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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0(:SEiz6s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H6|eUU[&  
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, ACZK]~Y'N*  
cGdYfi  
yO!M$aOn/  
nbf/WOCk  
  class filler ]t`SCsoo  
  { Ot:}Ncq^\O  
public : B.~] 7H5"(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ; D/6e6  
} ; 5$N#=i`V  
e3~{l~ Rb  
h,]VWG  
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:  [)~1Lu  
v}d)uPl} ;  
G'PZ=+!XO/  
}*xjO/Ey  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "d0=uHd5\  
6ST(=X_C  
nhjT2Sl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Gsb^gd  
N)R5#JX  
*L$_80  
fF r9]  
二. 战前分析 k{N!}%*2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7}6CUo  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  ms&1P  
0H_uxkB~  
v~x4Y,m%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OHsA]7S  
  /* --------------------------------------------- */ ci$J?a  
vector < int *> vp( 10 ); Ef28  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~ &Ne P  
/* --------------------------------------------- */ xz.Jmv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WQ% O/  
/* --------------------------------------------- */ #vga qe9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :Q ]"dbY^  
  /* --------------------------------------------- */ yGAFQ|+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^7YNM<_%@  
/* --------------------------------------------- */ )Se$N6u-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fi`\e W  
Z${eDl6i  
[YHtBM:y  
; teM^zyI  
看了之后,我们可以思考一些问题: qxu3y+po]  
1._1, _2是什么? 0F/[GZ<k  
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。 3]mprX'  
2._1 = 1是在做什么? T]-MrnO  
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。 ~"SQwE|  
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。 09jE7g @X}  
LR>s2zu-  
U$& '>%#  
三. 动工 vIOGDI>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2%`= LGQC  
G:tY1'5  
4_ U"M@  
dgoAaS2M  
template < typename T > OoH-E.lp  
class assignment W.jXO"pN  
  { .O5V;&,  
T value; Mh5> hD  
public : Q [rZ1z  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rk3 bZvj3  
template < typename T2 > AguE)I&m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /[\g8U{5B}  
} ; yxp,)os:  
:;]9,n  
v x/YWZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d!0rq4v7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .7g h2K  
Wtc ib-  
!W@mW 5J|  
B\)Te9k'  
  class holder TaBya0-  
  { b(;u2 8  
public : `Y4Kw  
template < typename T > c:7F 2+p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2*z~ 'i  
  { ka\{?:r,8  
  return assignment < T > (t); W3/bM>1  
} O=RS</01!  
} ; !uW*~u  
*S:~U  
|yeQz  
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: 0h*Le  
<;PKec  
  static holder _1; J*$%d1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $$1t4=Pz  
Zdqm|_R[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |;wc8;  
而不用手动写一个函数对象。 aPEI_P+Ls  
)c' 45 bD  
?1JY6v]h4  
^?+[yvq  
四. 问题分析 P{6$".kIY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9>S)*lU&s  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :!oJmvy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 208^Yu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l X+~;94  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HC6U_d1-6  
EXr2d"  
五. 问题1:一致性 #[{{&sN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| EpMxq7*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >U{iof<  
X_o#!  
struct holder iv *$!\Cd  
  { xBTx`+%WS  
  // D`a6D  
  template < typename T > }]o8}$&(  
T &   operator ()( const T & r) const w_Slg&S  
  { )0exGx+:  
  return (T & )r; -|#{V.G3'  
} v-3VzAd=*&  
} ; K_)~&Cu*'  
Yjc U2S"=P  
这样的话assignment也必须相应改动: 7b>_vtrt  
WK`o3ayH-  
template < typename Left, typename Right > ;kk[x8$  
class assignment & mOn]  
  { b},2A'X  
Left l; G^k'sgy.  
Right r; 5+M,X kg  
public : s;OGb{H7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L?d?O  
template < typename T2 > rz%~=Ca2j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :C} I6v=  
} ; lK=Is v+  
j*?8w(!  
