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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s) V7$D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J>!p^|S{  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )bi*y`UM]  
@hl5^d"l  
N<"_5  
c)iQ3_&=  
  class filler ,0lRs   
  { sGMC$%e}  
public : "o;l8$)VL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X*$ 7g;  
} ; 2$qeNy  
j(/"}d3osm  
RTLu]Bry  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: t(p  
dL6sb;7R  
d/P$qMD  
I[tU}ojP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +vDT^|2SF  
}-: d*YtK  
() b0Sh=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <C# s0UX  
1PLKcU  
~z32%k  
jqb,^T|j;m  
二. 战前分析 Zu&trxnNf[  
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。 kJJQcjAP:  
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 .7~Kfm@2  
oUltr  
:T%,.sH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (Clf]\_II  
  /* --------------------------------------------- */ k(%RX _]C  
vector < int *> vp( 10 ); 8ru@ 8|r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F3';oyy  
/* --------------------------------------------- */ >[ lj8n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j1**Ch/  
/* --------------------------------------------- */ 8V=I[UF.1?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E<-}Jc1  
  /* --------------------------------------------- */ 4zJ9bF4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PM%./  
/* --------------------------------------------- */ P4R.~J ;8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qbt fKn95  
|])%yRAGQ  
m_\CK5T_  
rUx%2O|qu  
看了之后,我们可以思考一些问题: =k3QymA  
1._1, _2是什么? ' ["Y;/>  
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。 =wS:)%u  
2._1 = 1是在做什么? ,A[HYc|uy  
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。 ]vKxgfF  
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。 .u W_(Rqg  
YwB 5Zqr  
yMX4 f  
三. 动工 K8284A8v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "=4=Q\0PT  
$Cc4Sggq  
; h/Y9uYn  
_IT,>#ba  
template < typename T > 8b6:n1<fn  
class assignment 6D0uLh  
  { ',juZ[]_ {  
T value; e|+uLbN&;c  
public : Sq(=Bn6E  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~5p `Kg*  
template < typename T2 > a`/[\K6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "UVV/&`o  
} ; t@4X(i0  
My)}oN7\z  
u"C`S<c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TN/I(pkt1B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4~Lw:o1a  
sI*( MhU  
G@,qO#5&  
Lc<Gn y^  
  class holder Eptsxyz{  
  { Kq-y1h]7H  
public : aASnk2DFd  
template < typename T > hrEKmRmF-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b!7"drge:  
  { CZwZ#WV6  
  return assignment < T > (t); 0FEb[+N  
} Eq'{uV:  
} ; gK#a C [  
RsTpjY*Xb  
3 5|5|m a  
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: *dUnP{6g  
<`6-J `.  
  static holder _1; T3M 4r|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K;[V`)d'  
fFSW\4JD=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OP:;?Fs9`  
而不用手动写一个函数对象。 8)R )h/E>  
(">!vz  
<C CEqY 4  
xA&G91|s  
四. 问题分析 :hxfd b-  
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。 9J2% 9,^  
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。 C_'Ug  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {&K#~[)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .lTGFeJqZ4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p(f)u]1`  
3y 0`G8P'h  
五. 问题1:一致性 "b -KVZ  
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?| o Q{gh$6*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  0m*0I >  
*pI3"_  
struct holder 0B3*\ H}5  
  { $9Z8P_^.0(  
  // eDTEy;^o  
  template < typename T > puMpUY  
T &   operator ()( const T & r) const ';b/D   
  { (qB$I\  
  return (T & )r; (VBoZP=W  
} Q v{q:=k  
} ; HC!$Z`}Y  
RJBNY;0  
这样的话assignment也必须相应改动: H6'xXS  
w="I*7c@  
template < typename Left, typename Right > n"_EDb  
class assignment M%9PVePOe  
  { k}jH  
Left l; ~rn82an@G  
Right r; )G*H l^Z;4  
public : eJ7A.O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o @&#*3<_e  
template < typename T2 > .bnoK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CXA)Zl5#  
} ; fyQAQZT  
UN,@K9  
同时,holder的operator=也需要改动: !7 *X{D v  
4P2)fLmc  
template < typename T > #( X4M{I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }.` ycLW'  
  { . 1?AU 6\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lza'l  
} j##IJm  
GHYgSS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 hiP^*5h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ChmPO|2F  
7b'XQ/rs  
return l(rhs) = r; `n5|4yaG~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "p$`CUtI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ce`{M&NSWX  
Oo=} j  
template < typename Tp > Z;??j+`Eo  
class constant_t :LcR<>LZ  
  { i~l0XjQbs  
  const Tp t; Lxd*W2$3_  
public : {f3T !e{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2} 509X(*  
template < typename T > jF-z?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u-jGv| ,|  
  { Y Xn)?  
