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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L7KHs'c*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <y!BO  
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, y/PEm)=Tt  
>2wjV"W?  
pa+ y(!G  
4];NX  
  class filler 2L,e\]2Z  
  { @z2RMEC~  
public : YY.;J3C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?W#! S  
} ; _h.[I8xgYG  
C ]#R7G  
2{ptV\f]D  
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: }R J2\CP  
G? [#<W@+  
plp).Gq  
5%W3&F6 %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3)T5}_  
\Q3m?)X=Gd  
H\ NO4=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rL%xl,cn<  
T? =jKLPC  
!E*-\}[  
B[Tw0rQ  
二. 战前分析 gHm ^@  
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。 HFf| >&c&  
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 21;n0E  
aEgzQono  
{~=[d`t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W58 \V  
  /* --------------------------------------------- */ +}:c+Z<  
vector < int *> vp( 10 ); S4 tdW A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EKDv3aFQZ#  
/* --------------------------------------------- */ d$>1 2>>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z~X]v["d  
/* --------------------------------------------- */ u2F 3>s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aoCyYnZD  
  /* --------------------------------------------- */ Xe*  L^8+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "cti(0F-d  
/* --------------------------------------------- */ 3"<{YEj8U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KJ~f ~2;  
L6',s4  
D@0eYX4s  
uT=sDWD :  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2Gx&ECa,  
1._1, _2是什么? )~WxNn3rx  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ] e&"CF  
2._1 = 1是在做什么? {9)LHX7dN  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R (hq Ba/V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0$P40 7  
id*UTY Tg  
8mMrGf[Q\  
三. 动工 E]+W^ VG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e+2!)w)[  
##FN0|e&  
'1bdBx\<.  
ogPxj KSI  
template < typename T > ZL-@2ZU{1  
class assignment lKe aI  
  { VCh%v-/  
T value; [5:F  
public : h NP|  
assignment( const T & v) : value(v) {} RMsr7M4<91  
template < typename T2 > 8 v&5)0u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cT."  
} ; Fnr*.k  
VP|9Cm=Fg  
T0Y=g n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Th@L68  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;)UZT^f`)K  
3``$yWWg  
*USZ2|i  
$yOfqr  
  class holder B<6*Ktc  
  { C[&L h_F\  
public : -6Cxz./#yS  
template < typename T > $(C71M|CT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TN` pai0  
  { w Gw}a[a  
  return assignment < T > (t);  V18w  
} v%B^\S3)  
} ; Cm>8r5LG  
ou@Dd4  
&W}ooGg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: q}(UC1|  
!AP|ozkL  
  static holder _1; pH)V:BmJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C9({7[k^%  
S1zV.]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /ptIxe  
而不用手动写一个函数对象。 R1A!ob  
oDA1#-  
<A+Yo3|7  
;J2=6np  
四. 问题分析 Ma wio5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2I6c7H s  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 KJJ8P`Kx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %vn rLt$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #^#N%_8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c~z{/L  
Of Y>~d  
五. 问题1:一致性 hA)3Ah*  
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?| D55dD>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oP_'0h0 X  
L}x"U9'C  
struct holder CP/`ON  
  { En-eG37 l  
  // "7iHTV  
  template < typename T > A5B 5pJ  
T &   operator ()( const T & r) const D",ZrwyJ  
  { /?HRq ?n  
  return (T & )r; ^vJ08gu_W  
} 2'_Oi-&  
} ; 8_mdh+  
]D%D:>9|/  
这样的话assignment也必须相应改动: &+ JV\  
_9""3O  
template < typename Left, typename Right > GP[;+xMBh  
class assignment ]p@7[8}  
  { e,|"9OK  
Left l; Xy=|qu  
Right r; `N ;!=7y7Y  
public : [m!$01=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N{ ;{<C9Z  
template < typename T2 > Vad(PS0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <fWho%eOK  
} ; 9e1gjC\c  
sw8Ic\vT  
同时,holder的operator=也需要改动: ,Ix7Yg[  
Xq+7l5LP  
template < typename T > ayHI(4!$j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W)$;T%u  
  { dV.)+X7<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p"JITH :G  
} ke'p8Gz  
xL=g(FN(6L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bP(V#6IJ8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rXo,\zI;u^  
u A*Op45  
return l(rhs) = r; o!wz:|\S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yV=hi?f-[V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Uw<Lt"ls.  
