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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )YX 'N<[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )~+e`q  
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, rfgI$eu   
S6+y?,^  
>OG:vw)E  
phn9:{TI  
  class filler &s$(g~ 4gC  
  { P4F3Dc  
public : C!R1})_^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dd\n8f  
} ; EvWzq%z l  
n< ud> JIb  
~<k,#^"}X  
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: <%Ostqj  
@*qz(h]\  
C":o/;,1  
'^Ql]% _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ) :\xHR4  
Q"t<3-"  
u6MzRC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Wt=|  
+\|Iu;w  
_`I "0.B]  
59!Fkd3  
二. 战前分析 LNa$ X5`  
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。 `X`2:@gQ  
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 7hi"6,  
aS pWsT  
h-m \%|D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )* Q-.Je/U  
  /* --------------------------------------------- */ KM !k$;my  
vector < int *> vp( 10 ); 6X\ 2GC9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =Apxdnz,  
/* --------------------------------------------- */ {qmdm`V[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o.'g]Q<}UB  
/* --------------------------------------------- */ TP"1\O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {O,{c\  
  /* --------------------------------------------- */ Uv?|G%cD-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); El o Me~a3  
/* --------------------------------------------- */ sPpsq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wa1, p  
Tzn tO9P+  
0%Z]h?EYy|  
u&9 r2R959  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]\xy\\b/`  
1._1, _2是什么? ]_8qn'7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >NKe'q<)3  
2._1 = 1是在做什么? q-`RI*1]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 KrXdnY8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]b=P=  
g"L|n7_b  
pFm=y#!t  
三. 动工 +8#_59;x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;?6No(/  
l%`F&8K  
XO9M_*Va  
S_T1y  
template < typename T > 8-lOB  
class assignment 5 gv/Pq&  
  { ! /NG.Wf  
T value; s-RQMK}H  
public : ~j#]tElb  
assignment( const T & v) : value(v) {} OKP9CLg9  
template < typename T2 > q-rB2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %rF?dvb;?  
} ; ?  BE6  
gi-Yqco  
p<&Xd}]"^W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @0eHS +  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <N`J`J-[  
dTL5-@  
zOSs[[  
:mS# h@l  
  class holder 3"kd jOB  
  { NO0"*c;  
public : 9XHz-+bQ  
template < typename T > Mze;k3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sz9G3artK&  
  { <97d[/7i  
  return assignment < T > (t); :KKa4=5L  
} " beQZG  
} ; ^47PLLRP  
u- o--q  
A#W?2k9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g1UGd  
UDe |Sb  
  static holder _1; [J C:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /c$\X<b);  
] )"u+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {w8 NN-n  
而不用手动写一个函数对象。 &%2*Wu;  
"&/]@)TPz  
Qf| U0  
8 :o<ry  
四. 问题分析 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。 +hRmO  
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。 7nVRn9Hn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oM2UzB{(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 { K _kPgKS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $XU5??8  
"iM~Hy  
五. 问题1:一致性 [<,~3oRu  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| t'~/$=9}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Lqp8yVO  
P1U*g!  
struct holder Pe_!?:vF  
  { HJC(\\~  
  // i,nm`Z>u  
  template < typename T > bC^(U`y32  
T &   operator ()( const T & r) const 'i8 U  
  { ;ml 3  
  return (T & )r; `T2$4>!  