同时,holder的operator=也需要改动: Jq &Hz$L|  
-eF-r=FR  
template < typename T > {kk%_q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1Z< ^8L<  
  { 8>e YM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uS`}  
} 9Q4{ cB  
{fACfSW6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9m)$^U>oz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Hp=BnN  
qhxMO[f  
return l(rhs) = r; hi!A9T3%}M  
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。 mcd{:/^?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <!Cjq,Sk7  
h$'6."I  
template < typename Tp > Ra|P5  
class constant_t l!x+K&  
  { zX_F+"]THt  
  const Tp t; #kM|!U=  
public : MRt"#CO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} , yltt+ e  
template < typename T > AyO%,6p[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f-|?He4O]  
  { KBB)xez8  
  return t; 4)w,gp  
} Z|n|gxe  
} ; {O2=K#J  
+s}&'V^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E,6|-V;?  
下面就可以修改holder的operator=了 $M)i]ekm  
_,L_H[FN  
template < typename T > &6vaLx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w/*G!o- <  
  { ]!{S2x&"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]M*`Y[5"  
} I:TbZ*vi~  
u @Ze@N%  
同时也要修改assignment的operator() S=r0tao,!v  
W9%v#;2  
template < typename T2 > A,_O=hA2I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %@vF%   
现在代码看起来就很一致了。 2X\Pw  
tC'E#2  
六. 问题2:链式操作 BwWSztJ+B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NF8<9  
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。 )%@7tx  
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。 %JE>Z]  
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。 xkDK5&V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $~b6H]"9  
i`gM> q&  
template < typename T > 2V)+ ba|+  
struct result_1 VEh9N  
  { F9o7=5WAb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; / rc[HbNg.  
} ; }dzdx "  
/*y5W-'d^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fG'~@'P~  
?0t^7HMP  
template < typename T > L=#NUNiXr  
struct   ref dHIk3j-!  
  { XZKlE F?  
typedef T & reference; Li6|c*K'  
} ; =\.*CY|;N  
template < typename T > wvq4 P  
struct   ref < T &> +XsE  
  { YYn8!FIe  
typedef T & reference; &NBH'Rt  
} ; VH]}{i"`  
yIKpyyC9H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: } 8 z:L<  
'w=|uE {^  
template < typename T > !0@4*>n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o9e8Oj&  
  { )K{s^]Jp  
  return l(t) = r(t); )9`HO?   
} |;US)B8}*Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Dq<la+VlO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Csuasi3]1d  
vT Eq T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4 -tC=>>wc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7zH2dqrj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,)[9RgsE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b$DiDm  
最后的布局是: U/enq,-F^  
                Add 0]SWyC :  
              /   \ ikc1,o  
            Divide   5 eI:[o  
            /   \ ? #rXc%F  
          _1     3 oY^I|FEOz  
似乎一切都解决了?不。 Yc]V+NxxQ  
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。 K2Abu?  
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。 /7D5I\  
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: INr1bAe$  
teS>t!d  
template < typename Right > "/6#Z>y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Cy?]o?_?  
Right & rt) const 1]:,Xa+|S  
  { {KHI(*r;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [gBf1,bK  
} A6=Z2i0w>X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |,,#DSe  
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。 Z2M(euzfi3  
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。 +JtKVF  
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。 k";dK*hD,  
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。 O z0-cM8t  
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? H*N<7#  
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: u9@B&  
,ho",y  
template < class Action > g,\kLTg  
class picker : public Action .9vS4C  
  { >;4q  
public : .5Y{Yme  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 68z#9}  
  // all the operator overloaded mvjx &+q  
} ; |V\{U j  
@ 3=pFYW)  
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。 F[}#7}xjA  
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: c]E pg)E  
f DXK<v)  
template < typename Right > #` 3Q4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hy3J2p9.  
