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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  ?wY.B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pLcng[  
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, 'gH#\he[Dh  
m 1;jS|  
5!%/j,?  
fX|,s2-FW  
  class filler bGa":|}F  
  { "MN'%"/  
public : =Z$6+^L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ( #Aq*2Z.  
} ; J[AgOUc  
s3^SjZb  
L  *@>/N  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [J 3;U6  
"j>0A Hem  
9] \vw  
y~[So ,G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *k$&Hcr$  
;_ton?bF  
']D( ({%g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (*]Y<ve  
\O~P !`  
`#bcoK5  
R4;6Oi)  
二. 战前分析 PGGJpD?  
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。 7h~M&\M  
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 V5MbWXgR  
".4^?d_^VF  
bcfOp A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (PF (,B  
  /* --------------------------------------------- */ &I=q%  
vector < int *> vp( 10 ); *<1m 2t>.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tWuQKN`_  
/* --------------------------------------------- */ ly@CX((W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #'P&L>6 ;  
/* --------------------------------------------- */ |99eDgK,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kE}?"<l  
  /* --------------------------------------------- */ Jt"Wtr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u9Ro=#xt  
/* --------------------------------------------- */ iatQHn >(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e{=$4F  
"+AD+D  
1+'3{m \5T  
:&MiO3#+  
看了之后,我们可以思考一些问题: v:'y&yS  
1._1, _2是什么? ^.Q),{%Xo  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 uJizR F  
2._1 = 1是在做什么? y5I7pbe  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (TPD!=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 H b.oKo$T  
( _2eiE71  
81&!!qhfS  
三. 动工 Sl1N V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cP,jC(<N  
|d$aIS O`  
&IPT$=u  
iBQftq7  
template < typename T > +t f=  
class assignment -kO=pYP*O  
  { @47TDCr  
T value; HDYf^mcW  
public : w[XW>4x K  
assignment( const T & v) : value(v) {} b\?`721BG  
template < typename T2 > 1D$k:|pP~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lWR  
} ; f' eKX7R  
;iEqa"gO  
2-]m#}zbP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F~ :5/-zs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ${?Px c{-  
A /MOY@%G  
>v(Xc/oI  
W\Gg!XsLk  
  class holder WrV|<%EQh  
  { W{%M+a[#l  
public : Y\rKw!u_!  
template < typename T > = #`FXO1C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TS-[p d  
  { ]2<g"zo0  
  return assignment < T > (t); ji1A>jepF  
} N7[~Y2i  
} ; W uQdz&s>  
EV}%D9:  
?VJ Fp^Ra  
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: uaS?y1:c  
f"[C3o2P  
  static holder _1; ^t| %!r G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $wBUu   
@? t)UE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }\9qN!ol  
而不用手动写一个函数对象。 M|\ XFO  
\d6A<(!=v  
4"GY0) Q  
_H-Lt{k  
四. 问题分析 'RPe5 vB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~ >6(@~6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |{$Vk%cUE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m$U2|5un&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B${Q Y)t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Alrk3I3{  
lwV#j}G  
五. 问题1:一致性 LE Y$St  
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?| \=w|Zeu{l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  G=wJz  
d hh`o\$  
struct holder NpSS/rd $  
  { V-VR+Ndz  
  // .(! $j-B  
  template < typename T > VLRW,lR9O  
T &   operator ()( const T & r) const l{kum2DT  
  { -(Yq$5Zc&  
  return (T & )r; |TkO'QN  
} #HqXC\~n  
} ; O Qd,.m  
h]I ^%7  
这样的话assignment也必须相应改动: B lD  
/op8]y  
template < typename Left, typename Right > B%[Yu3gBo  
class assignment ,XR1N$LN8_  
  { >]FRHJo_  
Left l; oPl^tzO  
Right r; '};pu;GA7  
public : h^cM#L^B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q5Z]Z.%3O  
template < typename T2 > y4+Km*am,W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u`g|u:(r  
} ; ttgb"Wb%S  
qEE V&  
同时,holder的operator=也需要改动: b0t/~]9G  
udgf{1EB&2  
template < typename T >  `i;f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ApR>b%  
  { b{_J%p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ] %pr1Ey  
} oUoDj'JN{  
8!sl) R  
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。 icH\(   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 741Sd8  
#L ffmS  
return l(rhs) = r; OF-$*  
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。 e-Mei7{%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _e:c 22T'  
