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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4%1sOnl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6=s!~  
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, :@{(^}N8u  
%719h>$  
`z%f@/:fG  
Cqy84!Z<  
  class filler z[X>>P3<n  
  { ;rYL\`6L  
public : 4Ei*\:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  u)PB@  
} ; hdt;_qa   
Tt #4dm-  
;X,|I)  
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: =B@+[b0Z  
U/9xO"b{.  
H)z}6[`  
_SdO}AiG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -qaJ@T+J+7  
z ^t6VFM  
$Y* d ' >  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7{>mm$^|V  
_|reo6  
dPZrX{ c  
=vJ:R[Ilw  
二. 战前分析 [Ak L6  
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。 5<ZE.'O  
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 *P2_l Q=  
r(WR=D{  
y,'M3GGl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C$?gt-tJ'  
  /* --------------------------------------------- */ 1) 7n (  
vector < int *> vp( 10 ); 6HocF/Ye  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7u7`z%  
/* --------------------------------------------- */ .kKU MyW(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U4;r.#qw,  
/* --------------------------------------------- */ N?7MYP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7[=*#7}.  
  /* --------------------------------------------- */ %L(;}sJ.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -yyim;Nj  
/* --------------------------------------------- */ Ai>=n;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q,S[[{("  
i2.g}pM.A  
b)ytm=7ha  
pUbf]3 t  
看了之后,我们可以思考一些问题: 96G8B62  
1._1, _2是什么? Z*uv~0a>9Q  
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。 ) 0NKL:u  
2._1 = 1是在做什么? 6!F@?3qCyg  
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。 DzZEn]+zt  
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。 >?3yVE  
s'$5]9$S  
` mvPbZ0<  
三. 动工 K|^PHe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 80J87\)  
_A]8l52pt  
7Yv1et |  
rgq~lZ.U4K  
template < typename T > Qc4r?7S<  
class assignment @QOlo -u  
  { 1f}YKT  
T value; P ?^h  
public : =n@"lY u[  
assignment( const T & v) : value(v) {} R:N4_4& C~  
template < typename T2 > b0VEMu81k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /;5U-<qf  
} ; uX/K/4  
{"v~1W)  
nR %ey"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S7!+8$2mc_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b@v_db]|t.  
zv%]j0 ?  
/$[9-G?  
DUrfC[jpv  
  class holder ztS:1\  
  { 1>yh`Bp\=  
public : r~[Bzw"c  
template < typename T >  _BFDsQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I3I1<}>]Z  
  { {{:QtkN  
  return assignment < T > (t); 1j_gQ,'20  
} ;OMR5KAz  
} ; 6y+_x'  
H^3f!\MC;o  
4 EE7gkM5  
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: 0-P,zkK_v  
?<;9=l\Q  
  static holder _1; J#'8]p3E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IgIM8"N  
G'U! #  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fzdWM:g  
而不用手动写一个函数对象。 jd.{J{o  
mOC<a7#  
p3,m),  
$xU)t&Df  
四. 问题分析 5r1u_8)'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^? V9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^7Rc\   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JT p+&NS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9,?7mgZ p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b!<\#[ A4  
*t{^P*pc  
五. 问题1:一致性 O#@G .~n?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| F$j?}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [.Rdq]w6  
_. &N@k  
struct holder `N}aV Ns  
  { *B)J(^M!q  
  // it$w.v+W7V  
  template < typename T > q4T98s2J  
T &   operator ()( const T & r) const _Rb>py  
  { %M*2j%6  
  return (T & )r; r i/CLq^D  
} g)1`A 24  
} ; L.s$|%  
MW2{w<-]7  
这样的话assignment也必须相应改动: hLr\;Swyp  
nN2huNTf:  
template < typename Left, typename Right > P~*'/!@  
class assignment &0`i(l4]l  
  { .(7m[-iF!  