Ed.~9*m  
template < typename Tp > Xl@nv9m  
class constant_t Vy&F{T;$  
  { .ikFqZ$$  
  const Tp t; ;{j:5+'  
public : rL&585  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L)HuQVc g  
template < typename T > /,$6`V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]J?5qR:xCy  
  { Y')in7g  
  return t; I^0bEwqZ~  
} mzfj!0zR*  
} ; _dIv{L!  
o_X"+s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,`S"nq  
下面就可以修改holder的operator=了 xGPt5l<M&  
UOT~L4 G  
template < typename T > r]kLe2r:B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?v8B;="#w  
  { +q1 @8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oRmN|d ~4  
} 2Q-kD?PO,  
lf[ (  
同时也要修改assignment的operator() Gk'J'9*  
.ye5 ;A}  
template < typename T2 > X];a(7+2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +w%MwPC7`  
现在代码看起来就很一致了。 OB;AgE@  
CIYTs,u#  
六. 问题2:链式操作 f:=q=i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7?Xfge%\  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "otP^X.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vAHJP$x  
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。 hXmW,+1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y]^[|e8  
"&77`R  
template < typename T > C4#'`8E  
struct result_1 h9 [ov)  
  { &AoXv`l4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; : -te  
} ; CQ"5bnR  
^W3xw[{  
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: KR?-<  
6]CY[qEaR$  
template < typename T > yLipuMNV  
struct   ref sj0Hv d9  
  { p/4GOU5g  
typedef T & reference; }Q/xBC)  
} ; Z  r  
template < typename T > )zz"DH  
struct   ref < T &> LmseY(i N  
  { w)5eD+n\-  
typedef T & reference; P9SyQbcK  
} ; m80QMosp  
eM*@}3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b: +.Y$%F-  
O{%yO=`r  
template < typename T > BJB'o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h/QZcA  
  { C8e{9CF  
  return l(t) = r(t); bmGIxBRq  
} n]r7} 2hM  
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。 pbl;n|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -'*B%yy  
}c:s+P+/  
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 P I)lJ\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^R! qxSj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nulVQOj|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?WKFDL'_0j  
最后的布局是: OtBVfA:[  
                Add [K9l>O  
              /   \ J)"2^?!&B  
            Divide   5 ;vy"i  
            /   \ 7:)=  
          _1     3 OT+=H)/  
似乎一切都解决了?不。 %}J[EV  
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。 L 1H!o!*  
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。 V<*PaS..  
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: LkK%DY  
bzF>Efza  
template < typename Right > %-/[.DYt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8LB,8 *L^  
Right & rt) const W.'#pd  
  { zn@<>o8hU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SDwTGQ/0  
} !D!~4h)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bC{}&a  
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。 V|13%aE_v  
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%92 ^;|`  
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。 "v@Y[QI  
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。 PzMJ^H{  
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? HIsIW%B  
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: ;wK;  
6!*be|<&  
template < class Action > Tty_P,  
class picker : public Action 9~n`6;R  
  { ;h<(vc3@f  
public : @a$_F3W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yd'Fhvo8  
  // all the operator overloaded 6Ri+DPf:  
} ; b"Hc==`  
e=Ko4Ao2y  
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。 c<bV3,  
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: <:/Lap#D^  
Q6)Wh6Cm  
template < typename Right > +O"!*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nWb*u  
  { 5.! OC5tO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !xk`oW  
} i^T@jg+K  
{*mf Is  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Pt5"q3ec{T  
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。 |ecK~+  
kb3>q($  
template < typename T >   struct picker_maker !z? &  
  { /Js A[}.6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2qd5iOhX+  
} ; X})5XYvA*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;>hRj!  