l]C#bL>i  
template < typename Tp > fgdqp8~  
class constant_t >8PGyc*9  
  { Dn~c  
  const Tp t; E+)3n[G  
public : 9Zw{MM]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j`7q7}  
template < typename T > NCL!|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const opqY@>Vh&  
  { [_P ZdIN  
  return t; }LeizbU  
} n<3qr}ZG^  
} ; ip8%9fG\>  
O/ybqU\7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 07b =Zhh  
下面就可以修改holder的operator=了 |kGj}v3  
$\Oc]%  
template < typename T > ;8m)a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [0MNq]gxf  
  { e|> 5 R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ur\<NApT;  
} LT[g +zGB  
h>k[  
同时也要修改assignment的operator() FNlS)Bs  
]"ou?ot }  
template < typename T2 > 6pP:Q_U$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =hY9lxW  
现在代码看起来就很一致了。 ANWfRtiU#  
[|&#A;{F#  
六. 问题2:链式操作 y~Z7sx0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =aBc .PJ^  
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。 Y#[xX2z9  
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。 Zz/ z7~{  
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。 ghGpi U$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZSvU1T8  
<c3Te$.  
template < typename T > 2Y>#FEW/  
struct result_1 V!\'7-[R  
  { B@k2lHks(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r(j:C%?}C  
} ; w~4T.l#1  
`l2h65\  
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: CT?4A1[aD  
!mH !W5&  
template < typename T > AZ>F+@d  
struct   ref :Z%-&) F  
  { ?t)Mt]("  
typedef T & reference; ]w0_!Z&  
} ; BdrYc^?JL]  
template < typename T > ,n{R,]y\  
struct   ref < T &> E(F?o.b  
  { 6t=)1T  
typedef T & reference; K;7ea47m N  
} ; BD- c<K"  
f cnv[B..{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $MqEM~^=  
MzMVs3w|  
template < typename T > +#L'g c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q[Gs%/>  
  { Qe =8x7oIP  
  return l(t) = r(t); CHyT'RT  
} V%'' GF   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3aw-fuuIb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O"}O~lZ[6T  
`-MCI)Fq_R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qND:LP\_v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vRb7=fXf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <m/XGFc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?$MO!  
最后的布局是: i0u`J  
                Add =)}Yw)  
              /   \ WMS~Bk+!  
            Divide   5 d*x&Uh[K  
            /   \ tzY?LX[3  
          _1     3 =gC% =  
似乎一切都解决了?不。 BCO (,k  
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。 0ybMI+*  
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<;{q+1#  
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: \0K&2'  
&14xYpD<  
template < typename Right > \!"3yd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^fV-m&F)K*  
Right & rt) const qOAP_\@T  
  { MP_/eC ;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7pN&fAtj/  
} fZ(k"*\MZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e5D\m g)  
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。 /]?e^akA  
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。 vuZ'Wo:S{  
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。 w4FYd  
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。 &;R BG$t  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |tC=  j.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: PzT@q\O  
%!DTq`F  
template < class Action > ltyhYPS  
class picker : public Action T+PERz(  
  { {P3gMv;  
public : !?sB=qo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oN)I3wO$  
  // all the operator overloaded (1[Z#y[  
} ; |"[;0)dw^  
s`pdy$  
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。 `<#O8,7`  
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: Esm=sPW  
KO/#t~  
template < typename Right > >|0 I\{ C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &XW ~l>!+  
  { )NTpb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BjHp3-A'  
} <<V"4 C2  
,Xg^rV~]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <tm=  
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。 jAovzZ6BL  
t0za%q!fK<  
template < typename T >   struct picker_maker +HjSU2  
  { =BbXSwv'(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6B Hd c  
} ; b&]z^_m)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > flz7{W  
  { t3*.Bm:^  
typedef picker < T > result; sLzZ}u?(  
} ; ;kZJnN"y  
3lKs>HE0  
下面总的结构就有了: ?0-3J )kW  
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。 F&Rr&m  
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。 A'"J'q*t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j3S!uA?  