Left l; CjGQ  
Right r; 74=zLDDS  
public : mpNS}n6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |va^lT  
template < typename T2 > $H`{wJ?2(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aH dQi,=z  
} ; z22:O"UHa  
w! PguP  
同时,holder的operator=也需要改动: sp&gw XPG  
q?qH7={,eu  
template < typename T > e^}@X[*'#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qP$)V3l  
  { _fccZf(yC.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @R Jr ~y0  
} r=/$}l4  
dJe 3DW :  
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。 ,h9?o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _C)\X(;  
3lTnfc&  
return l(rhs) = r; -\7_^8 am  
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。 1ozb tn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #5=W[+4eN  
CFUn1^?0  
template < typename Tp > [1mEdtqf*  
class constant_t V`8\)FFG  
  { c#f@v45  
  const Tp t; x!6<7s  
public : vY7 @1_"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WXY-]ir.  
template < typename T > M.HMn N#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S0tkqA4  
  { 0g;)je2_2?  
  return t; Z]w?RL  
} qLPuKIF  
} ; V%B~ q`4  
h\2iArw8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F'-XAI <3  
下面就可以修改holder的operator=了 +sV~#%%  
/I((A /ks  
template < typename T > yp[,WZt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .%!^L#g  
  { TT no  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kE:{#>[Uz  
} OIIA^QyV  
J0imWluhQ  
同时也要修改assignment的operator() tH~>uOZW  
6 FN#Xg  
template < typename T2 > p1\mjM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /|lAxAm?  
现在代码看起来就很一致了。 W4bN']?  
;E ,i  
六. 问题2:链式操作 p: )=i"uL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S503b*pM  
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:/3%-  
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。 kZ PL$ \/A  
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。 CvR-lKV<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %@:6&  
=\ k:]  
template < typename T > '\GU(j  
struct result_1 a`[9<AM1#  
  { Uy.ihh$I-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -L<FVB  
} ; -$X4RS  
h#c7v !g  
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: )TEm1\  
/::Y &&$f  
template < typename T > 4U16'd  
struct   ref WEJ-K<A(  
  { !iq|sXs  
typedef T & reference; #G_'5{V  
} ; T|0+o+i  
template < typename T > 8.>himL  
struct   ref < T &> ]G D` f  
  { \ @[Q3.VX  
typedef T & reference; |fW_9={1kQ  
} ; kv6nVlI)B  
.wmqaLd%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !Qf*d;wxn(  
i"=lxqWeaV  
template < typename T > d WY{x47  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m@u% 3*:  
  { mYj)![  
  return l(t) = r(t); GwfCl{l  
} MTN*{ug2:  
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。 rL&Mq}7QK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jE wt1S V  
c&x1aF "B  
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 d S'J@e=#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nMZ)x-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $:\`E 56\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5KDCmw  
最后的布局是: oH!O{pQK}  
                Add ,QpFVlPU  
              /   \ gWoUE7.3`  
            Divide   5 ~ rQ,%dH  
            /   \ ?Pa(e)8\  
          _1     3 u>G9r#~`k  
似乎一切都解决了?不。 9zS   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x(xi%?G  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `R>z{-@=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: KQvSeH>r  
5&h">_j  
template < typename Right > GmaNi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t=xEUOQAn  
Right & rt) const qTN%9!0@9  
  { 9(nq 4 HvI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cs ?WE9N  
} 1_#;+S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .}v" `>x  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 T1*.3_wtP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k].swvIi  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D7T|K :F)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 E>f{j:M  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }]PHE(}7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \D(3~y>  
ajtH 1Z#  
template < class Action > zTj ie  
class picker : public Action q\x.e.@  
  {  oC*a;o  
public : #{{p4/:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u '/)l}  
  // all the operator overloaded Nh_\{ &r  
} ; =>B"j`oR  
w$AR  
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。 Eu:/U*j  
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: C}pm>(F~  
<R;wa@a>  
template < typename Right > _^NaP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6% ofS8 [  
  { $Seh4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @+H0D"  
} l EzN   
T'vI@i9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c9fz x  
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。 ~/9RSdv7  
VOZxLyj^9  
template < typename T >   struct picker_maker w5{l-Z  
  { d+,!p8Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +(92}~RK  
} ; <<CWN(hQWO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j&_>_*.y  
  { }`Ya;  
typedef picker < T > result; rU&Y/  
} ; =CRptk6tS  
b<~-s sL7a  
下面总的结构就有了: @R50M (@W  
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。 )!\6 "{  
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。 YCh`V[0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zMu9A|  
至此链式操作完美实现。 v-d"dC`  
qar{*>LCG  
c8"Qmy  
七. 问题3 `Ucj_6&Tqs  
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。 $zp|()_  
}Le]qoW['  
template < typename T1, typename T2 > ;Vat\,45pg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JJ ?'<)EF  
  { e4SS'0|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xxvt<J  
} 4S ~kNp$  
A1-,b.Ni  
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: \ *[Ht!y  
T@U,<[,   
template < typename T1, typename T2 > BJWlx*U]  
struct result_2 9!Q ZuZY  
  { (k #xF"yI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  gmbRH5k  
} ; 8]^|&"i.\d  
Wn+s:o v  
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? #eOHe4Vt  
这个差事就留给了holder自己。 ,^8':X"A{!  