  { B|d-3\sn  
typedef picker < T > result; e~oh%l^C72  
} ; q)j b9e   
@}; vl  
下面总的结构就有了: ]#k=VKdV  
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。 {E=BFs  
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。 ^AhV1rBB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x{DTVa 6y2  
至此链式操作完美实现。 s>J\h  
|\.:h":!0~  
>0F)^W?  
七. 问题3 M.FY4~  
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。 ca=sc[ $+  
AQ%B&Q(V1  
template < typename T1, typename T2 > [~NJf3c"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i+qt L3  
  { wqxChTbs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8k{KnH  
} ygK@\JHn  
M mmg3%G1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :o3>  
Qm_IU!b  
template < typename T1, typename T2 > h* 72 f/#  
struct result_2 MJ"@  
  { KvjsibI/Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]l7rM"  
} ; tm1#Lh0  
LZtO Q__B)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? shgZru  
这个差事就留给了holder自己。 < ]"Uy p  
    |.*nq  
"D,}|  
template < int Order > R ;k1(p  
class holder; {S@gjMuN  
template <> |A.nP9hW  
class holder < 1 > IayF<y,8  
  { Wr3z%1  
public : P3!JA)p6a  
template < typename T > qTrM*/m:]L  
  struct result_1 HTLS$o;Q  
  { vA"LV+@  
  typedef T & result; HvR5-?qQ  
} ; Or#KF6+ut  
template < typename T1, typename T2 > k4d;4D?  
  struct result_2 *ESi~7;#  
  { X2|&\G9c  
  typedef T1 & result; @;G%7&ps  
} ; :d6]rOpX  
template < typename T > D GL=\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $."D OZQ3U  
  { \_(|$Dhq  
  return (T & )r; H: nO\]  
} Quwq_.DU  
template < typename T1, typename T2 > U2)?[C1q{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dz,|sHCmk  
  { ]VR79l  
  return (T1 & )r1; 1#3eY? Nb  
} eiCmd =O7  
} ; _?]W%R|  
27i-B\r  
template <> ~g9~D}48k'  
class holder < 2 > ]UkqPtG;  
  { xS(VgP&YGO  
public : bk0<i*ju7(  
template < typename T > ay =B<|!  
  struct result_1 JqUft=p5  
  { nq,:UYNJ  
  typedef T & result; a ]:xsJ~  
} ; IB$i ^  
template < typename T1, typename T2 > FJq g,  
  struct result_2 1g,Ofr  
  { yf[1?{iVo  
  typedef T2 & result; >7)QdaB  
} ; o=RxQk1N  
template < typename T > ^I9U<iNIL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g##<d(e!}  
  { H2xDC_Fs  
  return (T & )r; m7`S@qG  
} xi=0 kO  
template < typename T1, typename T2 > d}  5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P'SGt  
  { M;W&#Fz%  
  return (T2 & )r2; +U<.MVOo.  
} "!& o|!2  
} ; O 3?^P"C  
\Unawv~  
GO"E>FyB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wz@[rMf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Lp3pJE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A6+qS [  
C8do8$  
return l(i, j) = r(i, j); ]<ay_w;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c6 .j$6t  
iaQfxQP1w%  
  return ( int & )i; xnJ#}-.7  
  return ( int & )j; ZFh[xg'0  
最后执行i = j; nET<u;  
可见,参数被正确的选择了。 e A3 NyL  
,$aqF<+;  
N"0>)tG  
*>!-t   
d|`8\fq  
八. 中期总结 t'yh&44_  
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: s0CDp"uJY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )Jw$&%/{1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~]Av$S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9. ,IqnP  
6(7dr?^eGT  
(w+SmD  
nEP3B '+  
@ *uZ+$  
.Iz JJp  
九. 简化 |Bv,*7i&  
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。 ]dV $H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  XF>!~D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ji1#>;&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bk@EQdn  
  +-*/&|^等 DwK$c^2q{.  