} #$1og=  
} ; kip`Myw+  
{i*2R^5  
这样的话assignment也必须相应改动: KZbR3mi,  
3loY qeP  
template < typename Left, typename Right > ur\qOX|{  
class assignment 68iV/ 7  
  { "0EA;S8$8  
Left l; d$Y7u  
Right r; t UR c bwV  
public : {u\%hpD_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~RBrSu)  
template < typename T2 > IhiGP {  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3pXLSdxB  
} ; #Ch;0UvFF  
3:5DL!Sm8J  
同时,holder的operator=也需要改动: ow/57P  
XYH|;P6K  
template < typename T > CN2_bz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P0i V<T4^  
  { phYDs9-K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); / EMJSr  
} 1mSaS4!"B  
O3N_\B:  
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。 f7hXQ|$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  Q2p)7G  
$>R(W=Q  
return l(rhs) = r; I<=Df5M  
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。 &48_2Q"{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7dX/bzUVz8  
M0c 9pE  
template < typename Tp > o+?r I p  
class constant_t f&hwi:t  
  { +<.\5+  
  const Tp t; -#29xRPk  
public : %vO<9fE|1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .A1\J@b  
template < typename T > e#/kNHl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kz q29S  
  { ]feyJLF  
  return t; 3"UsZyN:  
} v8I{XU@%  
} ; ibdO*E  
'+*-s7o{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &*&?0ov^"  
下面就可以修改holder的operator=了 Q0{z).&\(e  
zQH]s?v  
template < typename T > t/Z:)4Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =C f(B<u  
  { Dz_eB"}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DP7C?}(  
} nMoWOP'  
pGIe=Um0W  
同时也要修改assignment的operator() !7U\J]  
JeY' 8B  
template < typename T2 > ^*^/]vM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C2<CWPn<  
现在代码看起来就很一致了。 a}d6o;li  
fMeZ]rb  
六. 问题2:链式操作 PK&2h,Cu+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0m+8P$)C%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4Z)DDz-}V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 QfQ\a%cc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ACjf\4Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GIv){[i  
K` nJVc  
template < typename T > Y'Z+, CNf  
struct result_1 HXJ9xkrr  
  { ^ft]b2i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l[/q%Ca'>  
} ; m&R"2t_Z  
^GYq#q9Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j1$<]f  
WA LGIW  
template < typename T > =V|Nn0E  
struct   ref :w?7j_p#  
  { WwW^[k (X  
typedef T & reference; }.:d#]g8  
} ; }#=Od e  
template < typename T > [.q(h/b  
struct   ref < T &> r(}nhUQ%E  
  { K@@9:T$  
typedef T & reference; 9b6!CNe!  
} ; =Mhg  
$`vkw(;t)1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y,<$X.>QO|  
yty` 2$O  
template < typename T > o&^NwgRCF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cD{8|B*  
  { [xpQH?  
  return l(t) = r(t); M^H90GN)X  
} 3:|-#F*k{  
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。 ]@SU4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 00M`%c/  
p\U*;'hv  
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 Sue 6+p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {TL +7kiX/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z~3u:[x";  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6~W u`  
最后的布局是: viuiqs5[Bi  
                Add bV3lE6z  
              /   \ Y jup  
            Divide   5 JfTfAq]  
            /   \ FD6v /Y  
          _1     3  q{X T  
似乎一切都解决了?不。 n9 fk,3  
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。 "g `nsk  
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。 (G8  
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: '8r8%XI  
M\yHUS6N  
template < typename Right > vF>gU_gz.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yg6I&#f7&  
Right & rt) const X&\o{w9%  
  { id?_>9@P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4uX(_5#j  
} a{_ KSg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O|UxFnB}  
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。 8U^D(jrz  
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。 aqfL0Rg+`  
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。 ck$2Ue2`@w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 l(Cf7o!  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? oP]L5S&A  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ogeRYq,g  
 vbKQ*  
template < class Action > ,QS'$n  
class picker : public Action ,U%=rfB~  
  { 0VIZ=-e  
public : k_Tswf3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \/,g VT  
  // all the operator overloaded BPWnck=%  
} ; Z}[xQ5  
J v<$*TVS0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ofm5[q=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]xR4->eix  
sA\L7`2H  
template < typename Right > m;h<"]<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6{7 3p@  
  { )nnCCR S6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (b|#n|~?YL  
} d +xA:  
P Ey/k.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C*O ,rm}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vfXJYw+6_  
n{{ P 3f  
template < typename T >   struct picker_maker cDO:'-  
  { M;qb7Mu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x(vai1CrdH  
} ; 966<I56+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a)S(p1BGg  
  { +\U]p_Fo3  
typedef picker < T > result; lzoeST  
} ; O3+)qb!X  
Bj&_IDs4  
下面总的结构就有了: b8cVnP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 i7f%^7!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fqX~xp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fM{1Os  
至此链式操作完美实现。 A^cU$V%?W  
leIy|K>\m  
1uC;$Aj6:  
七. 问题3 ^5>du~d  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 jI Z+d;1  
Wo2 v5-  
template < typename T1, typename T2 > `A"Q3sf%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G)~MbesJ  
  { ixzTJ]yu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w^ U}|h"  
} }\4p3RQrz  
p6[#f96^u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yXXvs'$R \  
Q^|6J#o[9  
template < typename T1, typename T2 > @9<S*  
struct result_2 2) ?  