至此链式操作完美实现。 s#aane  
B,` `2\B  
9yu#G7  
七. 问题3 b8[ ayy  
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。 crx%;R   
7mn&w$MS4:  
template < typename T1, typename T2 > "*S_wN%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^f 0-w`D  
  { |oQhtk8.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h\5~&}Hp  
} BAG#YZB  
')iyD5/4  
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: oW>e.}d!  
IR&b2FTcU  
template < typename T1, typename T2 > 1c*:" k  
struct result_2 O7od2fV(i7  
  { T hVq5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i?V:+0#q\]  
} ; b/tc D r  
3ly ]DTbz  
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? {$7vd  
这个差事就留给了holder自己。 &o&}5Aba9  
    [<}W S} .  
TxKNDu  
template < int Order > d" a\`#  
class holder; 8M]QDgd.  
template <> OLGMy5  
class holder < 1 > ,,g: x  
  { j9}.U \  
public : umpa!q};  
template < typename T > @HY P_hR  
  struct result_1 q AsTiT6r  
  { zQB1C  
  typedef T & result; f %P#.  
} ; 0}e&ONDQ  
template < typename T1, typename T2 > yb\!4ml  
  struct result_2 gRw? <U^  
  { %+(fdk-k+  
  typedef T1 & result; G*-7}7OAs  
} ; !nQoz^_`P  
template < typename T > ++!0r['+ >  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3g0v,7,Zv  
  { vCtnjWGX}/  
  return (T & )r; Q.V+s   
}  ~!e(e2  
template < typename T1, typename T2 > `0=j,54cx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  \Awqr:A&  
  { V9;IH<s:  
  return (T1 & )r1; mE9ytFH\k  
} )>pIAYCVP  
} ; +('=Ryo T  
m'2EiYX$}\  
template <> Q.f D3g  
class holder < 2 > h0l_9uI  
  { ZCDXy  
public : .]; `  
template < typename T > i}C%`1+(  
  struct result_1 =05jjR1  
  { hgdr\ F  
  typedef T & result; .0dx@Sbv  
} ; tU-jtJ  
template < typename T1, typename T2 > wy""02j  
  struct result_2 't475?bY  
  { irn }.e  
  typedef T2 & result; F&OcI.OTXF  
} ; py\/m]  
template < typename T > NDG?X s [2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hNF,sA  
  { D Z=OZ.v  
  return (T & )r; )2b bG4:N  
} )u307Lg  
template < typename T1, typename T2 > .b<wNUzP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const okBaQH2lUl  
  { eGI&4JgJ.  
  return (T2 & )r2; .j`8E^7<  
} #3-hE  
} ; Hnbd<?y   
DjiWg(X  
Bh6lK}9  
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> >。 DE$T1pFV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: inyS4tb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sV`XJ9e|  
V`LW~P;  
return l(i, j) = r(i, j); d)v!U+-|'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <}AmzeHr+  
.Mzrj{^Y  
  return ( int & )i; Le,+jm  
  return ( int & )j; oRl@AhS  
最后执行i = j; lDG.\u  
可见,参数被正确的选择了。 pEiq;2{~Yn  
@C5 %`{\  
CdiL{zH\3  
(9!kKMQW'  
13I~   
八. 中期总结 &sS]h|2Z5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Ijs=4f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "'6R|<u=:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6 ZVD<C:\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 90+Hv:wF  
'Ie!%k^  
BsN~Z!kd  
'8fh(`  
B4;P)\ 2  
8hvh xp  
九. 简化 (OHd} YQ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -!ERe@k(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '>|5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0mR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OGU#%5"<  
  +-*/&|^等 WFpR@53Db  
2. 返回引用。 7.xJ:r|  
  =,各种复合赋值等 WFFpW{  
3. 返回固定类型。 Vq#_/23=$y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ki|w?0s  
4. 原样返回。 ^->vUf7PX  
  operator, n!y}p q6  
5. 返回解引用的类型。 QjwCY=PK!  
