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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2wOy}:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cd"wNH-  
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, `1p?*9Ssn  
&(\@sxAyZ  
}@4| 7  
?hSha)1:  
  class filler WA$ p_% r=  
  { & ^!v*=z  
public : 4O Zy&,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &x/k^p=  
} ; Y=WR6!{  
NQ3|\<Wt  
i~AJ.@ #  
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: AuM:2N2  
I_L;T  
'qlxAYw<f  
j) <[j&OWw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EreAn  
iDvpXn  
h&'J+b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A@ { !:_55  
][ N) 2_^M  
/op/g]O}  
9e76 pP(  
二. 战前分析 $@4e(Zrmo  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .i\wE@v  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !Ba3` B5l  
].c@Gm_(  
S&`O\!NF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -&~IOqlui  
  /* --------------------------------------------- */ I]UA0[8X  
vector < int *> vp( 10 ); mc56L[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \Em-.%c  
/* --------------------------------------------- */ DwC@"i.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F_~6n]Sr  
/* --------------------------------------------- */ IM|Se4;x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @%keTTZ  
  /* --------------------------------------------- */ J4&XPr9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8Y]}Gb!  
/* --------------------------------------------- */ BfEx'C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s2%0#6c'c  
n+S&!PB  
%`N&ti  
%L.rcbg:<c  
看了之后,我们可以思考一些问题: zZw@c?  
1._1, _2是什么? D)RdOldr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >R) F}  
2._1 = 1是在做什么? f@#w{W,3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 l+'`BBh*]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JiUT\y  
dnLo(<{<U  
N+[}Gb"8q  
三. 动工 N)Qlkz$X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^w ]1qjGw  
jBGG2[hV  
O\:;q*]  
Y~}QJ+`?  
template < typename T > orK+B4  
class assignment SSo~.)J  
  { @b>YkJDk  
T value; q 8tP29  
public : tgS+" ugl  
assignment( const T & v) : value(v) {} _;%.1H{N  
template < typename T2 > Ed8U;U b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fa/P%9db  
} ; C!oksI  
{[rO2<MkA#  
939]8BERt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V&$  J;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t P At?  
Fj36K6!#?  
k^~@9F5k  
gA|!$ EAM  
  class holder kz3?j<  
  { s-Q7uohK  
public : ktdz@f  
template < typename T > /"g[Ay  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4/ 0/#G#j  
  { jw2_!D  
  return assignment < T > (t); lsN /$ M|}  
} ]Sk#a-^~  
} ; {: Am9B  
R'jUS7]Y  
o$^O<zL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )jp{*?^\  
0:PH[\Z  
  static holder _1; :$+D 2*(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B=r]_&u-u  
wGZ>iLe:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *tIdp`xT/T  
而不用手动写一个函数对象。 -O>^eMWywo  
-%7Jj;yA  
7/[TE  
-d\AiT  
四. 问题分析 {yul.m  
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。 #3AYz82w  
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。 w+URCj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )UxQf37  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "Yc^Nc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L5i#Kh_  
u-]vK  
五. 问题1:一致性 g!~-^_F  
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?| 5&G Q=m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d "QM;9  
2D\x-!l/  
struct holder 'Y~8_+J?  
