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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fI BLJ53  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g^]Q*EBa  
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, q,*IR*B:a  
Ne#nSx5,  
G;^iwxzhO  
o?%x!m>  
  class filler Z4(2&t^  
  { P!vBS "S  
public : 2>H\arEstR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f5yd2wKy6  
} ; ~pF'Qw" z|  
+0=RC^   
V)0bLR  
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: -bj1y2)n  
8l}|.Q#--  
3'']q3H  
N..u<06j/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,:v}gS?Uq  
lRO8}XSI  
J,q:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 > *_?^F_  
s@ q54  
@lJGdp  
a1}W2;W0]g  
二. 战前分析 i/$lO de  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 p,4z;.s$  
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 MDB}G '  
Dnp^yqz*  
jAJkCCG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -I|yi'  
  /* --------------------------------------------- */ YJ"gm]Pm  
vector < int *> vp( 10 ); )0%<ZVB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #A))#sT'R  
/* --------------------------------------------- */ kB8l`| I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l,/5$JGnk  
/* --------------------------------------------- */ ?Rwn1.Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fDRQ(}  
  /* --------------------------------------------- */ x/Ds`\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \(z)]D  
/* --------------------------------------------- */ e@q[Dv'mu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  /f2*J  
m3,v&Z  
?iq:Gf  
V^Nc0r   
看了之后,我们可以思考一些问题: SAqX[c  
1._1, _2是什么? #\"5:.H Oz  
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。 U2h?l `nP  
2._1 = 1是在做什么? tV T(!&(  
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。 J"z8olV  
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。 .IgCC_C9  
1p tPey  
ruA!+@or  
三. 动工 S |B7HS5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oZIoY*7IrQ  
jKtbGVZ 7r  
N". af)5  
-dza_{&+iZ  
template < typename T > 8L&#<Ol  
class assignment Mbi)mybM  
  { K}* s^*X  
T value; {?t=*l\S{w  
public : DQE.;0ld  
assignment( const T & v) : value(v) {} VbZZ=q=Kd  
template < typename T2 > -f'z _&KI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P>)qN,a  
} ; :lcoSJ  
[rf.P'p%  
f>Ij:b`Z2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C7nLa@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j{nL33T%  
V RT| OUq  
JH2d+8O:qK  
vQ 5 p  
  class holder \# #~Tq  
  { qi$6y?  
public : teET nz_L  
template < typename T > uNLA/hL+n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B1\}'g8%f  
  { l].dOso$`  
  return assignment < T > (t); g }5lGz4  
} V:yia^1  
} ; 0<fN<iR`  
!hEt UF  
^ @sg{_.~l  
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: EQMn'>  
qWy(f|:hYi  
  static holder _1; ss.wX~I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V) C4 sG  
fyh9U_M);w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {}~7Gi!  
而不用手动写一个函数对象。 }c^`!9  
<-FAF:6$@@  
3u _[=a  
&KT*rL  
四. 问题分析 3+0 $=ef  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pFx7URZA  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +CaPF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %?^IS&]Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 COZ<^*=A#p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (~#{{Ja  
VMZ\9IwI  
五. 问题1:一致性 u%}zLwMH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &iORB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Il`35~a  
Rq|7$O5  
struct holder ">@]{e*  
  { iP)`yB5`  
  // VG_ PBG(  
  template < typename T > ~+ Mp+gE  
T &   operator ()( const T & r) const &gR)Y3  
  { &s-iie$"@x  
  return (T & )r;  LhKaqR{  
} oSq?. *w<  
} ; oc7&iL  
clV3x` z  
这样的话assignment也必须相应改动: ?0*,x)t  
~4fUaMT  
template < typename Left, typename Right > }OL?k/w  
class assignment ,1&Pb %}  
  { Q8. =w  
Left l; I&vD >a5#  
Right r; D<U^FT  
public : Ve)P/Zz}^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MVP|l_2!  
template < typename T2 > <N KmLAfX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >xsbXQ>.  