  operator*(单目) Dv+:d4|"  
6. 返回地址。 E{6X-C[)v  
  operator&(单目) K?aUIkVs  
7. 下表访问返回类型。 f= l*+QY8f  
  operator[] _k.gVm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {1`n^j(>  
  operator<<和operator>> RlTVx :  
^o*$+DbC  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q9"~sCH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S~ 3|  
J'y*>dW  
template < typename Left > Li\BRlebR{  
struct value_return pGGx.&5#82  
  { ZI#Xh5  
template < typename T > oJTsrc_ -  
  struct result_1 ihdtq  
  { 7?JcB?G4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7%4@*  
} ; &g<`i{_  
iP~dH/B|v  
template < typename T1, typename T2 > +,$"%C  
  struct result_2 %S<( z5  
  { /1q] D8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kpN'H_ .  
} ; p,w6D,h  
} ; 7eg//mL"6  
)WFSUZ~  
v+Q# O[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L"6@3  
bz? *#S  
下面我们来剥离functor中的operator() 4x:Odt5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &j7l#Urq  
Ma3Hn  
return l(t) op r(t) $'Hg}|53  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  Dk fw*Oo  
return op l(t) 1`_i%R^  
return op l(t1, t2) uv[e0,@  
return l(t) op ^MWfFpJV!]  
return l(t1, t2) op s"?&`S  
return l(t)[r(t)] ngJES` 0d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o;JBe"1  
3:Sv8csT  
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: a|\_'#  
单目: return f(l(t), r(t)); !lF|90=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UmU=3et<Wj  
双目: return f(l(t)); 7c6-S@L  
return f(l(t1, t2)); w`VmN}pR  
下面就是f的实现,以operator/为例 yREO;m|o  
kc8T@5+I0  
struct meta_divide >}/"g x  
  { YAZ=-@]`\  
template < typename T1, typename T2 > :OBggb#?!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1p&?MxLN-a  
  { ,Fg&<Be}Jx  
  return t1 / t2; |P2GL3NR  
} D@Fa~O$75  
} ; zT~ GBC-IX  
Xb3vvHdI  
这个工作可以让宏来做: c uquA ~  
U'.>wjO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a@,tf'Sr  
template < typename T1, typename T2 > \ mcDW&jwQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7XWgY%G  
以后可以直接用 mXF pGo5 s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4[.- a&!}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :yk Z7X&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :N)7SYQT  
60AX2-sdJ,  
<WBGPzVZE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nhXa&Nro  
AD?^.<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dt3Vy*zL  
class unary_op : public Rettype iJrscy-  
  { 2 >xV&  
    Left l; Z{_'V+Q1  
public : N'm:V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l/rhA6kEU  
9R;s;2$.  
template < typename T > 3+ i(fg_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?QVD)JI*k  
      { JBUJc  
      return FuncType::execute(l(t)); "?qu(}|  
    } aeBth{  
vlj|[joXw  
    template < typename T1, typename T2 > nVyb B~.=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bR&hI9`%F  
      { 5K6_#g4"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ir,Zc\C  
    } (vj2XiO^+  
} ; dqKTF_+VhA  
Qn*c<:  
v@t*iDa?7  
同样还可以申明一个binary_op o!\O)  
~C!vfPC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < m9O0  
class binary_op : public Rettype Yaa M-o  
  { Y6D =tb  
    Left l; nW drVT$  
Right r; HWefuj  
public : ap6Vmp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dU&.gFw1  
Gg.w-&  
template < typename T > ,<vrDHR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'g=yJ  
      { IYQYW.`ly  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y\%}VD2k  
    } *UyV@  
2Qy!Aa  
    template < typename T1, typename T2 > D{l.WlA.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f$ Ap\(.  
      { >6kWmXK[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VUnEI oKM  
    } NqwVs VL  
} ; VmUM _Q~  
mm{U5  
5AjK7[<L  
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{ag{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~F(+uJbO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) / P:Hfq  
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。 FI/YJ@21  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $>h#|?*?  
