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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ><OdHRh@#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )<4o"R:*  
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, $V?zJ:a>L  
d%9I*Qo0,  
S|;a=K&hS  
[K13Jy+  
  class filler &dvJg  
  { 5WP[-J)  
public : WlP@Tm5g/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fh$U"  
} ; b7v] g]*  
A4';((OXy  
m'k`p5[=h  
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: -j3 -H&  
fFXs:(  
9 )B>|#\  
f]T1:N*t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F)e*w:D  
e_]1e 7t  
vo Q,K9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PyYKeo=  
IvIBf2D;Q  
HT?`PG  
2!68W X  
二. 战前分析 U YUIpe  
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。 JPQ02&e  
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 \<lV),  
l$m^{6IYc  
f+xGf6V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e7#=F6  
  /* --------------------------------------------- */ 8x,;B_Zu  
vector < int *> vp( 10 ); I]SR.Yp%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Qg 6m  
/* --------------------------------------------- */ =Bo0Oei  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @D"|Jq=6P  
/* --------------------------------------------- */ S"3g 1yU^_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '2[ _U&e  
  /* --------------------------------------------- */ L6 _Sc-sU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I}:>M!w  
/* --------------------------------------------- */ ixKQh};5/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ui 2RTAb  
<Isr  
G$@X>)2N8  
8#Z$}?W  
看了之后,我们可以思考一些问题: &OzJ^G\o  
1._1, _2是什么? _cGiuxf #  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7gQt k  
2._1 = 1是在做什么? n<hwstk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 HYg _{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 WLh_b)V|  
q0c)pxD%`  
.FMF0r>l  
三. 动工 A(s/Nz>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @ics  
=)I{KT:y  
,*lK4 ?v  
3 t_5Xacj  
template < typename T > QiRzA4-zq  
class assignment u8,T>VNVw  
  {  E;|\?>  
T value; 1Gqtd^*;  
public : #{ ?oUg>$  
assignment( const T & v) : value(v) {} [X=eCHB?  
template < typename T2 > 1)Ag|4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~ ZDdzp>  
} ; 'V>+G>U  
d8r+UP@#  
~,guw7F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3&*%>)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k/mY. 2yPv  
;kFp)*i  
\C6m.%%={R  
#nxx\,i>  
  class holder Fca?'^X  
  { tvH)I px  
public : 7xcYM  
template < typename T > V,"'k<y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3z ry %qV=  
  { $R5-JvJJH  
  return assignment < T > (t); ";xEuX  
} eyG.XAP  
} ; 3HiW1*5W  
0CR;t`M@  
OH(+]%B78  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sg y  
M#p,Z F  
  static holder _1; 3$b(iI< "  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +Oscy-;  
2n=;"33%a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u rOGOa$  
而不用手动写一个函数对象。 Rju8%FRO  
+OmSR*fA0  
;n@C(hG  
^`7t@G$ D  
四. 问题分析 QUDVsN#  
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。 CvJm7c  
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。 mI0r,Z*+M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C"{on%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LA+MX 0*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l1[IXw?  
M&FuXG%  
五. 问题1:一致性 8iNAs#s  
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?| Kd)m"9Cc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d/&|%Z r  
}}_uN-m  
struct holder &>{>k<z  
  { lo:~~l  
  // G= cxc_9  
  template < typename T > 3c3Z"JV  
T &   operator ()( const T & r) const Oy&'zigJ  
  { 5m42Bqy"  
  return (T & )r; JWL J<z  
} s>\g03=  
} ; Ji[g@#  
B6\VxSX4{  
这样的话assignment也必须相应改动: P{eRDQ=  
@W8}N|jek  
template < typename Left, typename Right > JZzf,G:  
class assignment m!60.  
