o{EC&-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iMFgmM|  
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。 OY5OJ*   
Wg0g/  
template < typename T >   struct picker_maker Ns0cgCrhX  
  { vRxM4O~"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (_*5oj -  
} ; X*Dj[TD]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W4U@%b do  
  { UybW26C;aU  
typedef picker < T > result; _uKZMl  
} ; dT$M y`>  
qY$qaM^=  
下面总的结构就有了: *B\H-lp?  
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。 Vc%R$E%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k`9)=&zX+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .8uz 6~  
至此链式操作完美实现。 M$d%p6Cv  
xD /9F18  
?N=m<fn  
七. 问题3 Cb@3M"1:  
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。 1q3( @D5~+  
R:AA,^Z  
template < typename T1, typename T2 > 1>Dl\czn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5"]~oPK  
  { P"?FnTbv[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7Wa?$6d  
} [NIlbjYH  
?@t  d  
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: pD2<fP_  
,7)C"  
template < typename T1, typename T2 > RQB]/D\BO  
struct result_2 Gqcz< =/  
  { L9ap(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zT|)uP*  
} ; 9cx =@  
>'5_Y]h4m|  
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? |*X*n*oI  
这个差事就留给了holder自己。 K+)%KP  
    zYv#:>C8  
|U k" {  
template < int Order > q;D+ai  
class holder; F@!Td(r2  
template <> -;XKcS7Ue  
class holder < 1 > Hiv!BV|  
  { wpt='(  
public : %?hsoj&k  
template < typename T > m8JR@!t7  
  struct result_1 T y@=yA17  
  { Q2];RS3.  
  typedef T & result; qcJft'>F  
} ; Op? OruT[  
template < typename T1, typename T2 > $1zvgep  
  struct result_2 4E[!,zvl  
  { LrV{j?2@  
  typedef T1 & result; 1b>C<\  
} ; u@P[Vb   
template < typename T > )|<_cwz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W Qzj[  
  { lhYn5d)DV  
  return (T & )r; q *AQq=  
} MfBdNdox7  
template < typename T1, typename T2 > gbStAr.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A +w v-~3  
  { o1OBwPj  
  return (T1 & )r1; Gy Qm/I  
} }Y1>(U  
} ; w_4]xgS:  
@l(vYJ:f  
template <> T\# *S0^  
class holder < 2 > Ekm7 )d$  
  { 6V+ qnUk  
public : &>jAe_{",  
template < typename T > QIn/,Yd  
  struct result_1 "4j:[9vR\  
  { rba;&D;  
  typedef T & result; v !Kw< fp|  
} ; 1fL<&G  
template < typename T1, typename T2 > rspayO<]3  
  struct result_2 ]AS"z<  
  { /Go K}W}  
  typedef T2 & result; Uo_tUp_Q  
} ; ]Lqt( c  
template < typename T > p'?w2YN/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xaKst p  
  { >Dg#9  
  return (T & )r; =`C4qC _  
} DV]7.Bm  
template < typename T1, typename T2 > l??;3kh1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |__=d+M'  
  { QldzQ%4c\  
  return (T2 & )r2; d( *fy}  
} W {.78Zi9K  
} ; hvt@XZT  
m>e3vu  
dYojm1MQ  
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> >。 ;}.Kb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D~&Mwsi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iY/KSX^~O  
o8FXqTUcs4  
return l(i, j) = r(i, j); q cA`)j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qturd7  
Y ZaP  
  return ( int & )i; 7/X"z=Q^|  
  return ( int & )j; :PnSQjV:  
最后执行i = j; 8C.!V =@\  
可见,参数被正确的选择了。 I]J*BD#n.  