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。。。 4KM$QHS5{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -DuiK:mp  
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) 3=<iGX"z  
下面是修改过的unary_op k0YsAa#6V  
N{`l?t0I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2s4=%l  
class unary_op EIYM0vls(  
  { !}P FiT^  
Left l; \=@r1[d  
  ,|4Ye  
public : /SUV'J)  
=k*0O_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v\Wm[Ld  
-oZ a c  
template < typename T > ?V{k\1A  
  struct result_1 J@GfO\ o  
  { E&>,B81  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @1@q6@9Tu  
} ; }]~}DHYr  
1SFKP$^  
template < typename T1, typename T2 > Hr+-ndH!Pq  
  struct result_2 p\{+l;`  
  { da2[   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FR}H$R7#  
} ; |g7h#F~  
UTTC:=F+  
template < typename T1, typename T2 > t>wxK ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }R1`ThTM  
  { Y/S3)o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X}*o[;2G  
} @ g75T`N  
 4 Z}bw#  
template < typename T > S(J\<)b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \u]CD}/  
  { ^@Qi&g`lr?  
  return OpClass::execute(lt(t)); s\W  
} ?nZ <?  
,z1!~gIal  
} ; uit-Q5@~  
|)q K g  
{% _j~  
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 TJXraQK-=  
好啦,现在才真正完美了。 O|Ic[XfLx  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q$)|/Y))  
 <8)s  
template < typename Right > B~>cNj<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }IN_5o((  
  { uXLZtfu{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4$aO;Z_  
} *kQCW#y0  
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。 V->%)d3i  
=u8D!AxT  
}{8Fo4/  
W3/ 7BW`  
^ L ^F=qx  
十. bind lB!vF ~A&  
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。 nnE_OK!}T  
先来分析一下一段例子 mhk/>+hF  
"W@XP+POAY  
3%R{"Q"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u:k:C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~*!u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gKN}Of@^1  
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。 i7nL_N  
我们来写个简单的。 3eTrtCe$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S9p?*  
对于函数对象类的版本: -~][0PVL9  
d9Z&qdxTKq  
template < typename Func > i u1KRuaF[  
struct functor_trait Ka]@[R6e  
  { #+" 4&:my  
typedef typename Func::result_type result_type; 6<Z*Tvk{C  
} ; wn+j39y?ZY  
对于无参数函数的版本: ] *-;' *  
fpvvV(  
template < typename Ret > JoCA{Fa}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4;C*Fa  
  { )C {h1 `  
typedef Ret result_type; v**z$5x9  
} ; yI8m%g%  
对于单参数函数的版本: lwOf)jK:J  
_BV`,`8}  
template < typename Ret, typename V1 > [?chK^8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sEce{"VC  
  { |3{+6cg  
typedef Ret result_type; MZ|\S/  
} ; (=1q!c`  
对于双参数函数的版本: )N(9pnyZH  
7DtIVMiK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M$Fth*q{GD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e?V,fzg  
  { V+lRi"m?|  
typedef Ret result_type; qy_%~c87  
} ; /_V'DJV  
等等。。。 GQN98Y+h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \M5P+Wk '  
D_d|=i  
template < typename Func > vsKl#R B  
struct func_return %}C9  
  { 2;G98H  
template < typename T > bV@7mmz:X+  
  struct result_1 cd!|Ne>fe  
  { %>Bko,ET  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p8=|5.  
} ; ~m=$VDWm  
@\)fzubu  
template < typename T1, typename T2 > @,k7xm$u  
  struct result_2 XaW4C-D&  
  { /D[dO6.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B{p4G`$i1  
} ; Q',m{;;  
} ; ASW4,%cl  
b^ sb]bZW  
XLm@etf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7 _g+^e-"  
FI{AZb_'  
template < typename Func, typename aPicker > D`Gt  
class binder_1 , /&Z3e  
  { e_/x&a(i8  
Func fn; [ ?iqqG.  
aPicker pk; DLi?'K3t  
public : mc ZGg;3  
mb\h^cKaq  
template < typename T > d&jjWlHgEN  
  struct result_1 sqpGrW.  