  { ^rJTlh 9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &pzL}/u  
} |/K| Vwa  
<}WSYK,zUY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hn2:@^=f  
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。 .F7?}8>Z  
G{: B'08  
template < typename T >   struct picker_maker - 2L(])t6  
  { (@} ^ 3jpT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L!xFhVA<  
} ; W\>O$IX^e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5L c@=,/0  
  { 3yRvs;nWS  
typedef picker < T > result; aaU4Jl?L  
} ; N%f"W&ci  
:Ob4WU  
下面总的结构就有了: o?}dHTk7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T@ESMPeU:X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I+ |uyc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  d\ #yWY  
至此链式操作完美实现。 F8?,}5j  
iqR6z\p&  
UUfM 7gq  
七. 问题3 4|_xz; i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "m^gCN}c  
qe&|6M!  
template < typename T1, typename T2 > ynA_Z^j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tkV[^OeU>  
  { #D_Ti%.^}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K{_~W yRF  
} liYsUmjZ=  
Vw w 211  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: z+.G>0M  
VL*5  
template < typename T1, typename T2 > \9,lMK[b  
struct result_2 sBZn0h@  
  { ?M'CTz}<\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |[n\'Xy;{  
} ; wm#(\dj  
\{<ml n  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :i>LESJq  
这个差事就留给了holder自己。 Ru`afjc  
    5*2hTM!  
?:/J8s [O  
template < int Order > 8US35t:M  
class holder; Gs"lmX-{$j  
template <> FMCA~N  
class holder < 1 > W2XWb<QSEV  
  { :a Cf@:']  
public : yI8 O#  
template < typename T > TkTGYh  
  struct result_1 fASklcQ  
  { {s@!N  
  typedef T & result; Ydsnu  
} ; Ijiw`\;  
template < typename T1, typename T2 > 1^o})9  
  struct result_2 qWK}  
  { Lfx a^0  
  typedef T1 & result; e6'0g=Y#   
} ; W= NX$=il  
template < typename T > EUt2 S_2P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z}J~X%}e  
  { !Yo2P"  
  return (T & )r; ^) s6`:  
} ww %c+O/  
template < typename T1, typename T2 > P}AwE,&Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %62|dhl6  
  { ([$KXfAi]h  
  return (T1 & )r1; )xc1Lsrr9  
} axnVAh|}S  
} ; ]NaH *\q  
JT}"CuC  
template <> x!I@cP#O  
class holder < 2 > ){/n7*#Th%  
  { t_I-6`8o]  
public : nZj&Ma7R  
template < typename T > |7|'J Ty  
  struct result_1 rk=w~IZJ3  
  { OkQ< Sc   
  typedef T & result; ?_{{iil  
} ; TQt[he$O  
template < typename T1, typename T2 > d^?e*USh  
  struct result_2 Se??E+aX  
  { 85"Szc-#  
  typedef T2 & result; |C./gdq  
} ; 7h/Mkim$5  
template < typename T > d>J +7ex+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KDg%sgRu}  
  { /FXb,)1t  
  return (T & )r; 1h(n}u  
} pPsTgGai  
template < typename T1, typename T2 > a)Ht(*/B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T: '<:*pD  
  { q\P{h ij  
  return (T2 & )r2; 7KC2%s#7  
} CiU^U|~'L  
} ; qu1! KS  
4%v-)HGh  
P<1&kUZL  
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> >。 4Vj]bm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A5fzyG   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kk.\P|k2  
'yOx&~H]  
return l(i, j) = r(i, j); #( 4)ps.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N["M "s(N  
J|V*g]#kP  
  return ( int & )i; 3 P\4K  
  return ( int & )j; J'#o6Ud  
最后执行i = j; SPT x-b[  
可见,参数被正确的选择了。 =`}|hI   
P5XUzLV L  
1(aib^!B  
MkZoHzg}c  
%> YRNW@%  
八. 中期总结 yYJ +vs  
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: ,uO?f1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &z\?A2Mw%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $\oe}`#o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B_c-@kl   
( F R  
K#v@bu:'  
sN[<{;K4  
LD|T1 .  