/=#~  
!m{2WW-  
9-bG<`v\E  
H.O(*Q=  
八. 中期总结 [H"#7t.V-~  
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: )Z@-DA*Q-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }Ewo_P&`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SLk2X;c]o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )3z]f2  
dyFKxn`,  
qG >DTKIU  
_8h8Wtif  
bn 4 &O  
8]0:1 {@  
九. 简化 qGPb  
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。 %bX0 mN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "t&{yBQ0u  
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: KLt %[$CTi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  i j&p4  
  +-*/&|^等 tnW;E\cR  
2. 返回引用。 H=zN[MU  
  =,各种复合赋值等 .)8   
3. 返回固定类型。 l@d gJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X#+`e+Df  
4. 原样返回。 h[ 6hM^n  
  operator, H] qq ~bO[  
5. 返回解引用的类型。 mR":z|6  
  operator*(单目) 0B0G2t&hr  
6. 返回地址。 ?SUQk55w  
  operator&(单目) DB&SOe  
7. 下表访问返回类型。 I Ru$oF}  
  operator[] }NX\~S"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 liNON  
  operator<<和operator>> Q.(51]'  
J35l7HH  
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。 v`G U09   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #cEq_[yI  
sdF3cX  
template < typename Left > 2Yyb#Ow  
struct value_return WhUa^  
  {  "jU  
template < typename T > bBE^^9G=Z  
  struct result_1 }g,X5v?W  
  { z=?0)e(H,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'rV2Bt,  
} ; "zZ&n3=@  
dV$!JTsd  
template < typename T1, typename T2 > x9`ZO< L$  
  struct result_2 2uo8jF.h  
  { YbvX$/zGu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5|WOBOh>`&  
} ; owMuT^x?  
} ; /;UTC)cJ  
P6OM)>C  
<J#R3{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gv` h-b  
|z7dRDU}]  
下面我们来剥离functor中的operator() c=t*I0-OVS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8D~Dd!~P  
&y3B)#dIJ  
return l(t) op r(t)  $o+&Y5:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `p"U  
return op l(t) CSL4P)  
return op l(t1, t2) *!u?  
return l(t) op Rc7.M"wzjX  
return l(t1, t2) op mahi7eU P  
return l(t)[r(t)] m0iV m|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x[m'FsR4  
T^.{9F]*S  
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: $wXih#7  
单目: return f(l(t), r(t)); fle0c^=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \2eFpy(  
双目: return f(l(t));  'O1.6*K  
return f(l(t1, t2)); aT/KT,!  
下面就是f的实现,以operator/为例  ,(hY%M&\  
KS>Fl->  
struct meta_divide J:W'cH$cR  
  { c20|Cx2m  
template < typename T1, typename T2 > .5k^f5a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M7H~;S\3IM  
  { xucIjPi]  
  return t1 / t2; .%hQJ{vf-^  
} wR1K8b".DC  
} ; wG6FS  
"w1(g=n  
这个工作可以让宏来做: XkoWL  
,yi2O]5e>!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vcD'~)G(*  
template < typename T1, typename T2 > \ g&aT!%QvX+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W,'3D~g8  
以后可以直接用 'h:!m/1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (jneEo=vr  
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 M7pvxChA  
(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。。。) s_` V*`n&  
1'OD3~[R  
7#/|VQX<A  
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 Oylp:_<aT  
R^?PAHE 7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j<|6s,&  
class unary_op : public Rettype = tP$re";o  
  { $@4e(Zrmo  
    Left l; l2M/ ,@G  
public : ;W4:#/~14  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a:xgjUt&5  
{N@Y<=+:  
template < typename T > JbVi1?c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6A@Lj*:2m  
      { VG#$fRrZ  
      return FuncType::execute(l(t)); :EaiM J_=  
    } {C,  #rj  
^8U6"O6|X  
    template < typename T1, typename T2 > ma`w\8 a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )da:&F -  
      { t)`+d=P   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =z']s4  
    } i!ds{`d  
} ; z'v9j_\  
pJ$(ozV  
vzQyE0T/  
同样还可以申明一个binary_op \c'%4Ao  
)uu wwz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xP{m9_Qj  
class binary_op : public Rettype KXDz'9_  
  { JiUT\y  
    Left l; dnLo(<{<U  
Right r; N+[}Gb"8q  
public : jFS 'I*1+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} se"um5N-  
(h%|;9tF  