  { IF,i^,  
  // S&gKgQD"Q  
  template < typename T > nph7&[xQI  
T &   operator ()( const T & r) const :e5:\|5*5  
  { #3 }5cC8_  
  return (T & )r; ?[a7l:3-[  
} |>jqH @\P  
} ; 7TMDZ*  
"\wDS2M)  
这样的话assignment也必须相应改动: 'b?#4rq}  
%Q>~7P  
template < typename Left, typename Right > YL0WUD_>  
class assignment 1( QWt  
  { %B*<BgJ;4F  
Left l; gdkLPZ<<  
Right r; K{eqB!@j  
public : o`JlXuG?o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vfk7J5y  
template < typename T2 > c,{&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sM);gI14  
} ; 3> n2  
pGZl.OI  
同时,holder的operator=也需要改动: 2Mv)0%,c  
9!Q $GE?vl  
template < typename T > Q0[CH~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YFC0KU  
  { ] k3GFPw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >F LdI  
} 5 O{Ip-  
{ c6DT  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CrQA :_Z(7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f<$K.i  
l>[QrRXiSN  
return l(rhs) = r; ouu-wQ|(mM  
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。 :_I wc=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g9 grfN  
"'&>g4F`o  
template < typename Tp > d=c1WK  
class constant_t *cI6 &;y  
  {  !z "a_  
  const Tp t; 3f7t%  
public : }tl8(kjm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z_[ 3IAZ  
template < typename T > hhh: rmEZl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q:D0$YY0  
  { o q'J*6r  
  return t; 5Qm.ECXV  
} fjz2m   
} ; m`1}O"<&i  
p8}5x 2F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f;_K}23  
下面就可以修改holder的operator=了 1,*Z_ F=y  
I1}{~@  
template < typename T > EFT02#F_f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,*O{jc`(  
  { B[U.CAUn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ? A^3.`  
} :g]HB ,78  
JE8p5WaR  
同时也要修改assignment的operator() ^|:{,d#Y  
v2W"+QS}u  
template < typename T2 > Ej{eq^n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^r?sgJ  
现在代码看起来就很一致了。 ]Pg?(lr6)  
,~=z_G`R  
六. 问题2:链式操作 ,co9f.(w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V]CK'   
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。 VES4x%r=  
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。 :b3l J-dB  
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。 uq#h\p|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 07G*M ]  
>sl1 cC  
template < typename T > QVZ6;/  
struct result_1 "< hx  
  { T\b";+!W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?T%K +  
} ; =[tls^  
QWQ6j#`  
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: J1v0 \  
lLwQridFXh  
template < typename T > \`iW__  
struct   ref 4|o{_g[  
  { aR(Z~z;C  
typedef T & reference; q0KXuMK  
} ; ]mLTF',5  
template < typename T > ePcI^}{  
struct   ref < T &> H* JC`:  
  { Xta>  
typedef T & reference; eMP Q| W  
} ; FoelOq6  
~ dI&> CL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A1s=;qr  
; hRpAN  
template < typename T > owS@dbO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d_?Zr`:  
  { }rAN2D]"}  
  return l(t) = r(t); ,+5VeRyrV  
} Z?j='/u>@  
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。 R.WsC bU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 : 1f5;]%N  
V/wc[p ~  
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 C9; X6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }SvWC8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lO[jf6gB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OB I8~k  
最后的布局是: a.*j8T  
                Add $}"Wta  
              /   \ \oZUG  
            Divide   5 <cS7L0h  
            /   \ oB}G^t  
          _1     3 Rb>RjHo S  
似乎一切都解决了?不。 Hn]n]wsLy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &DhA$o"'  
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。 s!RA_%8/>  
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: QRG)~  
:8!3*C-=  
template < typename Right > E1 gTrMo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lp%.n= '\  
Right & rt) const JX,#W!d  
  { 1AkHig,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YM/3VD  
} bqwW9D(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mh/>qyS *2  
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。 W%<]_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。 0-; P&m!!  
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。 3f.Gog  
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。 L-:L= snO  
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? H5MAN,`  
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: # yRA. ;  
?)QBJ9F  
template < class Action > ``)1`wx$  
class picker : public Action + T-zf@j  
  { NF.6(PG|  
public :  G#n)|p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U.sPFt  
  // all the operator overloaded Tq_X8X#p  
} ; }Z$G=;3#  
~5dq5_  
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。 o*ED!y7  
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: ~I^[rP~  
(GOrfr  
template < typename Right > <hC3#dNRd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K[yJu 4  
  { 4bjp*1*]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7,VWvmWJex  
} E/-Kd!|"  
W%ZU& YBc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MxA'T(Ay  
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。 W ]MJ!4  
"X}F%:HL  
template < typename T >   struct picker_maker mSw?iL  
  { `V2j[Fz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gbv[*R{<%  
} ; pXEVI6 }  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ${,eQ\  
  { wmCV%g\.d:  
typedef picker < T > result; W$&Ets8zo  
} ; /;m!>{({)  
r&~iEO|?\  
下面总的结构就有了: .wn_e=lT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >w;W& [  
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。 [|O6n"'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {+mkXp])R  
至此链式操作完美实现。 :=7;P)  
XFAt\g  
BjJ gQ`X  
七. 问题3 [ +@<T)  
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。 L k+1r8  
Jm,X~Si  
template < typename T1, typename T2 > aT1 W] i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BFu9KS+@)  
  { #IA(*oM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RWcQT`  
} r>@/XYK&\  
O*CX@Ne  
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: uKzz/Y{  
\-id[zKb  
template < typename T1, typename T2 > T0)y5  
struct result_2 *fX)=?h56  
  { K1nwv"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R@aT=\u+  
} ; zQfxw?~A  
yC$7XSr=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #$)rwm.jW?  