*bcemH8f  
九. 简化 [A uA<  
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。 4}Os>M{k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v{SYz<(  
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: tPJU,e)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w &^Dbme  
  +-*/&|^等 ;cv\v(0  
2. 返回引用。 )1 0aDTlr  
  =,各种复合赋值等 QSYKYgxC  
3. 返回固定类型。 `+(JwQC4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p|>/Hz1v  
4. 原样返回。 }z-)!8vF  
  operator, kzKQ5i $G  
5. 返回解引用的类型。 wuqB['3  
  operator*(单目) on\ahk, y]  
6. 返回地址。 jA3Ir;a  
  operator&(单目) <UwA5X`0e.  
7. 下表访问返回类型。 *q1sM#;5  
  operator[] :$^sI"hO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >va9*pdJ  
  operator<<和operator>> OYfP!,+bn  
ui*CA^ Y  
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。 "y .(E7 6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #=fd8}9  
7&dPrnQX=  
template < typename Left > "aGpC{  
struct value_return bsWDjV~  
  { n QOLR? %  
template < typename T > M)nf(jw#G  
  struct result_1 IrP6Rxh  
  { 9jUm0B{?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F>q%~  
} ; uc;,JX!bN  
}PzYt~Z`@  
template < typename T1, typename T2 > =H^^AG\}  
  struct result_2 mhnK{M @56  
  { W-"FRTI4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P4"EvdV7  
} ; }'TZ)=t{J  
} ; 75H5{#)  
03y5$kQ  
%lK]m`(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  7w|4BRL  
Dmk~t="Y  
下面我们来剥离functor中的operator() ~gbq^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pdR&2fp  
L5>.ku=T  
return l(t) op r(t)  gY@$g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KA {Y*m^7  
return op l(t) \tg}K0E?R5  
return op l(t1, t2) _i&awm/U  
return l(t) op OY#=s!] M  
return l(t1, t2) op cM+s)4TPL  
return l(t)[r(t)] d,).O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T EqCoeR  
 ^pZ\:  
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: =kWm9W<^  
单目: return f(l(t), r(t)); <j89HtCz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0 Pa\:^/6  
双目: return f(l(t)); RiAY>:  
return f(l(t1, t2)); `Df)wNN1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~%:23mIk  
DadlCEZv  
struct meta_divide !~aDmY 2  
  { WAbt8{$D  
template < typename T1, typename T2 > >/F,Z%! &q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }q@Jh*  
  { ,`< [ej   
  return t1 / t2; K1Wiiw  
} >sE{c>R%  
} ; )0Lv-Gs  
oBTRO0.s+  
这个工作可以让宏来做: fDY#&EO: %  
h3Z0NJ=xM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hAp<$7  
template < typename T1, typename T2 > \ KGb3n;]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |Gh~Zu p  
以后可以直接用 U ()36  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Vg4N7i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y)4&PN~[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) My!<_Hp-W  
Z:}d\~`x$%  
"#mr?h_  
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 ra k@oW]  
VDq?,4Kb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7*r7Q'  
class unary_op : public Rettype vL7 JzSU_  
  { LHz-/0 [  
    Left l; HGpj(U:`c  
public : "(rG5z3P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NrdbXPHceN  
<ibEo98  
template < typename T > L?e N(L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %<w)#eV?  