} ; t/%{R.1MN  
]ie38tX$  
同时,holder的operator=也需要改动: u a%@Ay1|  
ut j7"{'k|  
template < typename T > S#Q0aG j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ( f]@lNmx  
  { >-oB%T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MD|T4PPz,}  
} lDsT?yHS`Z  
B! +rO~  
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。 OEi u,Y|@l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J,(@1R]KF:  
RD6n1Wb(@  
return l(rhs) = r; <$z6:4uN_  
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。 ahICx{hK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r+:]lO  
I%(YR"  
template < typename Tp > wE3L,yx=  
class constant_t ~F"<Nq  
  { \rj>T6  
  const Tp t; ,ArHS  
public : |VX )S!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [x%[N)U3  
template < typename T > 8TBv~Q u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H@xHkqan  
  { K'Y/0:"*  
  return t; T>hrKn.!D:  
} c>Tf@A og>  
} ; ,&~-Sq) ~  
kzk8b?rOA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z+Guu8  
下面就可以修改holder的operator=了 8rS;}Bt  
g.di3GGi  
template < typename T > 2[3t7C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x:~XZX\mwH  
  { J^7M0A4K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d7G@Z|R3p  
} D8u`6/^  
wG7>2*(  
同时也要修改assignment的operator() 'Ca;gi !U  
LFxk.-{=  
template < typename T2 > t bR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i.W*Go+  
现在代码看起来就很一致了。 <F&XT@  
Q>+rjN;  
六. 问题2:链式操作 9M7P|Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ko[d axUB  
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。 s#aj5_G  
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。 )V>OND  
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。 ZAy/u@qt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6pS}\aD  
.On qj^v  
template < typename T > 2*O# m  
struct result_1 cMT:Ij];  
  { L)\<7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ({C[RsY=6  
} ; 3b0|7@_E  
c-(dm:  
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: # }}6JM  
.-T P 1C  
template < typename T > 'a JE+  
struct   ref sUc[!S:/  
  { <Fx%P:d  
typedef T & reference; CEw%_U@8  
} ; :NWIUN  
template < typename T > _6h.<BR  
struct   ref < T &> P/[RH e  
  { r_Ou\|jU  
typedef T & reference; J %A=  
} ; `^^t#sT   
=X5w=(&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N3\RXXY  
}0anssC  
template < typename T > VO {z)_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ']\SX*z?  
  { S},Cz  
  return l(t) = r(t); ]ke9ipj]:  
} &v;fK$=2C  
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。 :5j+^/   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pi#a!Quf\  
&0bq3JGW  
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 Vrlqje_Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OS<GAA0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 73'AQ")UJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pn9;&`t  
最后的布局是: ZD|F"v.  
                Add l8+)Xk>   
              /   \ U" 3L  
            Divide   5 ',]Aj!q  
            /   \ ,66(*\xT  
          _1     3 gSwHPm%zn  
似乎一切都解决了?不。 Y-1K'VhT  
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。 $]};EI#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [$d]U.  