2. 返回引用。 @7;}6,)  
  =,各种复合赋值等 DGw*BN%`  
3. 返回固定类型。 (=Oo=8\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -G#m'W&  
4. 原样返回。 0bD\`Jiv,  
  operator, [\%a7ji#  
5. 返回解引用的类型。 ]3 Ibl^J  
  operator*(单目) T-iQ!D~  
6. 返回地址。 _ /Eg_dQ~@  
  operator&(单目) )cL`$h4DD  
7. 下表访问返回类型。 %Na` \`L{F  
  operator[] :22wq{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -i_XP]b&  
  operator<<和operator>> L s3r( Tf  
rJB/)4 mE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +D[C.is>]}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FF7?|V!Q  
5^CWF|  
template < typename Left > 9+8N-LZ  
struct value_return oMYZ^b^  
  { glkH??S  
template < typename T > S!^I<#d K  
  struct result_1 RMid}BRE  
  { i[z#5;x+<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x2/ciC  
} ; P?jI:'u!R.  
vIZFI  
template < typename T1, typename T2 > H;DjM;be  
  struct result_2 t1$pl6&,  
  { wSdiF-ue  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -zzT:C  
} ; r;>.*60AT  
} ; & IsPqO  
d6 9dC*>  
sheCwhV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6TXTJ]er  
C}pQFL{B5  
下面我们来剥离functor中的operator() pwB>$7(_h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^i8(/iwdJE  
S0LaQ<9.  
return l(t) op r(t) %ZDO0P !/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jz>b>;  
return op l(t) k @gQY_  
return op l(t1, t2) : &~LPmJ  
return l(t) op 'TA !JB+  
return l(t1, t2) op >McEuoZx9  
return l(t)[r(t)] QR<<O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $' ::51  
@Q&k6.{4Z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %&s4YD/{  
单目: return f(l(t), r(t)); U8,pe;/ln`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <,U$Y>  
双目: return f(l(t)); ]*Kv[%r07c  
return f(l(t1, t2)); \6aisK  
下面就是f的实现,以operator/为例 C9,Uwz<!]  
jw0wR\1  
struct meta_divide A!}Ps"Z  
  { n?9FJOqi  
template < typename T1, typename T2 > L@ejFXQg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WSGho(\  
  { )HX(-"c  
  return t1 / t2; ,3!4 D^  
} )#`&[9d-  
} ; *55unc  
/a6i`  
这个工作可以让宏来做: Nx E=^ v  
dyohs_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ynp#3 r  
template < typename T1, typename T2 > \ U~M!T#\s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _6g(C_m'T?  
以后可以直接用 #wZH.i #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #qxo1uV(c  
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 O%px>rdkY  
(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。。。) KleiX7  
wxT( ktE  
tk>J mcTw  
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 yM,Y8^  
8# x7q>?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b/ h#{'  
class unary_op : public Rettype [khXAf1{Q  
  { >2X-98,  
    Left l; Z9Z\2t  
public : nlaW$b{=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q>5j (,6F  
b`F]oQ_*  
template < typename T > Mz\l C)\B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h Vui.]  
      { ;|:R*(2   
      return FuncType::execute(l(t)); II Amx[ b  
    } 0sTR`Xk  
2<n@%'OQp  
    template < typename T1, typename T2 > mkl^2V13~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [1O{yPV3s  
      { y0~ttfv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n=|% H'U  
    } M}Xf<:g)  
} ; FYK`.>L28  
-:OJX#j  
"\ =Phqw   
同样还可以申明一个binary_op W+$G{XSr5C  
=G" ney2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (OA4H1DL^  
class binary_op : public Rettype q alrG2  
  { j-.Y!$a%6  
    Left l; D2=zrU3Y64  
Right r;  WjCxTBI  
public : ZY@ntV?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oR/_{#Mz"  
_uXb>V*8  
template < typename T > O;|Cu7WU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5$+ssR_?k  
      { ]}p<P):hO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vm'ZA7f6  
    } _x|.\j  
,>8w|951'  
    template < typename T1, typename T2 > >?rMMR+A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  K[LuvS  
      { z?( b|v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /,UnT(/k(  
    } _(I6o  
} ; P;mp)1C  
-;J6S  
v"Ax'()  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 y@I t#!u0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B?- poB&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $/B~bJC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'W yWO^Bdk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _53~D=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X 8R`C0   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^YropzHZ4E  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }m~MN4 l  
下面是修改过的unary_op 7(N+'8  
RtzSe$O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f'H|K+bO  
class unary_op $LFL4Q  
  { -]H~D4ng  
Left l; > pP&/  
  -Ou.C7ol  
public : ?Rx(@  
4=MjyH|[Jx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G{E`5KIvm  
(6Z^0GL  
template < typename T > RZ xwr  
  struct result_1 AyOibnoZ2E  
  { G0Qw& mqF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P <+0sh  
} ; kMMgY?  