    `1(ED= |  
=3QhGFd  
template < int Order > ' QG`^@Z  
class holder; W1X3ArP]m8  
template <> )MF@'zRK  
class holder < 1 > 5%WAnh  
  { &d2L9kTk  
public : }bca-|N  
template < typename T > $Y_S`#c@i  
  struct result_1 QJ;dw8  
  { 1g{}O^ul  
  typedef T & result; C 8wGbU6`  
} ; = NZgbl  
template < typename T1, typename T2 > V<S6 a  
  struct result_2 /qy6YF8;y  
  { m\XsU?SuX  
  typedef T1 & result; !>> A@3  
} ; cYK:Y!|`F  
template < typename T > %'s_ =r`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v{t pRL0  
  { AZc= Bbh  
  return (T & )r; By8SRWs  
} ;!S5P(  
template < typename T1, typename T2 > U'ctO%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2K};-}eW  
  { <hCO-r#  
  return (T1 & )r1; zY:3*DiM  
} f;BY%$  
} ; D1ZyJs#  
}i"[5:  
template <> GJcxqgk$  
class holder < 2 > 4z( B`t~7  
  { xRacgny:I  
public : \XV8t|*  
template < typename T > /Q(boY{  
  struct result_1 V sl,u  
  { uc@4fn  
  typedef T & result; EGt 50  
} ; er7(Wph  
template < typename T1, typename T2 > GWuKDq  
  struct result_2 G)I` M4}*n  
  { }6-olVg  
  typedef T2 & result; y4h =e~  
} ; $rcv@-l  
template < typename T > ;K\2/"$QD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ue 9Y+'-x  
  { E|c(#P{  
  return (T & )r; 1k4\zVgi  
} %_5#2a  
template < typename T1, typename T2 > B;(U ?gC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1Y$%| `  
  { ,Kj>F2{  
  return (T2 & )r2; a)pc+w#  
} mbkt7. ,P  
} ; a($7J6]M  
(@XQ]S}L  
Tph^o^  
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> >。 E8r6P:5d`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N Nk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "NA<^2W@J  
XyN " Jr  
return l(i, j) = r(i, j); $+GDPYm'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u*2?Gky  
R;Dj70g  
  return ( int & )i; ;LP3  
  return ( int & )j; Wjl2S+Cc  
最后执行i = j; Dch\k<Te  
可见,参数被正确的选择了。 o0`']-)*2  
B_ict)}ld  
!xck ~EAS  
Z[*unIk  
lH=|Qu  
八. 中期总结 p2 1|  
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: <{k{Coy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <<?32r~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o=7,U/{D!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YT+b{   
W/BPf{U  
&j1-Ouy  
M;y*`<x  
Oe\(=R  
*z69ti/ t  
九. 简化 tE=09J%z  
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。 2)\->$Q(H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xAd@.^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J/e]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hH5~T5?\  
  +-*/&|^等 f}2}Ta  
2. 返回引用。 Z C01MDIY  
  =,各种复合赋值等 _*e_? ]G-  
3. 返回固定类型。 Mw RLv,&"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *h0D,O"0  
4. 原样返回。 RN-gZ{AW  
  operator, 1i$VX|r  
5. 返回解引用的类型。 7\%JJw6h  
  operator*(单目) 1Mp-)-e  
6. 返回地址。 qA)YYg/G  
  operator&(单目) s$pXn&:  
7. 下表访问返回类型。 8&8!(\xv  
  operator[] <9X@\uvU.<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _:Xmq&<W  
  operator<<和operator>> Nf!N;Cy?  