  { x?rbgsB5&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &_YtY47  
} ; L^jaBl  
Dh?vU~v(6  
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? W[GQ[h  
这个差事就留给了holder自己。 9H[/Tj-;  
    mw Z'=H  
-+' #*V  
template < int Order > K@*rVor{  
class holder; yFi6jN#~  
template <> n_u`B|^Pj  
class holder < 1 > j,4,zA1j|  
  { `>\4"`I  
public : U81;7L8  
template < typename T >  'X|v+ ?  
  struct result_1 <g*.p@o  
  { 6I5o2i  
  typedef T & result; OFIMi^@  
} ; %Dra7B%  
template < typename T1, typename T2 > n3*UgNg%fK  
  struct result_2 ;n` $+g:>  
  { ;{]8>`im&4  
  typedef T1 & result; joY1(Y  
} ; e"PMvQ  
template < typename T > Kc-Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gxo# !  
  { n+X1AOE[L  
  return (T & )r; fMyE&#}z  
} |@+8]dy:l  
template < typename T1, typename T2 > ;hkro$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zdqnL^wb  
  { jjX'_E  
  return (T1 & )r1; 3y/1!A3  
} X:R%1+&*  
} ; m,=)qex  
.B6`OX&k  
template <> 'qdg:_L"  
class holder < 2 > |GuKU!  
  { ,7t3>9 -M"  
public : ;FcExg|k  
template < typename T > kAY@^vi  
  struct result_1 Z6NJ)XQy6F  
  { K q/~T7Ru  
  typedef T & result; Uld_X\;Q4  
} ; 9e-*JYF]C  
template < typename T1, typename T2 > m';#R9\Fz  
  struct result_2 EZ..^M3  
  { iwB8I^  
  typedef T2 & result; >kt~vJI  
} ; {ip=iiW2  
template < typename T > #>@<n3rq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c%jsu"  
  { bd} r#^'K  
  return (T & )r; y-%nJD$  
} Xm%iPrl D  
template < typename T1, typename T2 > 2ve lH;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V;H d)v( j  
  { _k6x=V;9g  
  return (T2 & )r2; O<4Q$|=&?  
} 2wGF-V  
} ; p "/(>8  
tF<^9stM  
#"hJpyW 4V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7[4_+Q:}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LjSLg[i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )\0Ug7]?  