$[n:IDa*@1  
template < typename T1, typename T2 > fzQR0  
  struct result_2 !W9:)5^X  
  { MA6 Vy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f$ xp74hw3  
} ; Xa?O)Bq.  
pX?3inQP%(  
template < typename T1, typename T2 > A>1$?A8Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const voRry6Q;  
  { %BP>,E/w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '#Au~5  
} U`mX f#D  
E)gD"^rex  
template < typename T > {YzCgf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y]m: {  
  { 49$<:{~  
  return OpClass::execute(lt(t)); )ffaOS!\  
} At4\D+J{Vs  
2Jd(@DcJ2C  
} ; %+N]$Q  
pOc2V  
3I_^F&T  
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 bOFzq>k_  
好啦,现在才真正完美了。 '|[V}K5m/f  
现在在picker里面就可以这么添加了: &>,;ye>A  
m9DFnk<D  
template < typename Right > oLT#'42+H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .d]/:T -0  
  { nn_O"fZi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P1Hab2%+  
} J rx^  
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。 ?,>3uD#  
7~e,"^>T  
Q[biy{(b8  
Hd|[>4Z  
d:(Ex^^  
十. bind SIJ7Y{\.  
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。 Rql/@j`JX  
先来分析一下一段例子 @:C)^f"  
4>*=q*<V5E  
h;gc5"mG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SK}sf9gTv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MA`nFkVK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z-PB CU  
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。 $0_K&_5w~  
我们来写个简单的。 WHdMP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )QE6X67i  
对于函数对象类的版本: >1j#XA8  
8G:/f3B=  
template < typename Func > }?s-$@$R  
struct functor_trait FEjO}lTK  
  { JbPkC*.  
typedef typename Func::result_type result_type; r3'J{-kl  
} ; T+Z[&|  
对于无参数函数的版本: &=g3J4$z  
$6rm;UH  
template < typename Ret > ):$KM{X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w2 Y%yjCV  
  { s2O()u-  
typedef Ret result_type; # e? B  
} ; ?Y4 +3`\x  
对于单参数函数的版本: W=+n |1  
9O;Sn+  
template < typename Ret, typename V1 > RE>Q5#|c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1 /M^7Vb.  
  { g04^M (  
typedef Ret result_type; &-=~8  
} ; 7{ m>W!  
对于双参数函数的版本: :^)?AO#J  
^~~Rto)Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iB)\* )  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1-y8Hy_a2  
  { w;O-ATUzN  
typedef Ret result_type; <m-(B"F X  
} ; cY5&1Shb~  
等等。。。 <x}wy+SG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j\ y!  
DTezG':  
template < typename Func > JvAXLT  
struct func_return k4q":}M  
  { ?|5M'o|9  
template < typename T > MLd; UHU  
  struct result_1 =Y2 Rht  
  { 0D,@^vw bK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p<L7qwOii  
} ; kY]"3a  
1N(1h D  
template < typename T1, typename T2 > w -o#=R_  
  struct result_2 I[k"I(  
  { MAkr9AKb,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \Aro Sy9  
} ; ko[w#j  
} ; g=4^u*  
M{5AQzvs  
-MS#YcsV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ="YGR:  
:6lvX$  
template < typename Func, typename aPicker > {>1FZsR49t  
class binder_1 exhU!p8  
  { .+u b\  
Func fn; T#-;>@a}  
aPicker pk; I)'bf/6?  