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: (b[=~Nh'  
9__Q-J  
template < typename Right > 3[_WTwX0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,38M6yD  
Right & rt) const [ypE[   
  { gk?H@b*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,ZY\})`p  
} 8mdVh\i!Kf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8|\ -(:v  
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。 V6c8o2G;+  
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。 : 4-pnn  
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。 )[ UYCx'  
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。 [hot,\+f  
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? 7CF>cpw  
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: 3w p@OF_  
*Od?>z  
template < class Action > gn.)_  
class picker : public Action c'VCCXe  
  { $gYGnh_,Q  
public : .+?]"1>]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^jS1g*nrN  
  // all the operator overloaded I H#CaD  
} ; A-L)2.M  
%qeNC\6N  
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。 <liprUFsn  
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: ?G!p4u?C  
4 )}>dxv  
template < typename Right > go6; _  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `S? _=JIX  
  { :iE`=( o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3rN}iSF^  
} @Ss W  
e~># M $  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ywt9^M|z;  
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。 ~^'t70 :D  
5oB#{h  
template < typename T >   struct picker_maker b 5K"lPr  
  { wM;=^br  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `RURC"  
} ; N(J#<;!yb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &io+*  
  { V}2[chbl  
typedef picker < T > result; `)w=@9B)"  
} ; b rDyjh  
apM)$  
下面总的结构就有了: n >E1\($  
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。 4v5qK  
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。 { Ngut  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &:g1*+  
至此链式操作完美实现。 ) R5[a O  
uz3 ?c6b  
CSWA/#&8>  
七. 问题3 tdu:imH~  
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。 ^ rO}'~(  
3a U4Z|f~  
template < typename T1, typename T2 > 37tJ6R6[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D=5%lL  
  { M#8_Qbvfk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W5Jb5  
} DmB?.l-  
.ubZ  
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: Ts=TaRwWf  
RR/?"d?&  
template < typename T1, typename T2 > EQHCw<e  
struct result_2 ~ `{{Z&  
  { (Nf!E[ }Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H2+Ijn19E  
} ; K}whqe]j  
dg0WH_#  
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? gKWUHlQY  
这个差事就留给了holder自己。 :V)=/mR  
    KYg'=({x  
Z)u_2e  
template < int Order > bQ0+Y?,+/  
class holder; 9r8bSV3`  
template <> CX5>/  
class holder < 1 > ^O"o-3dte  
  { \y7\RV>>3b  
public : 1u }2}c|  
template < typename T > N{Pa&/V  
  struct result_1 IFF1wfC  
  { kp)1s>c  
  typedef T & result; o7v9xm+  
} ; ob[G3rfd@Z  
template < typename T1, typename T2 > {k'$uW `  
  struct result_2 G*zhy!P  
  { `yRt?UQRS  
  typedef T1 & result; VZk;{  
} ; |B\76Nk  
template < typename T >  bWZzb&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _znn`_N:v  
  { QT(]S>--n  
  return (T & )r; 9}G<\y  
} ]4 \6_J&  
template < typename T1, typename T2 > O%} hNTS"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -e+im(2D=  
  { ]^QO ^{Sz  
  return (T1 & )r1; BGO pUy  
} A_.}- dzF  
} ; =u5( zaBe  
k& ]I;Aq  
template <> 7VfPS5se  
class holder < 2 > StLbX?d6  
  { ;,@Fz  
public : lBG"COu  
template < typename T > (Ii+}Mfp  
  struct result_1 9*[!ux7h  
  { <7MxI@\  
  typedef T & result; v 5&8C  
} ; mr XmM<  
template < typename T1, typename T2 > OlsD  
  struct result_2 A] f^9F@  
  { `k9a$@Xg  
  typedef T2 & result; *MXE>   
} ; >#5jO9  
template < typename T > G4n-}R&'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @u-CR8^  
  { G=KXA'R)1.  
  return (T & )r; sN/8OLc  
} A+"'8%o9}  
template < typename T1, typename T2 > }Q;^C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wQOIUvd  
  { K'U=);W  
  return (T2 & )r2; kclZ+E  
} AaDMX,  
} ; `t]8 [P5  
Ce@"+k+w  
N9PEn[t@  
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> >。 @F!oRm5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mFuHZ)iQG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ua%j}%G(  
|I=GI]I  
return l(i, j) = r(i, j); N/8B@}@n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5Ln !>,  
Vx=tP.BO]  
  return ( int & )i; =O~Y6|  
  return ( int & )j;  75T+6 u  
最后执行i = j; D'"l%p  
可见,参数被正确的选择了。 d+IN-lR(  
'F^"+Xi  
jlaC: (6  
rTA#4.*&  
m/aA q8  
八. 中期总结 ?l ](RI  
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: :}Z Y*ind  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /k=k rAz.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X;yThb` iI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g"X!&$ &  