.kFO@:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }ZVond$y4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b)'CP Cu*  
eg/itty  
template < typename Left > hJ ^+asr  
struct value_return =>5Lp  
  { rmA?Xlh\  
template < typename T > d*{Cv2A.  
  struct result_1 <!RkkU& 6  
  { 7uc\AhOk6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W !j-/ql  
} ; yC1OeO8{  
{p1`[R&n#  
template < typename T1, typename T2 > %dPk,Ylz  
  struct result_2 &J2 UAmB  
  { %Ve@DF8G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nu+K N,3R"  
} ; /xJD/"Y3&  
} ; w*XM*yJHU  
&6OY ^6<  
Ygk_gBRiC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R q@|o5O  
L>IP!.J]?  
下面我们来剥离functor中的operator() w;ZT-Fti  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <}[ !k<  
*:TwO=)  
return l(t) op r(t) 4!{lySW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;iX~3[]  
return op l(t) r2\%/9uO  
return op l(t1, t2) r]cq|Nv8:  
return l(t) op hOk9y=  
return l(t1, t2) op ,e'm@d$Q*  
return l(t)[r(t)] B1|nT?}J(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9Zl4NV&B  
;6PU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: VI4mEq,V  
单目: return f(l(t), r(t)); 95#]6*#[4!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J8S$YRZ_  
双目: return f(l(t)); T2Z$*;,>T  
return f(l(t1, t2)); neM)(` gp  
下面就是f的实现,以operator/为例 G 0pq'7B  
:Y/aT[  
struct meta_divide 3>VL>;75[  
  { GYQ:G=  
template < typename T1, typename T2 > (Z$7;OAI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uQdH ():  
  { z{OL+-OY  
  return t1 / t2; B(Yg1jAe  
} L^t%p1R  
} ; R4;1LZ8XzS  
LAk .f  
这个工作可以让宏来做: j}.gK6Yq*  
Uzvd*>mv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YQ:$m5ai  
template < typename T1, typename T2 > \ j;}-x1R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s:6K'*  
以后可以直接用 jGo%Aase  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IQ\!wWKmY  
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 &_Cc  
(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。。。) ib(|}7Je  
bgE]Wk0  
I>.pkf<V  
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 Td|,3 n  
BEb?jRMjLg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xxh^4vKjX  
class unary_op : public Rettype 2H$](k?   
  { ru`7iqcz  
    Left l; Pq+|*Y<|&  
public : X~VI}dJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =:g\I6'a  
=t_+ajY%  
template < typename T > `m(ZX\W]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A94:(z;{  
      { Y_n/rD>  
      return FuncType::execute(l(t)); -5og)ZGVUA  
    } ^jL)<y4`  
.CEC g*f  
    template < typename T1, typename T2 > I_f%%N%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zex~ $r  
      { cG0)F%?X?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I \1E=6"  
    } *%jXjTA0D  
} ; U>!TM##1QD  
k8ILo)  
4S 4MQ  
同样还可以申明一个binary_op Nk -xnTZ"  
Pn4.gabE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QyTN  V  
class binary_op : public Rettype P51cEhf  
  { FYik}wH]  
    Left l; >yn?@ve@  
Right r; )2"g)9!  