  { b<AE}UK  
Left l; hhAC@EGG  
Right r; |vz;bJG  
public : =bWq 3aP)P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g{hA,-3  
template < typename T2 > i(;-n_:, `  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qk,y|7 p  
} ; QV$dKjMS  
"NH+qQhs  
同时,holder的operator=也需要改动: "n }fEVJ,  
P &0cF{  
template < typename T > i%PHYSJ.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5,BkwAr+6[  
  { Wmxw!   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YwWTv  
} BJxm W's/  
n "KJB  
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。 P=[x!}.I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ( L\G!pP.  
vC<kpf!  
return l(rhs) = r; P8,jA<W  
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。 5z w23!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B9)qv>m  
lkWeQ)V  
template < typename Tp > yn ":!4U1  
class constant_t [I<'E LX  
  { lEb R)B,  
  const Tp t; +Y9D!=_lj  
public : #u5;utY:F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QqK{~I|l  
template < typename T > |DPpp/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?Gv!d  
  { h8= MVh(I  
  return t; C+]q  
} UH,4b`b  
} ; $17 v,  
="w8U'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^_S-s\DW  
下面就可以修改holder的operator=了 )tI2?YIR  
RQ)!KlY  
template < typename T > 9q)nNX<$)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p9 ,\{Is  
  {  z0Z\d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hs`#{W{.  
} OG?j6q hpl  
i&'^9"Z)O  
同时也要修改assignment的operator() s?;<F  
c>WpOZ,  
template < typename T2 > VRQbf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cwWSNm|  
现在代码看起来就很一致了。 "G-0iKW;  
6[3Ioh  
六. 问题2:链式操作 7~l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .";tnC!e  
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。 QOh w  
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。 ;]oXEq`  
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。 6(q`Oj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lfpt:5a9&  
ZG \ I1  
template < typename T > e"s{_V  
struct result_1 %L\{kUam  
  { o S:vTr+$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @a.6?.<L  
} ; Uygw*+  
[>M*_1F  
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: @(,{_c]  
d0}%%T  
template < typename T > XC/]u%n8](  
struct   ref y5AXL5  
  { =4M.QA@lI!  
typedef T & reference; TA@tRGP>  
} ; |<$<L`xoe  
template < typename T > k}f<'g<H  
struct   ref < T &> iQm.]A  
  { Z*)y.i`  
typedef T & reference; ZXsY-5$#d-  
} ; cpF1XpvT  
An8%7xa7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '!yS72{$2  
n$OE~YwP{  
template < typename T > m_E[bDON  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B::4Qme  
  { P"V{y|2  
  return l(t) = r(t); Av;q:x?  
} #A|D\IhF  
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。 Q2[prrk%j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :p\(y  
,{uW8L  
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 C`yvBt40r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =YXe1$ $  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {XDY:`vZ}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )D Gz`->  
最后的布局是: H4 }%;m%  
                Add #90[PASx  
              /   \ $KwI}>E4  
            Divide   5 v.l7Q  
            /   \ d%#!nq{vd  
          _1     3 WNn[L=f  
似乎一切都解决了?不。 s FQ4O- SM  
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。 Yo~LckFF  
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。 E(QZ!'%K+m  
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: Hhe{ +W@~  
O6m.t%*  
template < typename Right > %1-K);S J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  k#axt Sc  
Right & rt) const AfbB~LlBq  
  { ;ZQ- uz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X(Y#9N"  
} GI2eJK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H&w:`JYDL3  
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。 DS#c m3  
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。 Jv_.itc  
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。 DA<F{n.Z:  
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。 GVmC }>z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? YCa@R!M*O  
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: EMVk:Vt]  
_j:UGMTi(U  
template < class Action > NFk}3w:  
class picker : public Action "z rA``  
  { D(y+1^>  
public : T n"e   
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3lo;^KX !  