  return t; VCvuZU{<  
} 4-cnkv\~  
} ; tr/S*0$  
KY4|C05 ,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -Ux/ Ug@  
下面就可以修改holder的operator=了 f4X?\eGT  
Fwho.R-.  
template < typename T > -Z6ot{%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \Sg&Qv`  
  { #l:qht  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]j_S2lt  
} hc~--[1c:  
>Qt#6X|  
同时也要修改assignment的operator() mC J/gWDY  
E!3W_:Bs  
template < typename T2 > htMpL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HOu<,9?>Q  
现在代码看起来就很一致了。 yuKfhg7  
R.> /%o  
六. 问题2:链式操作 "t4~xs`~X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QLIm+)T  
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。 <7)Vj*VxC  
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。 Mgf80r=  
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。 &)\0mpLK9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hDVD@b  
<\Y>y+$3  
template < typename T > p~=%CG^5  
struct result_1 pm<<!`w"  
  { }$m_):t@@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PO |p53  
} ; 3(vI{[yhT  
4*m\Zoq>  
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: E})PNf;  
C{Aeud #5  
template < typename T > "o[\Aec:  
struct   ref .;*0odxv  
  { G ytI_an8  
typedef T & reference; > -k$:[l  
} ; \ m 2[  
template < typename T > ab3" ?.3m  
struct   ref < T &> ScM2_k`D  
  { %{o5 }TqD  
typedef T & reference; I uhyBo  
} ; ) `;?%N\  
M# S:'WN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "$ u"Py  
nQ/(*d  
template < typename T > SznNvd <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^@L  
  { y"2#bq  
  return l(t) = r(t); $,'r} %  
} 7xWX:2l*?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #4~Ivj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bumS>:  
?uh7m 2l0D  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 jsk<N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C{e:xGJK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Dr`A4LnqY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &=_YL  
最后的布局是: )[%#HT  
                Add 9)H~I/9Y  
              /   \ @R`OAd y  
            Divide   5 !f_Kq$.{  
            /   \ ]lm9D@HMC  
          _1     3 z2nDD6N  
似乎一切都解决了?不。 Lqwc:%Y:_  
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。 @GjWeOj]  
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。 p/SJt0  
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: Q,)G_lO  
Yckl,g_  
template < typename Right > srg#<oH|{c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~#(bX]+A  
Right & rt) const mufF_e)  
  { Z\LW<**b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (QqKttL:  
} =BNmuAY7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #l{qb]n]  
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。 J#'c+\B<2X  
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。 m#'u;GP]k  
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。 %Ix^Xb0  
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。 2/(gf[elX  
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? tPFV6n i  
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: L(AY)gB  
gIRFqEz@o  
template < class Action > TLO-$>h  
class picker : public Action 8G(wYlxi  
  { qj=12;  
public : /UM9g+Bb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W}JJaZR*X  
  // all the operator overloaded njvmf*A?S  
} ; vW YN?"d  
wGb{O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +F4xCz7f  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [R& P.E7w'  
rS6iZp,  
template < typename Right > MhJq~G p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1xcx2L+R  
  { c69B[Vjb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kw?RUt0-V  
} |p3]9H  
Rp9uUJ 6o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k6G23p[9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d4A}BTs1  
^VoQGP/cl  
template < typename T >   struct picker_maker Ml0d^l}'  
  { 4[rD|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9u"im+=:  
} ; @Q TG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z`< +8e  
  { _mFb+8C  
typedef picker < T > result; F~<$E*&h@  
} ; e|]g ?!  