这个差事就留给了holder自己。 H pfI  
    =W^L8!BE'  
~m&oa@*=y  
template < int Order > 3<E$m *  
class holder; 7ij=%if2@k  
template <> gZ  Si\m>  
class holder < 1 > Ci:QIsu*  
  { D4-U[l+K>  
public : -iX!F~qS,  
template < typename T >   `.-C6!  
  struct result_1 5-po>1g'  
  { 2xj`cFT  
  typedef T & result; ts$UC $  
} ; pD/S\E0@t  
template < typename T1, typename T2 > {XW>:EU'N  
  struct result_2 )fr\ V."  
  { dPX>A4wp  
  typedef T1 & result; IvSrJe[;  
} ; WF0>R^SpZ  
template < typename T > \./2Qc,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E #]%e^  
  { e@VRdhb  
  return (T & )r; ^yZEpQN_  
} I2Rp=L:z5  
template < typename T1, typename T2 > E:OeU_\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AtYYu  
  { Tr!X2#)A!  
  return (T1 & )r1; Lj,%pzJ  
} @SB+u+mOS  
} ; r\`m[Q  
s``L?9  
template <> oI/ThM`=q  
class holder < 2 > i*>yUav"  
  { <3CrCEPC  
public : w;_=$L'H&G  
template < typename T > |sAg@kM  
  struct result_1   {`  
  { Inoou 'jX  
  typedef T & result; 8~>3&jX  
} ; e /Y+S;a  
template < typename T1, typename T2 > %V/]V,w:*R  
  struct result_2 wUndNE   
  { SQx):L)P6  
  typedef T2 & result; 8A_(]Q  
} ; n\Nl2u& m  
template < typename T > /Qy0vAvJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const np(<Ap r  
  { I78pul8!  
  return (T & )r; \[jItg,+  
} v$Z1Lh  
template < typename T1, typename T2 > X9wi:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C3gz)!3  
  { _=#mmZkq  
  return (T2 & )r2; 58,mu#yq6  
} ;zODp+4@Q  
} ; "(GeW286k  
EG6fC4rfC  
IgJC>;]u  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %4J?xhd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UPF=X) !M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O:)@J b2  
_aYQ(FO  
return l(i, j) = r(i, j); 2ra4t]f6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hI 0l2OE  
`Fr$q1qae{  
  return ( int & )i; `!N?#N:b)  
  return ( int & )j; zZ-*/THB@R  
最后执行i = j; cB^lSmu5  
可见,参数被正确的选择了。 L zC~>Uj  
e +U o-CO  
DK;-2K  
va<pHSX&I@  
rD gl@B3  
八. 中期总结 5N0H^  
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: g> f394j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $-73}[UA 4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `PfC:L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]vMft?  