  // all the operator overloaded 9T(L"9r-e  
} ; di~]HUZh)  
(GCG/8s  
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。 ' |&>/dyq  
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: 9n1ZVP.ag  
ldA!ou7  
template < typename Right > >T<6fpXuk2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o^3FL||P#r  
  { y|$R`P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); taweGc%~  
} ,4[dLWU  
a:85L!~:l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qu_)`wB  
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。 .*BA 1sjE  
M\Se_  
template < typename T >   struct picker_maker 6?N4l ]l  
  { xq}-m!nX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 11@]d ]v ,  
} ; \K;op2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > / s,tY74'5  
  { `ncNEHh7K  
typedef picker < T > result; OTj,O77k  
} ; #%:c0=  
@5xu>gKn  
下面总的结构就有了: H+ lX-,  
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。 hq=,Z1J  
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。 \R(R9cry  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 69-:]7.g  
至此链式操作完美实现。 [E7MsX  
iK#/w1`  
afHaB/t{R  
七. 问题3 RT^v:paNT2  
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。 >{C\H.N  
fiVHRSX60  
template < typename T1, typename T2 > Ytao"R/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rEdY>\'  
  { U3E&n1AA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F30 ]  
} 24u x  
WNs}sNSf  
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: ySe$4deJ  
[ %}u=}@  
template < typename T1, typename T2 > P`S@n/}  
struct result_2 PFM' & ;V  
  { WkP +r9rT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .$&Q[r3Lu  
} ; +pf5\#l?  
n_Onr0EvO  
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? ('C7=u&F  
这个差事就留给了holder自己。 $bvJTuw  
    v .=/Y(J  
yHeEobvb  
template < int Order > h5"Ov,K3[  
class holder; krB'9r<wa`  
template <> o31Nmy Ni  
class holder < 1 > 2&Jd f  
  { @F~LW6K  
public : -.IEgggf  
template < typename T > 6G AaV[])'  
  struct result_1 4/e60jA  
  { WC,+Cn e  
  typedef T & result; k |YWOy@D~  
} ; aG+j9Q_  
template < typename T1, typename T2 > l|/LQ/  
  struct result_2 @+LfQY  
  { |Ic`,>XM  
  typedef T1 & result; <7_KeOLJ  
} ; l?8M p$M  
template < typename T > lrWQOYf2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $((6=39s  
  { tK(g-u0N`(  
  return (T & )r; (X[CsaXt  
} uI~S=;o  
template < typename T1, typename T2 > kc `V4b%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d XHB#  
  { \2 y5_;O  
  return (T1 & )r1; nmU_N:Y  
} X-LA}YH=tS  
} ; OZY,@c  
AK!hK>u`  
template <> i_R e*  
class holder < 2 > d[ >`")2)  
  { H9)m^ *  
public : I04jjr:<  
template < typename T > iIT8H\e  
  struct result_1 "9EE1];NT  
  { }R[#?ty;]  
  typedef T & result; <h).fX  
} ; ;22l"-F  
template < typename T1, typename T2 > {`=0 |oP}  
  struct result_2 |BT MJ:B  
  { 9>zcBG8f  
  typedef T2 & result; "xmP6=1  
} ; C?ib_K*  
template < typename T > 9Jf)!o8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :F,O  
  {  VGHWNMT  
  return (T & )r; zya5Jb:Sg  
} ml0.$z  
template < typename T1, typename T2 > uwf 5!Z:>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XqRJr%JH  
  { Jj~EiA  
  return (T2 & )r2; A[IL H_w  
} XC 7?VE  
} ; D(p\0V  
\!IMaB]  
WwH+E]^e+  
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> >。 YprH wL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  [,n c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2%*MW"Q  
iwz  
return l(i, j) = r(i, j); iGB_{F~t4}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dm-pxE "  
%ms'n  
  return ( int & )i; (b?{xf'G  
  return ( int & )j; l4n)#?Q?  
最后执行i = j; }N_NvY  
可见,参数被正确的选择了。  +`7KSwa  
(feTk72XX  
G} eUL|S  
q$1PG+-  
+&zYZA8v  
八. 中期总结 m}>F<;hQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: UAR5^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dKl^jsd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]9}HEu;1M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l3N I$Z u  
BCe_@  
0]D0{6x8  
+T9:Udi  
G=;k=oX(  
>]o}}KF?  