public : ("=q-6$G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FDuA5At  
][Tw^r&  
template < typename T > {nSgiqd"28  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bkq4V$D_  
      { oNXYBeu+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Iw[zN[oz  
    } 9-j-nx @)  
0aR.ct%  
    template < typename T1, typename T2 > n,2p)#?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :fRta[  
      { )M7yj O!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jityb}Z"  
    } OF1^_s;  
} ; BIMX2.S1o  
[YlRz  
a++gwl  
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 hs+)a%A3G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kS{k=V&hf_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <^;~8:0]  
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。 T@vE@D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a m5;B`}q  
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。。。 Rh~j -;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F6CuY$0m=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D`41\#ti  
下面是修改过的unary_op m-C#~Cp36  
!4^Lv{1QZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2vUcSKG7  
class unary_op D3g5#.$,}>  
  { +-t&li%F  
Left l; (Q `Ps /  
  x^[0UA]S9  
public : !|VtI$I>x  
~^Al#@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s$f9?(,.Ay  
se3EI1e  
template < typename T > ec^{ez@`  
  struct result_1 y<IHZq`C3  
  { L6qK3xa}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L1lDDS#  
} ; E}w5.1  
;gHcDnH)  
template < typename T1, typename T2 > e"EGqn&!  
  struct result_2 'Eia=@  
  { DfkGNBY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z{ YuX  
} ; K7x;/O  
Pj56,qd>s  
template < typename T1, typename T2 > - ]We|{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }n^}%GB  
  { _,F\%}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MftaT5  
} ZrP 8/>  
B[&l<*O-y  
template < typename T > yIpgZ0:h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Sy~t{4  
  { k<fR)o  
  return OpClass::execute(lt(t)); t,w/L*r+w  
} PCDvEbpG  
w5-^Py  
} ; *mn9CVZ(}M  
 k_^ 4NU  
p8s%bPjK  
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 }7%ol&<@  
好啦,现在才真正完美了。 YuoErP=P  
现在在picker里面就可以这么添加了: M?gZKdj  
$y<`Jy]+)~  
template < typename Right > RM%Z"pc Y6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tg%<@U`7=  
  { qncZpXw^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); us8ce+  
} 2,|@a\H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .Xxxz Wyk  
02^\np  
Zia6m[^Q  
ex|)3|J  
a(JtGjTf&  
十. bind y </i1qM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h_Er$ZT64  
先来分析一下一段例子 oe9S$C;$'  
\"yR[.Q?   
T sJ71  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /3"S_KE1@+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &7,/^ >">  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M-!#-l  
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。 Z +<Y.*6  
我们来写个简单的。 su-0G?c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q{yzux  
对于函数对象类的版本: >X>]QMfh  
@X/-p3729  
template < typename Func > z%6egi>  
struct functor_trait 3U?^49bJ  
  { SN QLEe  
typedef typename Func::result_type result_type; l29AC}^  
} ; ]?jmRk^ .  
对于无参数函数的版本: Gv(n2r  
<(qdxdUp  
template < typename Ret > #TP Y%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G0r(xP?  
  { ,5sv;  
typedef Ret result_type; {5fq4A A6  
} ; h* /  
对于单参数函数的版本: wz:w6q  
}u5J<*:bZ  
template < typename Ret, typename V1 > 3 }rx(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #)6 bfyi-  
  { b\t@vMJ  
typedef Ret result_type; .R^]<b:`  
} ; $- Z/UHT  
对于双参数函数的版本: 38JU-aq  
n;dWb$:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \>eFs} Y/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D>wo>,G  
  { 8H SGOs =8  
typedef Ret result_type; F|WH=s3  
} ; okW'}@jD  
等等。。。 Pb :6nH=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =gB{(  
G~4|]^`g  
template < typename Func > ht5:kt`F  
struct func_return 7nPm{=B G  
  { wi:d!,P`e  
template < typename T > AkqGk5e ^  
  struct result_1 afcyAzIB&  
  { AqrK==0N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TF,a `?c`  
} ; JnH5v(/  
6tM@I`l  
template < typename T1, typename T2 > .aIFm5N3?  