^WmGo]<B_  
return l(i, j) = r(i, j); \5t`p67Ve_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ESn6D@"  
p(~Y" H  
  return ( int & )i; D~5yj&&T;  
  return ( int & )j; 4[2=L9MIo~  
最后执行i = j; mXQl;  
可见,参数被正确的选择了。  \C!%IR  
G(:s-x ig6  
-l\~p4U  
g[m3IJzq  
@bc[ eas  
八. 中期总结 >_&~!Y.Z=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O~${&(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P/C&R-{')  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S&5Q~}{,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mfu*o0   
g8LT7  
di"C]" ;  
Tld1P69(  
P{"  WlJ  
fEHh]%GT`  
九. 简化 &7$,<9.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D/gd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kuWK/6l4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: IRlN++I!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6e-#XCR{  
  +-*/&|^等 BPwI8\V  
2. 返回引用。 f<g>dQlE  
  =,各种复合赋值等 jK\V|5k  
3. 返回固定类型。 "}0)YRz%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >]:N?[Y_~}  
4. 原样返回。 \Y51KB\  
  operator, I~d#p ]>  
5. 返回解引用的类型。 F9Ifw><XM  
  operator*(单目) 's$A+8;L  
6. 返回地址。 NE$VeW+@  
  operator&(单目) #=`FM:WH  
7. 下表访问返回类型。 }l,T~Pjb  
  operator[] zY]Bu-S3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CWE Ejl  
  operator<<和operator>> 6W)xj6<@  
*eHA: A_I  
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。 J ZVr&KZN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C$$"{FfgU"  
l5{(z;xM  
template < typename Left > -@YVe:$%b  
struct value_return V<7R_}^_7  
  { zj~8>QnKk  
template < typename T > ATKYjhc _  
  struct result_1 ` (7N^@  
  { i0,%}{`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fQ=&@ >e  
} ; &Pmc"9Rl  
s$f+/Hs  
template < typename T1, typename T2 > >E//pr)_Km  
  struct result_2 zkjPLeX  
  { hknwis%y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fl} rz  
} ; E9yFREvQc  
} ;  6'RZ  
Z-N-9E  
$w|o@ Ml)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :SpG&\+  
0MwG}|RC  
下面我们来剥离functor中的operator() *4(/t$)pEl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 03X<x|  
"\VW. S  
return l(t) op r(t) GOv9 2$e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y+K7WUwhq  
return op l(t) AzHIp^  
return op l(t1, t2) LVPt*S=/  
return l(t) op ke3HK9P;  
return l(t1, t2) op - XE79 fQ  
return l(t)[r(t)] /2g)Z!&+L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %k/ k]: s  
iYO wB'z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5en [)3E  
单目: return f(l(t), r(t)); L eG7x7n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r[.zLXgK  
双目: return f(l(t)); N oX_?  
return f(l(t1, t2)); o7_MMeQ4  
下面就是f的实现,以operator/为例 8CHb~m@^$  
.nj?;).  
struct meta_divide Rz<d%C;R  
  { A2g"=x[1@K  
template < typename T1, typename T2 > }XfS#Xr1aV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {ED(O -W  
  { 5]4<!m  
  return t1 / t2; s`8M%ZLu  
} OYqYI!N/  
} ; "C$!mdr7  
) xfc-Q  
这个工作可以让宏来做: Bq$e|t)'  
E3CiZ4=5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xZ9}8*Q&:  
template < typename T1, typename T2 > \ ]wkSAi5z*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xJ[k#?T'  
以后可以直接用 s${T*)S@G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'k-u9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <|KKv5[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]MqH13`)A  
w8m8r`h  
<?q&PCAn^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 YLA557~  
IyG = 7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yNhscAMNn  
class unary_op : public Rettype 877EKvsiC  
  { 1jUhG2y  
    Left l; rZ8Y=) e  
public : (n":] 8}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WuP([8  
X/`#5<x  
template < typename T > :/yr(V{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a'_MhJzs  
      { \p>]G[g  
      return FuncType::execute(l(t)); Y^c,mK^  
    } X]JpS  
C0t+Q  
    template < typename T1, typename T2 > ,E*a$cCw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0p:ClM 2O  
      { ;+r)j"W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .yK\&q[<  
    } s3MMICRT.  