九. 简化 zP6.xp3  
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。 XeBP`\>Ve  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @ HZKc\1  
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: qY\f'K}Q*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NrP0Ep%V  
  +-*/&|^等 JG{j)O|L  
2. 返回引用。 O;7)Hjwt  
  =,各种复合赋值等 ;n|^1S<[  
3. 返回固定类型。 }I`a`0/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9&RFO$WH  
4. 原样返回。 *T0q|P~o%  
  operator, jqr1V_3(  
5. 返回解引用的类型。 fDx9iHGv  
  operator*(单目) E^U0f/5 m  
6. 返回地址。 <0S=,!  
  operator&(单目) =@F&o4)r  
7. 下表访问返回类型。 ~ ihI_q"  
  operator[] /%lZu^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pRSOYTebP  
  operator<<和operator>> ko5V9Drc  
/c):}PJ^#7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nC{%quwh{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A)ipFB 6K  
.f+TZDUO  
template < typename Left > d;n."+=[x  
struct value_return mDZ*E!B  
  { NH_<q"gT  
template < typename T > }MUn/ [x  
  struct result_1 [ @4rjGwB  
  { s`>[F@N7.o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pKi&[  
} ; svXR<7) #  
1yqJwy;X  
template < typename T1, typename T2 > "fq{Y~F%`  
  struct result_2 vzmc}y G  
  { -\#0]F:-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }<'5 z qS  
} ; .KdyJ6o  
} ; ,!U=|c"k)  
|^@dFOz  
"O(9m.CZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ao/ jt<  
2U-3Q]/I}  
下面我们来剥离functor中的operator() M`S0u~#tI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S]E.KLR?[;  
Afk$?wkL  
return l(t) op r(t) Uk\Id ~xLV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >$2V%};  
return op l(t) SB)5@ nmS  
return op l(t1, t2) qpXWi &g  
return l(t) op zz& ?{vJ  
return l(t1, t2) op NssELMtF!g  
return l(t)[r(t)] W2.qhY5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /q5:p`4{J  
S%`0'lzzj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~}<DG1!  
单目: return f(l(t), r(t)); 6"}?.E$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \_B[{e7z  
双目: return f(l(t)); P 3'O/!  
return f(l(t1, t2)); k?'B*L_Mzv  
下面就是f的实现,以operator/为例 P@FHnh3}Z$  
0tU.(  
struct meta_divide QVtQx>K`  
  { ooQQ-?"m  
template < typename T1, typename T2 > :>=\.\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {D=@n4JO  
  { `]W| 8M  
  return t1 / t2; 8]LD]h)B"  
}  f& CBU  
} ; AA7C$;Z15~  
[Vma^B$7Vj  
这个工作可以让宏来做: Ng_!zrx04  
/3{b%0Aa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0L/n?bf  
template < typename T1, typename T2 > \ q|),`.eh\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^U!0-y  
以后可以直接用 Ywwu0.H<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >:b Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #Q /Arq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &Udb9  
j}C}:\-fY  
c??mL4$'N  
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 <.? jc%  
n<u $=H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j{Q9{}<e  
class unary_op : public Rettype BSVxN  
  { 9_5ow  
    Left l; S@/IQR  
public : ~ (jKz}'~U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5wDg'X]>V  
:Cj OPl  
template < typename T > :w^Ed%>y7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V]db'qB\  
      { q1KZ5G)6GJ  
      return FuncType::execute(l(t)); XSyHk"g`  
    } mmk=97  
u@cYw:-C  
    template < typename T1, typename T2 > K42K!8$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JVSA&c%3  
      { 7x%R:^*4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2|*JSU.I  
    } /$p6'1P8  
} ; y#z  
t,+nQ9  
v : OR   
同样还可以申明一个binary_op E;R n`oxk  
\6Zr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fO[+LR 'ax  
class binary_op : public Rettype fy@<&U5rg  
  { Oagsoik  
    Left l; .Z `av n  
Right r; j~jV'f.:H  
public : /n{omx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  jYmR  
q %"VYt4  
template < typename T >  VoWNW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (jRm[7H  
      { ij(B,Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2Ay* kmW  
    } >\P@^ h]  
($;77fPR  
    template < typename T1, typename T2 > TE7nJ gm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jN;@=COi  
      { H2jgO?l;!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sHt].gZ  
    } v,-HU&/*B  
} ; 1AM!8VR2  
\F/hMXDlJ  
rrBsb -  