_khQ  
下面总的结构就有了: N b(se*Y#  
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。 cUS2* 7h  
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。 W 6~<7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Vv6xVX  
至此链式操作完美实现。 4}#*M2wb  
J& yDX>  
!tX14O~B-  
七. 问题3 A\k-OP]  
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。 n |.- :Zy  
Y5Ey%M m6  
template < typename T1, typename T2 > M> 1V3 sM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b%T-nY2  
  { }RW4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BOfO$J}  
} YHCXVu<.b  
y 0M&Bh  
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: ${e(#bvGZ  
tHhY1[A8m  
template < typename T1, typename T2 > 9$S2:2(G  
struct result_2 0*q~(.>a  
  { @AVx4,!>[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,CwhpW\Y  
} ; ;2%3~L8?V  
[y>Q3UqN  
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? bncK8SK  
这个差事就留给了holder自己。 4zfgtg(  
    AB+Zc ]  
Fv e,&~  
template < int Order > rPr#V1}1a  
class holder; rA{h/T"  
template <> _czLKbcF  
class holder < 1 > 4#4kfGoT  
  { OM2|c}]ZQ  
public : _BcB@a  
template < typename T > OJkPlDym  
  struct result_1 nE::9Yh8z  
  { (}] 74Lc  
  typedef T & result; zCPjuS/~ Q  
} ; 1NJ*EzJ~?  
template < typename T1, typename T2 > Ya\G/R  
  struct result_2  0fNWI  
  { KGK8;Q,O  
  typedef T1 & result; 8v(Xr}q,r  
} ; (;Lz `r'  
template < typename T > d5sG t#   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }R}tIC-:  
  { HQ2in_'  
  return (T & )r; I~4 `NV0  
} bFJmXx&  
template < typename T1, typename T2 > w )DO"Z7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V<ODt%  
  { o{>hOs &  
  return (T1 & )r1; VO++(G)  
} VVCCPK^<  
} ; f\/};a  
7_q"%xH  
template <> Uf_w o  
class holder < 2 > a ,W5T8  
  { "@`M>)*o  
public : 0ZPPt(7  
template < typename T > *4A.R&Vu  
  struct result_1 qxd{c8  
  { ^_2Ki   
  typedef T & result; NW!e@;E+i  
} ; Km\M /j|  
template < typename T1, typename T2 > !M3IuDN  
  struct result_2 :!{aey  
  { uiHlaMf  
  typedef T2 & result; MQ,$'Y5~H  
} ; | b@?]M  
template < typename T > |Zkcs]8M!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2LD4f[a;  
  { 1F[; )@  
  return (T & )r; {n.g7S~  
} U.>n]/&  
template < typename T1, typename T2 > ,9W0fm \t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vi lNl|  
  { -pX/Tt6  
  return (T2 & )r2; 5zEl`h  
} ?&/9b)cS  
} ; Wy4v~]xd%  
~zYp(#0op  
'HOcK8}b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E*RP8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xx/DD%IZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |k?,4 Pk  
[C7:Yg7  
return l(i, j) = r(i, j); .fQDj{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TzX>d<x  
Vvv -f  
  return ( int & )i; ed\,FWR  
  return ( int & )j; '7_'s1  
最后执行i = j; _^&oNm1  
可见,参数被正确的选择了。 NK"y@)%0  
QRt(?96  
}14.u&4  
]G|@F :  
>E)UmO{S  
八. 中期总结 I<[(hPQUf  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: '@pav>UPD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p4aM`PW8>=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5!y3=.j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W>1\f0'  
rEddX  
-AcQ_dS  
U*1~Zf  
QuF%m^aE  
Of:e6N  
九. 简化 ugMJ}IGq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 s'/.ea V_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S:^Q(w7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4I,@aj46  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z39^nGO  
  +-*/&|^等 uOougSBV,  
2. 返回引用。 Kz^aW  
  =,各种复合赋值等 %\5y6  
3. 返回固定类型。 eZg31.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %f:'A%'Qb  
4. 原样返回。 g:f0K2)\r:  
  operator, q:?g?v  
5. 返回解引用的类型。 0imz }Z]  
  operator*(单目) uy`U1>  
6. 返回地址。 '# (lq5 c  
  operator&(单目) IP{Cj=  
7. 下表访问返回类型。 Bv9;q3]z-  
  operator[] -B`;Sx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &s] s]V)  
  operator<<和operator>> egP3q5~  
o8Bo%OjE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 SkPv.H0Id  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ODEy2).  