S0cO00_ob  
hrK^oa_[W  
IT|CfQ [D  
aL}_j#m{  
v3Kqs:"\  
九. 简化 pm+[,u!i  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3( kZfH~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fmh]Y/UC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `'`XB0vb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \&fK8H1  
  +-*/&|^等 &/p 9+gd  
2. 返回引用。 = 1C9lKm  
  =,各种复合赋值等 /<~IKVz\&  
3. 返回固定类型。 t*#T~3p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J5wq}<8  
4. 原样返回。 Zh*I0m   
  operator, qM'5cxe  
5. 返回解引用的类型。 i fUgj8i_  
  operator*(单目) gC_U7aw  
6. 返回地址。 PQ" Dl=,  
  operator&(单目) h.NA$E?7  
7. 下表访问返回类型。 Sj\8$QIXC  
  operator[] rE 8-MB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Rd/!CJ@g  
  operator<<和operator>> lCXo+|$?s  
3c)xNXq m  
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。 2\ n6XAQ*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qW*)]s)z  
G8VWx&RE  
template < typename Left > !WN r09`  
struct value_return \oyr[so(i  
  { Gwe9< y  
template < typename T > ^)WG c/  
  struct result_1 }/|1"D  
  { rnUe/HjH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :B im`mHl  
} ; \TjsXy=:)  
(Q&Z/Fe  
template < typename T1, typename T2 > kq+L63fZ  
  struct result_2 HUH=Y;  
  { ;IyQqP#,<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q-'zZ#  
} ; 8l6R.l  
} ; 1QThAFN  
:7gIm|2"]  
{8eNQ-4I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _:J! |'  
q4{ 6@q  
下面我们来剥离functor中的operator() o 0B`~7(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gO29:L[t  
/1YqDK0  
return l(t) op r(t) W>.qGK|l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ==& =3  
return op l(t) F{v+z8nW  
return op l(t1, t2) NeYj[Q~xy  
return l(t) op 8WMC ~  
return l(t1, t2) op +u7mw<A 8  
return l(t)[r(t)] iVE+c"c!2&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d4/ZOj+%  
#-{4F?DA]y  
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: b$hQB090  
单目: return f(l(t), r(t)); 'Q# KjY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ].eGsh2  
双目: return f(l(t)); V<b"jCXI  
return f(l(t1, t2)); >5\rU[H>  
下面就是f的实现,以operator/为例 j:g/[_0s  
tq{ aa  
struct meta_divide rc"yEI-``"  
  { qSON3Iid  
template < typename T1, typename T2 > ^vUdf.n9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~e|~c<!z8@  
  { |#k1a:  
  return t1 / t2; <Fi/!  
} ZDlMkHJ  
} ; m6s32??m  
BQsy)H`4E  
这个工作可以让宏来做: }JS?42CTaV  
!I@"+oY<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *g7dB2{  
template < typename T1, typename T2 > \ > >p3#~/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tcfUhSz,I  
以后可以直接用 uCx\Bt"VI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pt E>08  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R ~#\gMs  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f5AK@]4G  
7 yK >  
5E$)Ip  
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 L0}"H .  
#,Rmu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w _n)*he)z  
class unary_op : public Rettype z"|^Y|`m  
  { tJc9R2  
    Left l; A>Js`s  
public : C]82Mt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jjv, )@yo  
9M<{@<]dm  
template < typename T > d+$a5 [^9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bX8Bn0#a+  
      { !$P&`n]@  
      return FuncType::execute(l(t)); Ie4}F|#=  
    } &{99Owqg  
U)2\=%8  
    template < typename T1, typename T2 > /_v@YB!0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D3$}S{Yw1  
      { El ,p}Bi.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \xwE4K  
    } +c?1\{M   
} ; XDU&Z2A  
[/xw5rO%  
lj(}{O  
同样还可以申明一个binary_op KnKV+:"  
y8VLFe;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "YM)bc  
class binary_op : public Rettype 52=?! JM  
  { lIz"mk  
    Left l; pno]B ld'z  
Right r; jU/0a=h9  
public : p\1-.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <rNCb;  
}sZme3*J[  
template < typename T > y]yp8Bs+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x pT85D  
      { #)z_TM07P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wpO-cJ!,  
    } zrri&QDF<  
d?S7E q9`  
    template < typename T1, typename T2 > SnRk` 5t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l-g+E{ZM  
      { I8rtta  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "aHA6zTB  
    } 4fgA3%  
} ; '7 SFa]tH  
C[z5& x2  
t[|^[%i  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q3n(Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1*,f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '(4$h3-gv7  
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。 jNBvy1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EA8K*>'pv  
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。。。 |p}qK Fdi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^^1rjh1I  
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) Q E1DTU  
下面是修改过的unary_op # **vIwX-Q  
2Ck'A0d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bd_&=VLTC  
class unary_op d#'aTmu!  