  struct result_2 T~N877  
  { D <Fl7QAb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gm&O-N"= U  
} ; iB'g7&,L  
} ; O{G $]FtF  
k1WyV_3  
]0p*EB=C*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 23UXOY0BW  
vf_pEkx*wD  
template < typename Func, typename aPicker > odq3@ ziO  
class binder_1 l_=kW!l  
  { <gr2k8m6$  
Func fn; m9m~2   
aPicker pk; z;i4F.p  
public : x\(yjNZH  
p WKpc  
template < typename T > &[}5yos r  
  struct result_1 YWa9|&m1  
  { f]^ @z<FC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {S5D~A*a+  
} ; n %P,"V  
}(if|skau  
template < typename T1, typename T2 > E{|n\|  
  struct result_2 +Sdki::  
  { $U5$*R@jo[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X1h*.reFAL  
} ; v{>9&o.J  
$S!WW|9j.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #*K!@X  
X<$8'/p r  
template < typename T > e?b<-rL   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @sb00ad2q  
  { \U'TL_Ql  
  return fn(pk(t)); 5'O.l$)y  
} 7llEB*dSA  
template < typename T1, typename T2 > ,k3aeM~`%w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s((_^yf  
  { ^-7{{/  
  return fn(pk(t1, t2)); H~"XlP  
} / k8;k56  
} ; Y3wL EG%,:  
rO{"jJ  
mkmVDRK  
一目了然不是么? Kx[z7]1@  
最后实现bind -[`FNTTV C  
Aonq;} V e  
Th//uI+  
template < typename Func, typename aPicker > }tZA7),L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >pl*2M&  
  { oE4hGt5x{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7dU7cc  
} 0=J69Yd  
U_,K_6vj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y7s.6i}7  
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。 Y:="vWWG  
V/-~L]G  
十一. phoenix (gv ~Vq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D+  **o  
M+TF0c  
for_each(v.begin(), v.end(), ETVT.R8   
( 4==Lt Ep  
do_ xR;-qSl7Ms  
[ #TSLgV'U  
  cout << _1 <<   " , " W(tXq  
] aw:0R=S,>  
.while_( -- _1), {*C LWs4  
cout << var( " \n " ) p^``hP:J  
)  goT:\2  
); JZ=a3)x"  
H{T)?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: dfq5P!'  
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 t`mLZ <X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $rC`)"t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]g; K_>@  
W}1h~rNy  
|KC3^  
template < typename Cond, typename Actor > Kn9 ,N@bU_  
class do_while E|.D  
  { | Y1<P^  
Cond cd; ;3_Q7;y  
Actor act; <!|2Ru  
public : GS3ydN<v  
template < typename T > 2WOdTM{u  
  struct result_1 7iKbd  
  { ?Xo9,4V1  
  typedef int result_type; X|wXTecg*|  
} ; #Y*AGxk  
F'#e]/V1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;mb 6i_  
afc?a-~Z  
template < typename T > 7_/.a9$G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y6?Q5x9M  
  { |T"{q  
  do \ca4X{x  
    { E%-&!%_>D@  
  act(t); BWX&5""  
  } 3r{'@Y =)Y  
  while (cd(t)); es(vWf'  
  return   0 ; W:>RstbnMG  
} %]Nz54!  
} ; rd 1&?X  
o#wF/ I  
;o3 .<"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^HL#)fK2I  
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。 ~ab"q %  
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。 *qBMt[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。 Qzh:*O  
下面就是产生这个functor的类: R/O_*XY  
1ck2Gxn  
W^+b gg<.  
template < typename Actor > =8dCk\/  
class do_while_actor R4JO)<'K&  
  { l>&)_:\  
Actor act; a4: PufS  
public : *G~c6B Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d*>M<6b-  
z4J-qK~2  
template < typename Cond > |ns^' q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HKcipDW  
} ; xHr  
h=4{.EegG&  
uX0wg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "3j0)  
最后,是那个do_ G:e}>'  
{fN_itn  
TPEZ"%=Hg  
class do_while_invoker iZyk2kc  
  { \K?./*  
public : Y*Q( v  
template < typename Actor > -I8%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PUYo >eB)0  
  { ln=zGX.e  
  return do_while_actor < Actor > (act); nQ(#'9  
} dF.T6b  
} do_; eNNgxQw>m  
0`ib_&yI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z*ZG5e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n`:l`n>N$  
最后来说说怎么处理break和continue \AK|~:\]  
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。 "?9fL#8f*!  
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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