public : 1V1I[CxlX  
I<940PZ  
template < typename T > -:ucp2  
  struct result_1 )  FR7t  
  { !-7n69:G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z,#H\1v3lB  
} ; a,vS{434J  
IANSpWea?  
template < typename T1, typename T2 > qMJJBl  
  struct result_2  %nY\"  
  { RN(I}]]a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O<cP1TF  
} ; /j GBQ-X  
p5#x7*xR6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VdK%m`;2  
) 6)bI.BY  
template < typename T > |2q3spd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2; ^ME\  
  { Os"('@jd>  
  return fn(pk(t)); jCJcVO>OZ  
} +\Vm t[v  
template < typename T1, typename T2 > *z0d~j*W;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tNT Sy =  
  { |[>@Kk4  
  return fn(pk(t1, t2)); Zl5'%b$&  
} !e|\1v'0  
} ; f(5(V %  
&|>~7(  
1/Ts .\K3  
一目了然不是么? _HUbE /  
最后实现bind f,HUr% @  
v(2N@s <%  
7s(tAbPdB  
template < typename Func, typename aPicker > EraGG"+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gN=.}$Kfu  
  { OjUPvR2 0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $6"(t=%{  
} jn2=)KBa_  
lxL5Rit@Px  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y+(\:;y$7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hk~/W}sI  
glMHT,  
十一. phoenix &P?2H66s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GI%&.Vd  
I/f\m}}ba  
for_each(v.begin(), v.end(), I/dy^5@F  
( [%P#ieD4  
do_ Y 2 @8B6  
[ dVQ[@u1,  
  cout << _1 <<   " , " n"(!v7YNp  
] 11=$] K>  
.while_( -- _1), eTuqK23  
cout << var( " \n " ) (>v'0 RA  
) g@`i7qN  
); x}] 56f  
||Zup\QB  
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: 8-2 `S*  
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 )% 7P?^>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3z+l-QO8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ffrIi',@  
?5C'9 V  
x;/LOa{LR  
template < typename Cond, typename Actor > 7j]v_2S`  
class do_while tEhg',2t(  
  { " 9Gn/-V>  
Cond cd; q A)O kR'm  
Actor act; HK@ij,px  
public : ?{ir$M  
template < typename T > $]2)r[eA)  
  struct result_1 6}4})B2  
  { q-F K=r 5  
  typedef int result_type; `AJ[g>py^|  
} ; @+u>rS|IB  
O*EV~ {K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3nxG>D7  
;P@]7vkff  
template < typename T > Luq4q95]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AYts &+  
  { t^rw@$"}  
  do 1vj/6L  
    { xA] L0h]  
  act(t); .w2ID  
  } c`a(  
  while (cd(t)); kBu{ bxL  
  return   0 ; BrV{X&>[i  
} J!I)G&:  
} ; mDB  
Cm}2>eH  
.fA*WQ!lb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7u):J  
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。 yK~=6^M  
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。 RZ".?  
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。 D&@]  
下面就是产生这个functor的类: $XBK_ 5  
zw0w."V  
UX 1 )((  
template < typename Actor > 8%?y)K^ D  
class do_while_actor :=*de Z<  
  { mgs(n5V5  
Actor act; &p0e)o~Ux  
public : -yYdj1y;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .KsR48g8  
v3tJtb^'!  
template < typename Cond > c OYD N[k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gq?:n.;TY  
} ; \ mqx '  
 {_rfhz  
7R+(3NU1A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W U(_N*a  
最后,是那个do_ \l%xuT  
/zn=AAYb  
s\ IKSoE  
class do_while_invoker VJh8`PVX  
  { .6B\fr.za  
public : R%E7 |NAG  
template < typename Actor >  Cs,H#L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const niVR!l  
  { :|7#D,2  
  return do_while_actor < Actor > (act); rr<E#w  
} <=uYfi3,  
} do_; Z6jEj9?O  
Ia&R/I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $Y$9]G":  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G)3I+uxn  
最后来说说怎么处理break和continue WWT1= #"  
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。 ,S)r%[ru^  
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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