template < typename T > *%]+sU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iu+zw[f  
      { jm~mhAE#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ge@reGfsB1  
    } 'II vub#q  
^$ZI>L0+  
    template < typename T1, typename T2 > "&s9cO.H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -!JlM@  
      { " -<}C%C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tzP@3+.w  
    } </2,2AV4q*  
} ; 1XC*|  
Zt7hzW  
CiHn;-b;  
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 B1up^(?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o4U]lK$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0fZ:")&4,  
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。 kz3?j<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s-Q7uohK  
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。。。 cG<Q`(5~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H{&a)!Ms  
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) m.|qVN  
下面是修改过的unary_op @DUN;L 4  
2"B}}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LJ:mJ#  
class unary_op 7v.#o4nPK  
  { D6"~fjHh  
Left l; [+Yl;3 &]  
  (bM)Nd  
public : (0Zrfu^  
`,hW;p>-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5>0\e_V  
0]/,m4a#n  
template < typename T > 0#2T0zk  
  struct result_1 xop-f#U*  
  { BvNl?A@]A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v[p/c.p?i  
} ; {-:4O\/  
wi![0IE )  
template < typename T1, typename T2 > ~Tpe,juG_  
  struct result_2 n$}R/*  
  { I 0x`H)DA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \a9D[wk;@  
} ; OcyiL)tv5  
u-]vK  
template < typename T1, typename T2 > g!~-^_F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5&G Q=m  
  { p3>Q<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mdmZ1:PBM  
} YMd&To0s  
a 5~G  
template < typename T > /gMa"5?,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OtrXYiKB   
  { @+QYWh'  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9y d-&yDG  
}  <Hq6]\<  
.I f"'hMY  
} ; )Gu0i7iN  
F}VS)  
dM>j<JC=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Cw9@2E'b  
好啦,现在才真正完美了。 "^e}C@  
现在在picker里面就可以这么添加了: /\oyPD`((  
&Sa_%:*D(  
template < typename Right > \.XT:B_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "W3n BaG  
  { '=Ip5A{S/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v '"1/% L  
} rH [+/&w5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 E.WNykF-  
9Y!0>&o  
DkF@XK0c3  
Wme1Uid  
*_<SWTE  
十. bind Azdz3/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P|!/mu]  
先来分析一下一段例子 OXa5Jg}=  
4jq`No_  
\_-kOS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f0N)N}y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [1Qk cR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "`8H:y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CIxVR  
我们来写个简单的。 DLg`Q0`M5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ot4;,UZ  
对于函数对象类的版本: uHujw.H/y  
y5Z<uwXc  
template < typename Func > wj";hAw  
struct functor_trait !`d832  
  { Hz;jJ&S  
typedef typename Func::result_type result_type; &zg$H,@Qp  
} ; v3VLvh 2)n  
对于无参数函数的版本: \M3NasZ  
b> >=d)R  
template < typename Ret > A{u\8-u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?*MV  ^IY  
  { C4X{Ps \  
typedef Ret result_type; }. Na{]<gh  
} ; C7c|\T  
对于单参数函数的版本: o to wvm  
z wniS6R1  
template < typename Ret, typename V1 > k8t Na@H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0W<nE[U  
  { hD9' `SQ  
typedef Ret result_type; X&;]  
} ; $ uIwRG <  
对于双参数函数的版本: pyb}ha  
I,`D&   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h9)]N&07b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1_dMe%53  
  { BW(DaNt^  
typedef Ret result_type; :n%sU* 'T  
} ; ,co9f.(w  
等等。。。 V]CK'   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VES4x%r=  
:b3l J-dB  
template < typename Func > uq#h\p|  
struct func_return bCac .x#jo  
  { vY+_tpuEH  
template < typename T > QVZ6;/  
  struct result_1 v#YS`];B  
  { vSHIl"h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "n2xn%t{  
} ; ?#{2?%_  
T\$^>@  
template < typename T1, typename T2 > LF3GVu,  
  struct result_2 >TJKH^7n  
  { ^VLUZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |Bf:pG!  