-;&-b>b  
md /NMC \  
I\$?'q>  
Ihx[S!:  
}ykc AK3U  
九. 简化 \m~Oaf;$  
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。 xnC5WF7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %[k"A  
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: :2AlvjvjZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \&^U9=uq  
  +-*/&|^等 G5!!^p~  
2. 返回引用。 J?qikE&  
  =,各种复合赋值等 }syU(];s  
3. 返回固定类型。 *~8g:;u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Iv*sd *  
4. 原样返回。 *4[P$k$7  
  operator, iq3TP5%i  
5. 返回解引用的类型。 dp*E#XCr1  
  operator*(单目) DWk2=cO  
6. 返回地址。 Vu Ey`c  
  operator&(单目) lO8GnkLE  
7. 下表访问返回类型。 D #C\| E:  
  operator[] lrK?&a9AB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9Q&]5| x  
  operator<<和operator>> uUh6/=y  
,? V YrL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dG}*M25  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @{@)gE  
3PaMq6Ca  
template < typename Left > P B{7u  
struct value_return DSx D531[A  
  { Ue]GHJ2  
template < typename T > sBD\;\I  
  struct result_1 NuKx{y}P  
  { 0qMf6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [P"R+$"   
} ; F6\r"63  
L[9]Ez$2+  
template < typename T1, typename T2 > }9ZcO\M  
  struct result_2 @Xe[5T  
  { +{S^A)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *ocbV`  
} ; 2d Px s:8&  
} ; B#;yko  
_w>9Z>PR  
gAgP("  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '^Ce9r}  
E-q*u(IW  
下面我们来剥离functor中的operator() ^~%z Plv  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  p%6j2;D  
{|J'd+  
return l(t) op r(t) +#!! 'XP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *qm@;!C  
return op l(t) <e&*Tx<8  
return op l(t1, t2) K q0!.455  
return l(t) op 8L7ZWw d  
return l(t1, t2) op )gR !G]Y  
return l(t)[r(t)] ]h$,=Qf hD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xPi/nWl`|  
uR7\uvibUO  
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: T=QV =21qn  
单目: return f(l(t), r(t)); s) vHLf4T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^L1#  
双目: return f(l(t)); ;9R;D,Gk!  
return f(l(t1, t2)); -v(.]`Wo&;  
下面就是f的实现,以operator/为例 VfiMR%i}  
?Q)z5i'g#  
struct meta_divide OxraaN`  
  { 93npzpge  
template < typename T1, typename T2 > kG7q4jFwP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |[VtYV _{  
  { cR1dGNcp/@  
  return t1 / t2; THM\-abz  
} lll]FJ1  
} ; L@|W&N;%a  
N'nqVYTU  
这个工作可以让宏来做: jyt#C7mj-A  
{zc<:^r^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -m:i~^ u  
template < typename T1, typename T2 > \ c2z%|\q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~_TmS9  
以后可以直接用 cia4!-#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PL#8~e;'  
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 F-)lRGw  
(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。。。) 3 G?^/nB  
;u'mSJI'  
,HEx9*E/s  
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 *@q+A1P7@  
QJ`#&QRp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6s833Tmb&r  
class unary_op : public Rettype xP.B,1\X  
  { fa#]G^f  
    Left l; &rX..l  
public : ,*2%6t`N?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &t +   
u:pdY'`"#  
template < typename T > ~EIY(^|py  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8z^?PZ/  
      { "msCiqF{z  
      return FuncType::execute(l(t)); kSH3)CC P  
    } ^A^,/3  
}ZEh^zdz8  
    template < typename T1, typename T2 > AF1";duA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xa`&/W>  
      { z I`'n%n=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AC=cz!3iB  
    } ei;wT  
} ; jK#y7E  
x\XgQQ]-  
v.)'b e*u  
同样还可以申明一个binary_op <JHU*Z  
kx 'ncxN~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BBw`8!  
class binary_op : public Rettype hi>Ii2T  
  { =y8HOT}8  
    Left l; ,~FyC_%*  
Right r; >U^AIaW  
public : Z9ciS";L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =1lKcA[z  
FyYQ4ov0&o  
template < typename T > iYA06~ d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mSAuS)YD  
      { ]DdD FLM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3O<<XXar  
    } EuqmA7s8A  
?rWqFM:hb  
    template < typename T1, typename T2 > /`0*!sN*5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A\ze3fmV  
      { $Vbgfp~U-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zzuDI_,/  
    } {$>*~.Wu  
} ; $Ha?:jSc  
Z?[;Japg  
8[,,Kr)-  
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 #O^H? 3Q3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ! 2"zz/N{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N{iBVl  
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。 P$2J`b[H$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JrseU6N  
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。。。 Jd&Qi)1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K8{ j oh  
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) 9#/z [!  