  { p0M=t-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E-fr}R}  
} ; , T\-;7  
J &YQ]l  
template < typename T1, typename T2 > Ox qguT,  
  struct result_2 ZenPw1-  
  { Oz{%k#X-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p@ygne 4  
} ; b9Y_!Qe  
aMTFW_w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1fFj:p./l_  
~Ky4+\6o>  
template < typename T > =e BmBn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [i7YVwG4  
  { :#u}.G  
  return fn(pk(t)); iW;i!,  
} eLfvMPVo  
template < typename T1, typename T2 > ;YyXT"6/p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "DQ'C%sL9  
  { OeElMRU"  
  return fn(pk(t1, t2)); i  sW\MB]  
} K |*5Kwi  
} ; qX#MV>1  
v`DI<Lt  
cCi I{  
一目了然不是么? =X(%Svnp  
最后实现bind .DguR2KT  
[}2Z/   
(\,BxvhG=  
template < typename Func, typename aPicker > O#eZ<hN V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E(^0B(JF  
  { #X`8dnQZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C#Bz >2;#  
} %Mn.e a  
6bO~/mpWT~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `bG7"o`  
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。 SJ?)%[(T  
Ev9 >@~^  
十一. phoenix T~xwo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @f1*eo5f  
.Zmp ,  
for_each(v.begin(), v.end(), `BY&>WY[  
( TNwK da+  
do_ Sq2P-y!w  
[ y$W|~ H   
  cout << _1 <<   " , " `>lzlEhKV  
] Pm{*.AW1  
.while_( -- _1), LnsD  
cout << var( " \n " ) ZC0-wr \  
) e Y$qV}  
); ?> D tw#}  
'0RwO[A#1  
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: 8wZf ]_  
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 }8K4-[\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OE`X<h4r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _BM4>r?\  
,e722wz  
p0:kz l4$  
template < typename Cond, typename Actor > ]T:;Vo  
class do_while Qdk6Qubi!  
  { N)2f7j4C &  
Cond cd; K=::)/{P  
Actor act; / |r'  
public : p=Q0!!_r  
template < typename T > 7[#yu2  
  struct result_1 0% L l  
  { -Z-f1.Dm5  
  typedef int result_type; k?B[>aQn.0  
} ; (2ot5x}`j  
?%tMohL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SLL3v,P(7  
D/ybFk  
template < typename T > N "tFP9;K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v X~RP *  
  { Uu s.  
  do M9\#Aq&\i  
    { gmKGy@]  
  act(t); uA t V".  
  } n: ui  
  while (cd(t)); S{t+>/  
  return   0 ; r|Z3$J{^"  
} S^@S%Eg  
} ; Yf,K#' h:  
\*hrW(   
GYxM0~:$k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tsOrt3   
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_iXd/  
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。 RcG0 8p.)  
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。 k %e^kej  
下面就是产生这个functor的类: V]OmfPve  
:o-,SrORM  
zLs|tJOVp  
template < typename Actor > EC2+`HJ"  
class do_while_actor c .3ZXqpI;  
  { {^mNJ  
Actor act; (/!r(#K0,'  
public : '|]e<Mt-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <U5wB]]  
s4Sd>D 7  
template < typename Cond > nkxzk$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4(e59ZgY  
} ; f0<hE2  
[${ QzO  
'w>_+jLT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (Fq5IGs  
最后,是那个do_ KoE8 Mp  
<DKS+R  
]-oJ[5cQ0v  
class do_while_invoker IEKU-k7}Z  
  { I}e 3zf>  
public : 3czeTj  
template < typename Actor > yKYUsp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ] h-,o R?e  
  { *n]7  
  return do_while_actor < Actor > (act); rg0m a  
} tQZs.1=z  
} do_; QK0 h6CX  
}I 3gU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f|^dD`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CTWn2tpW  
最后来说说怎么处理break和continue .s#;s'>g  
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<"nx[2`  
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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