} ; Q1>Op$>h  
} ; ] l qFht  
<=GzK:4L  
/{#_Um0.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #I{Yf(2Z  
tRrY)eElS  
template < typename Func, typename aPicker > w _6Y+  
class binder_1 1{fwr1b  
  { 6w`}+3  
Func fn; (Q p] 0  
aPicker pk; ; 0_J7  
public : ~ dI&> CL  
A1s=;qr  
template < typename T > ; hRpAN  
  struct result_1 owS@dbO  
  { x#}eC'Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1 0Tg > H  
} ; Gv2./<{#  
PTc\I  
template < typename T1, typename T2 > JI#Enh!Lv  
  struct result_2 L|xen*O  
  { &.bR1wX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *U^\Mwp  
} ; "GC]E8&>H  
PAWr1]DI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )GT?Wd  
*t-A6)2  
template < typename T > ;g)Fhdy!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GyXs{*  
  { Tk|;5^#H  
  return fn(pk(t)); .)pRB7O3  
} lIc9, |FL  
template < typename T1, typename T2 > %Fm;LQa ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k2,oyUT=S  
  { 1NHoIX  
  return fn(pk(t1, t2)); :8!3*C-=  
} E1 gTrMo  
} ; {3p7`h~  
JX,#W!d  
1?#p !;&  
一目了然不是么? O.8m%ZjD  
最后实现bind )Ai%wCzw*  
F p=Q$J|  
YKxA2`3v%  
template < typename Func, typename aPicker > ;7=J U^@D@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s{EX ;   
  { ua>~$`@gX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /Rcd}rO  
} 2bG4 ,M  
TdOWdPvYj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $=QO_t)?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %oKc?'L0  
lNeF>zz  
十一. phoenix >nW}zkfn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m~IWazj;A  
b2-|e_x  
for_each(v.begin(), v.end(), qy(/   
( v^I%Wm  
do_ o*ED!y7  
[ 8q[WfD  
  cout << _1 <<   " , " zZ0V6T}  
] Cspm\F  
.while_( -- _1), kITmo"$K  
cout << var( " \n " ) ITY!=>S-  
) Hh=::Bi  
); ~W2&z]xD  
?D 9#dGK  
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: ph (k2cb  
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 b2kbuk]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dC|#l?P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "X}F%:HL  
mSw?iL  
9nAK6$/  
template < typename Cond, typename Actor > QN8Hz/}\  
class do_while 5va&N<U  
  { gJ~*rWBK:  
Cond cd; U$J_:~  
Actor act; { RX|  
public : jY6=+9Jz5  
template < typename T > rd~W.b_b  
  struct result_1 dnc!=Z89  
  { )7mJ+d[  
  typedef int result_type; _q}%!#4  
} ; T.N7`  
1gK3= Ys  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Dk6\p~q  
/1 %0A  
template < typename T > -2Cf)>`v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w/D m  
  { zk~rKQ,  
  do 2l4i-;  
    { t|"d#5'  
  act(t); ;9\0x  
  } Nmq5Tv  
  while (cd(t)); mzR @P$:36  
  return   0 ; =zGz|YI*?  
} Rk0 rHC6[  
} ; Y[]t_o)  
{NqGWkGt*b  
w:@M|O4`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <:t\P.  
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。 J%B?YO,  
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。 zQfxw?~A  
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。 yC$7XSr=  
下面就是产生这个functor的类: -T6%3>h  
>{=RQgGy  
YAG3PWmD  
template < typename Actor > ADUI@#vk  
class do_while_actor u <2sb;a  
  { 7ij=%if2@k  
Actor act; gZ  Si\m>  
public : OB@t(KNx*P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g o Z#  
`W S  
template < typename Cond > ~H~4 fp b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~[,TLg 6  
} ; J0plQDe  
p5BcDYOw`  
/YR $#&N2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /aEQ3x  
最后,是那个do_ bx6}zkf&  
\~1+T  
`Pbn  
class do_while_invoker x"T^>Q  
  { ?OdA`!wE  
public : \Nyxi7  
template < typename Actor > l'f!za0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %/C[\w p81  
  { C(+BrIS*  
  return do_while_actor < Actor > (act); WR1,J0UU6  
} QX|K(`of  
} do_; }'- )  
-*r';Mz;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E/ )+hK&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5E|2 S_)G  
最后来说说怎么处理break和continue Z:Am\7 I  
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。 <3CrCEPC  
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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