  { -AWL :<  
Left l; i{vM NI{  
  .-Yhpw>f  
public : v47Y7s:uQ  
B_$hi=?TTd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &z8I@^<  
W6:ei.d+NS  
template < typename T >  E|P  
  struct result_1 !lpKZG  
  { !36jtKdM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  #-r,;  
} ;  74i  
}}y~\TB~}  
template < typename T1, typename T2 > vau0Jn%=ck  
  struct result_2 z)*7LI  
  { >VIb|YA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XR3=Y0YDf  
} ; R-5EztmLae  
XpFW(v  
template < typename T1, typename T2 > 2j*;1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JL.noV3q$  
  { =wE1j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qn=~4rg]R  
} I*hCIy#;  
+X#JCLD  
template < typename T > Kw_> X&GcJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Vzp D 4  
  { FtHR.S= u  
  return OpClass::execute(lt(t)); IY jt*p5  
} KElzYZl8  
99)md   
} ; 3z5w}qN] M  
W(.q. Sx>  
6_1v~#  
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 |:Q`9;  
好啦,现在才真正完美了。 +a7J;-|  
现在在picker里面就可以这么添加了: rRgP/E#_  
ksb.]P d.  
template < typename Right > *c<0cHv*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *PEk+e  
  { 0@cc XF E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); " b?1Yc-  
} {\u=m>2U|  
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。 D}YAu,<K  
Ni bOtIZ  
, z8<[Q-#  
vK@t=d  
L!2BE[~  
十. bind Ut|G.%1Vd%  
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。 -SO`wL NV  
先来分析一下一段例子 ]m&cVy&  
k?[|8H~2C  
bUJ5j kZ)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5^:N]Mp"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fZ8at  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z;fi  
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。 /8](M5X]f  
我们来写个简单的。 [(Jj@HlP6T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GBMCw  
对于函数对象类的版本: SI-G7e)3;>  
{6E&\  
template < typename Func > r92C^h0  
struct functor_trait @-9u;aL  
  { HH`G/(a  
typedef typename Func::result_type result_type; (rDB|kc^7  
} ; >U?U ;i  
对于无参数函数的版本: rwYlg:  
%UV'HcO/gp  
template < typename Ret > >M1m(u84#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @!;EW R]  
  { 0C3s  
typedef Ret result_type; I"AgRa  
} ; 7NG^I6WP-  
对于单参数函数的版本: 6@N?`6Bt  
D H}gvV  
template < typename Ret, typename V1 > D`|.%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &tKr ?l  
  { WcE{1&PXx  
typedef Ret result_type; L!fiW`>0G  
} ; *p&c}2'  
对于双参数函数的版本: 8Df(|>mK  
TttD}`\.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i]sz*\P~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =[X..<bW9:  
  { Yr7%C  
typedef Ret result_type; iPnu *29  
} ; f[}N  
等等。。。 n4* hQi+d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Av3qoH)[<  
?=C?3R  
template < typename Func > <[N"W82p  
struct func_return w"p,6Ew  
  { e@B+\1  
template < typename T > \=kre+g  
  struct result_1 c(:qid  
  { 67916  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z@\r V@W5  
} ; ~KtA0BtC  
Y6J7N^  
template < typename T1, typename T2 > HkH!B.H]  
  struct result_2 ^Md]e<WAp  
  { k{fTq KS%h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qT U(]O1  
} ; M@LI(;  
} ; !kzC1U  
86.LkwlqoH  
xUp[)B6?:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OIT9.c0h  
W6=j^nv  
template < typename Func, typename aPicker > QEUr+7[  
class binder_1 a-P 'h1hbH  
  { "Zu hN(-`  
Func fn; {|{}]B  
aPicker pk; y(I_ 6+B^  
public : ;THb6Jz/+  
M!KHBr  
template < typename T > 8UA bTqB-  
  struct result_1 ulcm  
  { 8(GH.)I+0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mo4#UV  
} ; <ZF,3~v?  