下面是修改过的unary_op W<yh{u&,  
R+gh 2 6e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z]Z>+|  
class unary_op /J3e[?78u  
  { Xgd!i}6Q  
Left l; B[C2uVEX:  
  tHXt*tzq  
public : 6YrkS;_HS  
q>r9ooN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <X j:c2@  
;38DBo  
template < typename T > ,\[&%ph  
  struct result_1 m'r6.Hp3Ng  
  { i+Px &9o<9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =nA;,9%  
} ; l:8gCi  
HvK<>9  
template < typename T1, typename T2 > gx4`pH;B\  
  struct result_2 X82sw>Y  
  { R"!.|fH6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '7 6}6G%  
} ; B y6:  
)1lR;fD  
template < typename T1, typename T2 > 9,82Uta  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :bW}*0b-  
  { W4QVWn %3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); engql;  
} :"3WCB  
&y mfA{s  
template < typename T > aIRCz=N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xI<Dc*G  
  { oA"t`,3  
  return OpClass::execute(lt(t)); t\CVL?e`  
} ZBdZr  
37a"<  
} ; OlRBv foh8  
/+"BU-aQk  
8K]fw{-$L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e~ W35Y>A  
好啦,现在才真正完美了。 SBAq,F'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0LrTYrlj  
E3_e~yu&  
template < typename Right > hp%|n:.G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LP7t*}PK  
  { W~POS'1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +su>0'a  
} p` B48TW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )2g\GRg6  
f /&Dy'OV7  
6;l{9cRgc  
pTST\0?  
m%+W{N4Wb  
十. bind 6sRn_y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^p|MkB?uM  
先来分析一下一段例子 f%an<>j^w  
G>M# BuU  
69!J' kM[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F6}Pwz[c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a,#f%#J\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ib*l{cxN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \"V7O'S)&  
我们来写个简单的。 <[Q#}/$"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g*N~r['dZ  
对于函数对象类的版本: UkG|5P`  
R N5\,>+  
template < typename Func > #y&3`Nz3  
struct functor_trait 1 C{n!l  
  { 5H6m{ng  
typedef typename Func::result_type result_type; Cj _Q9/  
} ; !<h*\%;  
对于无参数函数的版本: f#ID:Ap3  
)p~\lM}?d  
template < typename Ret > Q i&!IG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L oe!@c  
  { ' aBX>M  
typedef Ret result_type; eZ[CqUJ&  
} ; ecA:y!N  
对于单参数函数的版本: mv/'H^"[_  
_'ltz!~  
template < typename Ret, typename V1 > }W#Gf.$6C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 54_CewL1P]  
  { R61.!ql%w  
typedef Ret result_type; c_~)#F%P  
} ; ~%qHJ4C  
对于双参数函数的版本: $z1u>{  
_k\*4K8L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T6=c9f?7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .5p"o-:D  
  { <ap%+(!I  
typedef Ret result_type; t.t$6+"5We  
} ; M n`gd#  
等等。。。 Y#V`i K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b] DF7 U  
WNrgqyM  
template < typename Func > - jfZLO4  
struct func_return E y1mlW  
  { "^fcXV9Wp  
template < typename T > x~j>Lvw L  
  struct result_1 dGt;t5An V  
  { ]OL O~2j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z2vrV?:  
} ; Di5eD,N  
{" woBOaA  
template < typename T1, typename T2 > gtHWd;1&f  
  struct result_2 sWX iY  
  { x9bfH1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X=USQj\A  
} ; a6wPkf7-H  
} ; \XFF(  
i+( k  
wwE`YY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5MfbO3  
=+% QfuK  
template < typename Func, typename aPicker > PN:/lIO  
class binder_1 .|^L\L(!  