*wh'4i}u  
template < typename Left > aD 3$z;E  
struct value_return x`B :M7+\  
  { l(&CO<4q?  
template < typename T > 7Y#b7H  
  struct result_1 ef53~x  
  { Odbjl[>k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C*c=@VAa  
} ; 8<_WtDg  
Q jQJ "  
template < typename T1, typename T2 > sPd5f2'  
  struct result_2 gHox{*hb[  
  { mZq*o<kTA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =8tdu B  
} ; W^y F5  
} ; L`"cu.l  
f_z2d+  
czHO)uQ?d`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wv?`3:co  
dC.uK^FuJ  
下面我们来剥离functor中的operator() 9&2kuLp?P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T /] ayc:  
'{7A1yJnY%  
return l(t) op r(t) kg !@i7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +<3tv&"  
return op l(t) ]B5\S  
return op l(t1, t2) O+'Pq,hn  
return l(t) op HP?e?3.T  
return l(t1, t2) op 5_`.9@eh.  
return l(t)[r(t)] /&kTVuN"(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F92n)*[  
e?f[t*td  
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: }[75`pC~O  
单目: return f(l(t), r(t)); c)Y I3G$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); | C2k(  
双目: return f(l(t)); xt3IR0  
return f(l(t1, t2)); 6\E |`  
下面就是f的实现,以operator/为例 $*2uI?87}:  
x#ouR+<  
struct meta_divide Ebq5P$  
  { ]-ZD;kOr  
template < typename T1, typename T2 > y:W$~<E`p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tcRK\  
  { y:v0& 9L  
  return t1 / t2; #z5'5|3  
} {AcKBi b  
} ; *qq%)7  
MJ7!f+!5  
这个工作可以让宏来做: J@R+t6$3O  
SSH/q/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8:0l5cZE  
template < typename T1, typename T2 > \ /}M@MbGMM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Rf8|-G-}#  
以后可以直接用 H5qa7JMZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _ -?)-L&g  
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 J 0s8vAs  
(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。。。) p*dez!  
3Um\?fj>}(  
o >W}1_  
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 ?j $z[_K  
,q:6[~n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > : ;d&m  
class unary_op : public Rettype #s]]\  
  { #}B~V3UD  
    Left l; KIuYWr7&  
public : rW1 > t+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \!631FcQ   
:jUd?(  
template < typename T > %n-LDn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yyiZV\ /  
      { [F6=JZ  
      return FuncType::execute(l(t)); @B1rtw6  
    } 5))?,YkrrI  
|5Z@7  
    template < typename T1, typename T2 > ff{ESFtD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `T~M:\^D  
      { 6}<PBl%qe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %K/rPhU  
    } Bp4QHv9xqL  
} ; KH@M & >=^  
0"<g g5  
n#x{~oQc  
同样还可以申明一个binary_op 3[8'pQ!&  
<xc"y|7X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 38  B\ \  
class binary_op : public Rettype F1/f:<}  
  { Ozn7C?\*  
    Left l; #xts*{u-#  
Right r; QtX ->6P>  
public : (j cLzq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `@`Q"J  
d B?I (  
template < typename T > gNxnoOY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wN*e6dOF  
      { N5~g:([k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M g;;o  
    } R;,&CQUl  
rl6vt*g  
    template < typename T1, typename T2 > VT+GmS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i{ %~&!  
      { f\|33)k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GR|Vwxs<@P  
    } p 6jR,m8S  
} ; i:W oT4  
YF."D%?  