} ; "W_jdE6v  
w+).pcG( *  
Z!]U&Ax`Z  
同样还可以申明一个binary_op dbMu6Bm\G  
BDRYip[Sa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }Ke}rM<  
class binary_op : public Rettype S1H47<)UF  
  { zulf%aaL  
    Left l; +2;#9aa I  
Right r; YmO"EWb  
public : 7U{b+=,wK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :"<B@Z  
E+^} B/"  
template < typename T > ~q8V<@?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6uCk0 B|  
      { 7'{Yz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r'9=k x  
    } Y6;0khp  
=XacG}_  
    template < typename T1, typename T2 > ~x0-iBF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a! 0?L0_W&  
      { 7/D9n9F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); siss_1J  
    } I7q?V1f u4  
} ; k[r./xEv+t  
uhw5O9  
+/@ZnE9s  
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 RK~FT/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 shDt&_n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HjUw[Yz+6  
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。 JR a*;_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (}~eD  
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。。。 wCq)w=,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w371.84  
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) *xv/b=  
下面是修改过的unary_op 4ye`;hXy  
?(,5eg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e&H<lT  
class unary_op (1elF)  
  { XftJ=  *  
Left l; i"sYf9,  
  W3o }.|]  
public : S,"ChR  
OO !S w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S\v&{  
n6%jhv9H  
template < typename T > ;8;~C "  
  struct result_1 tRUsZl  
  { 6t7;}t]t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >+; b>  
} ; pZ_FVID  
(!>g8=`"  
template < typename T1, typename T2 > W &0@&U  
  struct result_2 -YRL>]1  
  { YW$x:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M;p q2$   
} ; P7>C4rmQ  
.z-^Ga*  
template < typename T1, typename T2 > @rK>yPhf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C>\!'^u1  
  { $p6Xa;j$9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2p3u6\y  
} q| =q:4_L  
|Z7bd^  
template < typename T >  Sj{rvW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @'<j!CqQ o  
  { li_pM!dWU_  
  return OpClass::execute(lt(t)); $NGtxZp  
} 2`FsG/o\T~  
$jeDVH  
} ; (fGJP*YO  
P"PeL B9K  
K_lL\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Wse*gO  
好啦,现在才真正完美了。 DT(Zv2  
现在在picker里面就可以这么添加了: b1,T!xL  
7Yw\%}UL  
template < typename Right > F{H0 %  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -< dMD_  
  { W'2-3J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R:IS4AaS  
} |v %RjN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 l3pW{p  
9y|&T  
Fx88 R !  
f/[?5M[  
;AL@<,8  
十. bind tCCi|*P G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 iB`WXU  
先来分析一下一段例子 Ye=7Y57Nr  
|7Xpb  
u FYQ^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #<i> <EG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .McoW7|Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lc:SqF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p:Ld)U*  
我们来写个简单的。 =|5bhwU]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |3T|F3uEX  
对于函数对象类的版本: pffw5Tc  
Z Lio8  
template < typename Func > MoR-8vnJ  
struct functor_trait _M]rH<h  
  { f_P+qm  
typedef typename Func::result_type result_type; Oi%~8J>  
} ; @~U6=(+  
对于无参数函数的版本: ]Y: W[p  
Hv7D+ j8M  
template < typename Ret > }Keon.N?   
struct functor_trait < Ret ( * )() > >RqT7n8h  
  { y:[VRLo  
typedef Ret result_type; I^\bS  
} ; /2\= sTd  
对于单参数函数的版本: nIqY}??  
ttq< )4  
template < typename Ret, typename V1 > -^xKG'uth  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J!fc)h  
  { cLko  
typedef Ret result_type; 'S D|ObBY  
} ; Y <i}"eI*  
对于双参数函数的版本: -MW(={#   
Y./}zCT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4k2c mM$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yb.|7U?/x  
  { <QW1fE  
typedef Ret result_type; :8|3V~%m  
} ; *Qwhi&k  
等等。。。 KRR^?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |`;1p@w"  
^sn>p}Tg  
template < typename Func > "`gZ y)E  
struct func_return *0@; kD=  
  { i~s9Ot  
template < typename T > Hkz~9p  
  struct result_1 $HCAC 4  
  { BaTOh'52  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `::'UfHc  
} ; YM.IRj2/1  
/R$x-7t)^(  
template < typename T1, typename T2 > (Rg!km%2T  
  struct result_2 T0"0/{5-_  
  { pW^ ?g|_}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CU^3L|f2N  
} ; u{nWjqrM*5  
} ; n6UU6t{  
uZ?CVluP  
j72] _G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +P)[|y +e  
nV xMo_  
template < typename Func, typename aPicker > ^8*SCM_A  
class binder_1 s!fY^3  
  { S9#N%{8P  
Func fn; [W;dguh  
aPicker pk; QOy&!6  
public : z.Kq}r^  
wp GnS  
template < typename T > Rf0\CEc  
  struct result_1 JEF7hJz~  
  { YM* 6W?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '2J6%Gg  
} ; QV7c9)<]'}  
o@`E.4  
template < typename T1, typename T2 > Ollv _o3  
  struct result_2 '{k Nbx51  
  { YeVc,B'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ 2oP,  
} ; : It W|  
2bxMIr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G$`4.,g  
uW'4 Kt  
template < typename T > Y[]+C8"O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HV7(6VSJ+  
  { :#htOsP  
  return fn(pk(t)); zjh9ZLu[  
} L[r0UXYLV  
template < typename T1, typename T2 > 7b%Cl   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K2 K6  
  { 4_0/]:~5  
  return fn(pk(t1, t2)); Ns= b&Uyc  
} }w^ T9OC  
} ; ZBq*<VtV  
s1$#G!'  