  { 87l(a,#J  
Func fn; w[}5qAI5*f  
aPicker pk; pyhC%EZU  
public : 3B8\r}L  
lK;|ciq"c7  
template < typename T > h)fJ2]JW8W  
  struct result_1 :c[iS~ ~Y  
  { U2 m86@E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :l ~Wt7R  
} ; {Z%4Pg  
! eXDN  
template < typename T1, typename T2 > 4WU%K`jnXb  
  struct result_2 {_T?0L  
  { `1k0wT(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V<:scLm#OF  
} ; TR}ztf[e  
vncLB&@7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qp$Td<'Y  
{ZQ|Ydpk  
template < typename T > 9>?3FMKdY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _=l8e-6r  
  { ZyAm:yO  
  return fn(pk(t)); v3>jXf  
} o+Cd\D69S  
template < typename T1, typename T2 > is`O,Met  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PCKgdh},  
  { o&WKk5$  
  return fn(pk(t1, t2)); #$k6OlK-r"  
} 4'EC(NR7N  
} ; qcpAjjK  
P(h[QAM  
+'aG&^k4  
一目了然不是么? C.su<B?  
最后实现bind ]1YyP  
KlOL5"3  
luLt~A3H$  
template < typename Func, typename aPicker > 3jx5Lou)&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y243mq-  
  { Qmbl_#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?mM6[\DFoT  
} FQ6jM~  
{Ee[rAVGp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |,ws3  
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"j 0Yob  
U`*L`PM  
十一. phoenix "WPFZw:9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aJ;6!WFW  
{ [S@+  
for_each(v.begin(), v.end(), 4<c #3]  
( r*Iu6  
do_ LS(J%\hMDm  
[ 1 UyQ``v/  
  cout << _1 <<   " , " #}y(D{zc  
] `-,yJ  
.while_( -- _1), ItLP&S=  
cout << var( " \n " ) T1Gy_ G/  
) iRwlK5(&  
); P%%[_6<%M  
^TWMYF-  
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: &i/QFO7y}  
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 estDW1i)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 335\0~;3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xW hi>  
0/Q"~H?%  
'5:P,1tW U  
template < typename Cond, typename Actor > zLeId83>  
class do_while qjc8$#zXS  
  { d|~A>YZ  
Cond cd; {\87]xJ  
Actor act; w =MZi=p  
public : LEM^8G]O  
template < typename T > 9[L@*7A`m  
  struct result_1 N=?! ~n9Q-  
  { Xfq]vQ/{  
  typedef int result_type; n-%8RV  
} ; jT6zpi~]E  
A&dNCB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .*0`}H+_  
P0/B!8x  
template < typename T > G\HU%J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dq~PxcnI  
  { 1!;}#m7v  
  do RR 8Z 9D;  
    { Qey6E9eCA  
  act(t); TNvE26.(  
  } l:Y$A$W]>  
  while (cd(t)); /p&)bL  
  return   0 ; $!msav  
} e>oE{_e  
} ; VB+sl2V<h  
N%2UL&w#B  
l imzDQ^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~6hG"t]:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 E?& x5?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !iOuIYjV  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h0N*hx   
下面就是产生这个functor的类: 0H V-e  
8J- ;/  
F[ Itq  
template < typename Actor > x_&m$Fh  
class do_while_actor yk5T"# '+  
  { z~g7O4#  
Actor act; Kk^tQwj/QE  
public : $j~oB:3n7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EmDA\9~@R  
l7]$Wc[  
template < typename Cond > Wu 71q=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  MRB>(}  
} ; .d~\Ysve  
]ni6p&b>  
7{pIPmJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !tU'J"Zy  
最后,是那个do_ <FUon  
(? \?it-  
+{.780|  
class do_while_invoker _.{zpF=j  
  { O~27/  
public : ca(U!T68  
template < typename Actor > %ISq>A)%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |jT2W  
  { II;Te7~  
  return do_while_actor < Actor > (act); :&qhJtGo  
} 9_ZBV{   
} do_; ?`"n3!>bS  
Z\Z,,g+WL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H\E7o" m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i@5 )` <?  
最后来说说怎么处理break和continue U]hF   
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。 Fu7M0X'p  
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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