K=!J=R;  
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 G\Sd!'?p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |e+I5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {Y IVHl  
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。 S Xgpj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <QszmE  
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。。。 fHwh6|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;9;.!4g/T  
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) [KCh,'&  
下面是修改过的unary_op (:@qn+ a  
2{{M{#}S.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C~6aX/:  
class unary_op SHh g&~B  
  { fC(lY4,H3R  
Left l; 5*4P_q(AxD  
  TmO\!`  
public : /V3*[  
Z1q '4h=F.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *]F3pP[  
3>?ip;  
template < typename T > g#Yqw  
  struct result_1 &A%#LVjf  
  { ~;U!?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8mx5K-/,y^  
} ; a@m>S$S  
ku`'w;5jT  
template < typename T1, typename T2 > v< ;, x  
  struct result_2 ^=W%G^jJy  
  { SD TX0v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $\0j:<o  
} ; :X@;XEol~  
"I_3!Yu  
template < typename T1, typename T2 > '!En,*'IS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "jAV7lP  
  { S _#UEf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lt(,/  
} (|bht0  
zW+Y{^hf  
template < typename T > J$'T2@H#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AKL~F|t  
  { 3,iL#_+t  
  return OpClass::execute(lt(t)); x\t>|DB  
} 'OJXllGi  
pz-`Tp w  
} ; V ;>{-p  
LscAsq<H<  
f'r/Q2{n  
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 {feS-.Khv  
好啦,现在才真正完美了。 - FE)  
现在在picker里面就可以这么添加了: x6F\|nb  
!.p!  
template < typename Right > @Z.Ne:*J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u}#rS%SF*  
  { p>R F4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mflI>J=g  
} `DJIY_{-2  
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。 R?X9U.AcW  
0aGfz=V&  
>} aykz*g  
5%G++oLXf  
$\a;?>WA"  
十. bind Bt.W_p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =U@*adgw  
先来分析一下一段例子 U7:~@eYy  
y@hdN=-  
A7: oq7b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *~fN^{B'!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BH*vsxe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uw]e$,x?  
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。 PQf FpmG  
我们来写个简单的。 L@G)K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6"%[s@C  
对于函数对象类的版本: e {c.4'q  
#|$7. e  
template < typename Func > oNiS"\t  
struct functor_trait !3T x\a`?/  
  { %/U Q0d~b  
typedef typename Func::result_type result_type; KAUYE^  
} ; 9:BGA/?  
对于无参数函数的版本: 7<NX;Fx  
cYGZZC8|K  
template < typename Ret > +>I4@1qC-|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rJNf&x%6  
  { GWP"i77y0s  
typedef Ret result_type; kZn!]TseN  
} ; }Efp{E  
对于单参数函数的版本: O4-UVxv}  
{5_*f)$[H  
template < typename Ret, typename V1 > f \4Qp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wmoOp;C  
  { \HH|{   
typedef Ret result_type; ]Q,RVEtKp  
} ; h` n>6I  
对于双参数函数的版本: i%\nJs*  
b?bIxCA8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6+LX oR'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V7^?jy&&  
  { g%\e80~1(  
typedef Ret result_type; ;$0za]x  
} ; Sb{S^w\m0  
等等。。。 )6AOP-M.9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W<9G wMU  
T!;<Fy"p  
template < typename Func > auGt>,Zj\Q  
struct func_return ;=e A2  
  { j*6!7u.,K  
template < typename T > R 6M@pO  
  struct result_1 ]|732Z  
  { {fX4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [s7I.rdGzz  
} ; K1eoZ8=!  
$9b||L  
template < typename T1, typename T2 > IA+>dr  
  struct result_2 E!Ng=}G&_  
  { 33u7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V<d'psb 6  
} ; cBm3|@7  
} ; }!.7QpA$  
-(1e!5_-@  
ltD:w{PO]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,2?C^gxt  
}  g  
template < typename Func, typename aPicker > #}jf TM  
class binder_1 x K_$^c.  