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 KyYMfC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ybs\ES'?A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K}buH\yco  
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。 %,}A@H ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C'.L20qW  
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。。。 D%OQ e#!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (a.z9nqGA  
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)  ' V^6XI  
下面是修改过的unary_op m.# VYN`+A  
P2BWuh F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Dwr)0nk  
class unary_op S1Wj8P-  
  { Sq/ qu-%X  
Left l; "U>JM@0DNm  
  Z'`g J&6n  
public : aQ?/%\>  
XHK<AO^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m? J0i>H  
e6R}0w~G  
template < typename T > A&.WH?p  
  struct result_1 rzhWw-GY  
  { , pDnRRJ!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xx."$l  
} ; ;4R$g5-4X  
D/Z6C&/I  
template < typename T1, typename T2 > &=Ar  
  struct result_2 a oD`=I*<  
  { \HxT@UQ)~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ddJQC|xR}  
} ; "bFTk/  
,&]S(|2%>t  
template < typename T1, typename T2 > gf#{k2r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nhB1D-  
  { Xb:;</  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >BIMi^  
} }iXDa?6%  
~P*6ozSYpY  
template < typename T > Y>|B;Kj0(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {@H6HqD  
  { 0Is,*Srr  
  return OpClass::execute(lt(t)); E ]A#Uy  
} q.KG^=10  
.Xfq^'I[  
} ; "9ZID-~]  
w j*,U~syB  
IpINH3odT  
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 h;C5hU 4P  
好啦,现在才真正完美了。 |'.*K]Yp  
现在在picker里面就可以这么添加了: mC4zactv  
~ZmN44?R  
template < typename Right > 4^p5&5F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 14Xqn8uOW  
  { Lz`E;k^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8;d:-Cp  
} 6.CbAi3Z  
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。 Nh8Q b/::  
t9,\Hdo  
K$&s=Hm  
zcel|oz)  
NaPt"G  
十. bind D8inB+/-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 G<At_YS  
先来分析一下一段例子 zjJ *n8l  
[=E  
D N'3QQn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GQt8p[!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aH 4c02s$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OglEt["  
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。 I3=%h  
我们来写个简单的。 R{WE\T'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hU(umL<  
对于函数对象类的版本: /,89p&h  
J5di[nu  
template < typename Func > k&&2Tq  
struct functor_trait cWEE%  
  { XF Patd  
typedef typename Func::result_type result_type; yL%K4$z  
} ; w Qgo N%  
对于无参数函数的版本: ZO!I.  
?{\nf7Y  
template < typename Ret > &)8:h+&Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VCu{&Sh*  
  { |S_T^'<W  
typedef Ret result_type; ;,$NAejgd  
} ; m`IC6*  
对于单参数函数的版本: !,l9@eJQ  
n1qQ+(xC  
template < typename Ret, typename V1 > 0]>u )%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `sUZuWL_  
  { 3Vsc 9B"w  
typedef Ret result_type; G %N $C  
} ; fXXr+Mor  
对于双参数函数的版本: _]04lGx27  
aHs^tPg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =CK4.   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .clP#r{U  
  { kUq=5Y `D  
typedef Ret result_type; nnCG g+l  
} ; P1zKsY,l$<  
等等。。。 ~Cl){8o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]Gpxhg  
+)kb(  
template < typename Func > ,^?^ dB  
struct func_return U3 */v4/  
  { @WJg WJm  
template < typename T > k xP-,MD  
  struct result_1 / rg*p  
  { Acnl^x7Y1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;+0t;B!V  
} ; ,pqGX3  
JQ}$Aqk  
template < typename T1, typename T2 > w<zIAQN  
  struct result_2 "Weg7mc#  
  { zEs>b(5u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aT_&x@x  
} ; dOqOw M.y  
} ; I'PeN0T f  
8'~[pMn`  
K|Ld,bq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9v?N+Rb  
@b"t]#V(E  
template < typename Func, typename aPicker > W`K7 QWV4  
class binder_1 eK.e| z|  
  { cU0s p  
Func fn; *4_jA](  
aPicker pk; yMyE s8  
public : -M%_\;"de  
HHiT]S9  
template < typename T > ulu9'ch  
  struct result_1 XD|E=s  
  { mu?Eco`~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;FBUwR}  
} ; K#*reJ}K  
>2~+.WePu  
template < typename T1, typename T2 > Uu!f,L;ty  
  struct result_2 D _/^+H]1  
  { ZX5xF<os8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8aO~/i:(.  