F0 cde  
template < typename T1, typename T2 > %TO=]>q  
  struct result_2 %D::$,;<<  
  { ^iWcuh_n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }8+rrzMUB  
} ; kPh;SCr{  
&3jq'@6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [gZz'q&[)  
$?38o6  
template < typename T > TB=KT j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .I6:iB  
  { }7`HJ>+m)H  
  return fn(pk(t)); H<^*V8J 'w  
} $Vu %4kq  
template < typename T1, typename T2 > ]e*Zx;6oi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 81O\BO.T  
  { u!&w"t61Nd  
  return fn(pk(t1, t2)); [# X:!xcl  
} ,&wTUS\  
} ; ||{V*"+\  
5kX#qT=  
;g-L2(T05;  
一目了然不是么? Pc= S^}+  
最后实现bind UKIDFDn6_  
cBgdBPDa  
.GJl@==~1  
template < typename Func, typename aPicker > R"j6 w[tn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $OE~0Z\0  
  { 6SYQRK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Iyo ey  
} q\PHA  
DXbzl +R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eSV_.uvsb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [1I>Bc&o*  
(r&e|  
十一. phoenix I'23$IzPA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n@3(bl5{  
XIv{jzgF  
for_each(v.begin(), v.end(), (6jr}kP  
( =1rq?M eX  
do_ a$Lry?pb  
[ 1P"akc  
  cout << _1 <<   " , " `(SWE+m1g  
] LGxQ>f[V  
.while_( -- _1), .JR"|;M}  
cout << var( " \n " ) P'4oI0Bw  
) jU4*fzsZI  
); SvlS 4C  
kR C0iTV'I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n+5X*~D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ol;}+?[Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZI<p%IQ   
那么我们就照着这个思路来实现吧: W*'gqwM&  
Jk$XL<t  
&9Vm3X  
template < typename Cond, typename Actor > 9.bMA<X  
class do_while x]({Po4  
  { oXCZpS  
Cond cd; EYwDv4H,g  
Actor act; IIN"'7Z^R  
public : Y0kDHG  
template < typename T > oB3,"zY  
  struct result_1 &hK5WP6whW  
  { 5kwDmJy  
  typedef int result_type; ^':Az6Z  
} ; W#p A W  
7l-` k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PI"&-lXI-m  
&FQ]`g3_@  
template < typename T > NNWbbU3wjh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $N7:;X"l  
  { @ 2mJh^cj  
  do $(2c0S{1  
    { vt;<+"eps  
  act(t); ^k&T?uU  
  } uUAib<wdPL  
  while (cd(t)); F",S}cK*MH  
  return   0 ; <h_lc}o/  
} ;pU#3e+P8  
} ; L{>XT  
]rEFWA  
gE,i Cx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )N{Qpbh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <{C oM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 48.2_H<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 X X>Y]P a  
下面就是产生这个functor的类: E6);\SJG}  
>$gWeFu  
x\ : x`k@  
template < typename Actor > i8$tId  
class do_while_actor 8G?{S.%.  
  { u~X]W3  
Actor act; >x%Z^ U  
public : 7)S ;VG k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U=<E,tM  
MC5M><5\  
template < typename Cond > k~ZwHx(%S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =2VM(GtK>  
} ; Dk#$PjcRE  
Jo1=C.V`Y  
o;o ji  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cw 3JSz9  
最后,是那个do_ "FC;k >m  
T-=sC=sS,  
q9- =>  
class do_while_invoker )Cuc ]>SC  
  { j)Z3m @Ii5  
public : ~+VIELU<%  
template < typename Actor > (r cH\   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ez^U1KKOE7  
  { /*Z ,i&eC  
  return do_while_actor < Actor > (act); saOXbt(&  
} u1y c  
} do_; @].Ko[P~  
X*F#=.lh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W M/pP?||  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I;`)1   
最后来说说怎么处理break和continue Rv=(D^F,  
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。 N|eus3\E  
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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