Cj9O [  
一目了然不是么? iT9Ex9RL  
最后实现bind (Tb0PzA  
|ylTy B  
dq/?&X  
template < typename Func, typename aPicker > 9<c4y4#y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'J0s%m|j  
  { `+;oo B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zP'pfBgbJW  
} >$52B9ie  
!Lug5U}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )t|Q7$ v1  
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。 Kf^F#dA  
ZDJWd=E  
十一. phoenix KY&,(z   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W@C tFU9  
G-?9;w'@  
for_each(v.begin(), v.end(), b<78K5'  
( gO!h<1!  
do_ je3n'^m  
[ <7] Y\{+  
  cout << _1 <<   " , " ioCkPj  
] R+hS;F nh%  
.while_( -- _1), H{zuIN/.1  
cout << var( " \n " ) W2Z]?l;vQQ  
) Jxw:Jk ~  
); U (7P X`1  
2Lgvy/uN  
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: n<&R"89  
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 &+^ Y>Ke  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w=o m7%J@l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -\C6j  
Qnx92   
o xu9v/  
template < typename Cond, typename Actor > K05Y;URbd  
class do_while b/Q"j3  
  { 3Dvk oV  
Cond cd; svjFy/T(lL  
Actor act; .: ;Hh~  
public : e"mfJY  
template < typename T > K"$ky,tU  
  struct result_1 bY$! "b~  
  { me^Gk/`Em  
  typedef int result_type; iquGLwJ  
} ; v("vUqhx2+  
31Mc<4zI8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]3jH^7[?  
TFPq(i  
template < typename T > %k)I =|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "0)G|pZI  
  { pT$AdvI]  
  do &uW.V+3  
    { # |[@Due  
  act(t); $0 zL  
  } |T&#"q,i9%  
  while (cd(t)); FWTl:LqFO  
  return   0 ; .tsB$,/  
} cs;Gk:  
} ; RUh{^3;~  
u Aa>6R  
7Apbi}")  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "T=LHjE  
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。 UF&Wgj [  
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。 R)Fl@ Tn  
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。 :''0z  
下面就是产生这个functor的类: K L~sEli  
^- Ji]5~  
W<7Bq_L[|  
template < typename Actor > YU(x!<Z  
class do_while_actor qrYeh`Mv  
  { `2  
Actor act; >[=`{B  
public : \Da$bJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L-dKZ8Q  
I!'(>VlP7  
template < typename Cond > tRCd(Z,WY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3l[hkRFu`  
} ; IxR:a(  
LnX^*;P5t  
GefgOlg5"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vdzC2T  
最后,是那个do_ T/5U lW|\  
U6PUt'Kk@  
kICYPy  
class do_while_invoker S3cQC`^  
  { ~zRd||qv  
public : I =pdjD  
template < typename Actor > -H]O&u3'c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N6'Y N10  
  { uGWk(qn  
  return do_while_actor < Actor > (act); =&GV\ju  
} i+3b)xtW7  
} do_; S/jHyJ,  
oGJI3Oh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xw Qkk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~'iuh>O)  
最后来说说怎么处理break和continue HjD= .Q  
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。 $y}Tbm  
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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