  { (+Uo;)~!YC  
Func fn; o/&:w z  
aPicker pk; Lnj5EY er  
public : 3@}_ F<"*  
c=| a\\  
template < typename T > cb UVeh7Q  
  struct result_1 +bQn2PG=  
  { =h&^X>!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rP3)TeG6  
} ; ,p 'M@[  
S"_vD<q  
template < typename T1, typename T2 > r+Z+x{  
  struct result_2 95(VY)_6#A  
  { S)[2\Z{**T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xt~/8)&  
} ; S[ 2`7'XV  
j#~4JGZt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2C-RoZ~  
$jc>?.6  
template < typename T > k}<mmKB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F,EHZ,<V  
  { 1-JWqV(#?  
  return fn(pk(t)); f,?7,?x  
} DSnsi@Mi  
template < typename T1, typename T2 > s ^}V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1yKf=LZ^  
  {  x'  
  return fn(pk(t1, t2)); I~mw\K{.3M  
} [hiOFmMJZ-  
} ; P0 89Mh9  
wYF)G;[wM  
^.<IT"  
一目了然不是么? SE/@li  
最后实现bind _p~ `nQ=7  
<4>6k7W  
bRIb'%=+GA  
template < typename Func, typename aPicker > W>, b1_k c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4<O[d  
  { 3g6R<Ez  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %_3{Db`R>  
} Lh. L~M1X  
h7Ma`w\-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3 +#bkG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3yZ@i<rfH  
1`)R#$h  
十一. phoenix MQ,2v. vZ.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wDSU~\  
p<J/J.E  
for_each(v.begin(), v.end(), "fmJ;W;#1  
( ?c43cYb  
do_ >4ALF[oH1J  
[ ]9x30UXLwD  
  cout << _1 <<   " , " Nls|R  
] L Xx 3  
.while_( -- _1), !}vz_6)  
cout << var( " \n " ) 'uPqe.#?  
) _mO\Nw0  
); *qR tk  
iI _Fbw8  
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: cq!> B{  
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 8p!PR^OM@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g"#+U7O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +^"|FtKhE  
#ob">R  
&XZ>}^lD^  
template < typename Cond, typename Actor > Zwq_&cJK  
class do_while ,v^it+Jc'  
  { 7%F9.h  
Cond cd; QX8N p{g-  
Actor act; .rMGI "  
public : y%T'e(5Ed  
template < typename T > M2m@N-+R   
  struct result_1 +XIN-8  
  { !G8SEWP  
  typedef int result_type; 0_j!t  
} ; `9F'mT#o/  
K1$Z=]a+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \"uR&D  
T0Gu(c`1d  
template < typename T > *=ALns?y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const apYf,"|9  
  { 1ITa6vjS  
  do AFY;;_Xks  
    { IYrO;GQ  
  act(t); v0HFW%YJ^J  
  } _H;ObTiB  
  while (cd(t)); >=B8PK+<  
  return   0 ; R!-RSkB  
} <4VUzgX2  
} ; 3 =S.-  
f:=?"MX7  
$A-b-`X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rA_e3L@v#[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 u''(;U[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |m?0h.O,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "q%Q[^b  
下面就是产生这个functor的类: uEk$Y=p7!  
W"~G]a+  
rK`*v*  
template < typename Actor > z |t0mS$  
class do_while_actor T}zOM%]]  
  { W;o\}irep  
Actor act; gjwp' GN  
public : .m4K ]^m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _El=M0  
4w\')@`[jk  
template < typename Cond > udw5A*Ls  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,qC_[PUT  
} ; z43H]  
UZXnABg,J  
Qg4qjX](?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gTs5xDvJ  
最后,是那个do_ 4sG^ bZ,  
Dzp9BRS 2f  
1[^2f70n  
class do_while_invoker 8_:jPd! 3  
  { z5Po,@W  
public : C:H9C  
template < typename Actor > ,(]hykbXp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F*(<`V  
  { m'a3}vRV(  
  return do_while_actor < Actor > (act); TMq\}k-I5  
} \N!k)6\  
} do_; whD%Oz*f  
fD V:ueO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7kj#3(e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sl`\g1<{`  
最后来说说怎么处理break和continue )<!y_;$A  
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。 qQ^]z8g6P  
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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