} ; *:>"q ej  
{LX.iH9}l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ynp{u`?  
d*A*y^OD  
template < typename T > ?"zY" *>4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0GB:GBhZ  
  { b8LoIY*  
  return fn(pk(t)); 1U^A56CN  
} @) s,{F  
template < typename T1, typename T2 > RE =`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T%6&PrQ7  
  { <@}I0  
  return fn(pk(t1, t2)); FL(6?8zK  
} vFE;D@bz:  
} ; Gp4A.\7  
.q[SI$qO/  
'd+N Vj{C  
一目了然不是么? tj Gd )  
最后实现bind  `)GrwfC  
#{k|I$  
#ggf' QIHp  
template < typename Func, typename aPicker > )dY=0"4Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1AG=%F|.  
  { ua5OGx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (T!9SU  
} Vs%|pIV  
:4MB]v[K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GP&vLt51  
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。 AtF3%Z v2  
DyeQJ7p  
十一. phoenix " R-!(9k^`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4'-|UPhx  
cx}Q2S  
for_each(v.begin(), v.end(), s<9RKfm  
( t Z`z  
do_ %F:)5gT?  
[ rS4@1`/R  
  cout << _1 <<   " , " G:pEE:W[  
] Zs}5Smjl;%  
.while_( -- _1), AX= 1b,s  
cout << var( " \n " ) ^s@8VAwi  
) /9zE^YcT  
); l5g$vh\aQ]  
d'/TdVM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: rAs,X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lY{FSGp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #]#sGmW/L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H"C[&r  
=egW  
J?Dq>%+ ^  
template < typename Cond, typename Actor > 8E4mA5@   
class do_while nK$X[KrV'  
  { -jn WZ5.  
Cond cd; - !>}_AH  
Actor act; ?{U m  
public : ,_X /Gb6)  
template < typename T > ^':!1  
  struct result_1 6gT5O]]#o  
  { +=]!P#  
  typedef int result_type; (`6T&>(4  
} ; K{ \;2M  
<)\y#N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \=0V uz  
"H&"(=  
template < typename T > <L{(Mj%Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =) E,8L  
  { m$9w"8R  
  do l3Lyea:  
    { WHAQu]{  
  act(t); ALEnI@0  
  } -F=v6N{  
  while (cd(t)); M[z)6 .  
  return   0 ;  .AYj'Y  
} :>aQ~1f>]  
} ; hXb%;GL  
avy"r$v_&  
aA'|Rg,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =l.+,|ZH!  
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。 h'$QC )P  
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。 8)kLV_+%  
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。 7},)]da>,'  
下面就是产生这个functor的类: +4\U)Z/\  
ur vduE  
gPu2G/Y  
template < typename Actor > p-%|P ]&  
class do_while_actor :K ~  
  { JT9N!CGZ  
Actor act; kNT}dv]<  
public : lpRR&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {QbvR*gv  
 be e5  
template < typename Cond > [xh*"wT#g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =?h~.lo  
} ; X[2[!)Rk  
Dfd-^N!  
( Y+N@d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BYY RoE[P  
最后,是那个do_ aF|d^  
)HD`O~M>  
eZr&x~] -w  
class do_while_invoker _SACqamo5s  
  { '!P"xBVAu  
public : hUz[uyt  
template < typename Actor > - }!H3]tr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [TF8'jI0  
  { >xA),^ YT  
  return do_while_actor < Actor > (act); {B*W\[ns  
} ]O{u tm  
} do_; ?EU\}N J  
8h<ehNX ^I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 24Z]%+b*E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AM} brO  
最后来说说怎么处理break和continue 55t\Bms{  
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。 `]$?uQ  
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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