      { ']ussFaQ  
      return FuncType::execute(l(t)); `PR)7}/<  
    } ?F9:rUyN  
r9uuVxBD  
    template < typename T1, typename T2 > !bG%@{WT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const />z E$)'M  
      { 3Vl?;~ :5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jn9KQe\3  
    } iWZrZ5l  
} ; kMz^37IFMG  
Q}M% \v  
r0)X]l7  
同样还可以申明一个binary_op ga~C?H,K  
}?=$?3W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .* xaI+:  
class binary_op : public Rettype wh@;$s"B  
  { SablF2doa  
    Left l; Jiljf2h  
Right r; +Q3i&"QB.  
public : W])<0R52  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $5`P~Q'U  
("k.5$  
template < typename T > @exeHcW61  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gZe(aGh  
      { 9a5x~Z:'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tTB,eR$  
    } x_vaYUl)  
Z!P7mH\c}  
    template < typename T1, typename T2 > c1?_L(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )8:Ltn%  
      { Re{vO&.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +KV`+zic+  
    } J?~El&  
} ; i5sNCt  
=r=YV-D.  
<T[ wZ[l  
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 [kIiKLX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZzNp#FrX"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )Fh+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。 B`x rdtW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Fcc\hV;  
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。。。 A&OU;j]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Pwn3/+"%K  
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) l.c*, 9  
下面是修改过的unary_op >weY_%a  
FabzP_<b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mX9amS&B$  
class unary_op dMw0Aw,2]8  
  { #MbkU])  
Left l; RG9YA&1ce  
  ykv,>nSXLL  
public : k[0Gz  
r wtU@xsD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6\7b E$K  
9gFema{U  
template < typename T > 6px(]QU  
  struct result_1 -s5j^U{h|  
  { [eebIJs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d|!FI/  
} ; Nv@SpV'  
]3xb Q1  
template < typename T1, typename T2 > (*>%^C?  
  struct result_2 x$o?ckyH  
  { G=R`O1-3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ [ k0ay  
} ; 88]V6Rm9[*  
nm)H\i  
template < typename T1, typename T2 > 8X,dVX5LT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1&JPyW  
  { u]K&H&AxT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4NaL#3  
} 7JvBzD42  
%l4LX~-:  
template < typename T > {k4)f ad\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /a}F ;^  
  { e5/f%4YX  
  return OpClass::execute(lt(t)); `52+.*J+%  
} )YE3n-~7{  
P;7JK=~k  
} ; ]W^F!p~eC  
N?Byp&rqI<  
o gec6u}  
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 z ;>xI~  
好啦,现在才真正完美了。 I8R#EM%C#  
现在在picker里面就可以这么添加了: s&UuB1   
V*X6 <}  
template < typename Right > OPVF)@"ptM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $on"@l%U  
  { =hZ#Z]f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TI^W=5W@@  
} }^!8I7J.  
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。 $T.u Iq  
N8hiv'3  
vS#Y,H:yAj  
S{HAFrkm7  
0wM2v[^YO  
十. bind BG>fLp  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -MEp0  
先来分析一下一段例子 1:!_AU?  
6# [  
w; [ndZCY7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zSy^vM;6zf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?VUU[h8"v5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k!?sHUAj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d}@b 3   
我们来写个简单的。 K/xn4N_UX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 99<]~,t=5  
对于函数对象类的版本: Rcg q7W  
[{iPosQWj  
template < typename Func > w ]8+ OP  
struct functor_trait oT7 6)O  
  { <v&L90+s\;  
typedef typename Func::result_type result_type; HQtR;[1  
} ; 52X[ {  
对于无参数函数的版本: bSa%?laS  
} Xbmb8  
template < typename Ret > j<"@ Y7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /e/%mo  
  { E}?n^Zf  
typedef Ret result_type; _}bs0 kIz  
} ;  cs+;ijp  
对于单参数函数的版本: b |SDg%e  
Q]/ZVcoqo  
template < typename Ret, typename V1 > s fD@lW3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S vTd#>ke  
  { ~Up5+7k@  
typedef Ret result_type; -!o*A>N  
} ; Pz\4#E]  
对于双参数函数的版本: (G1KMy  
8jBrD1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > olm0O  (9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !4.VK-a9V%  
  { k^VL{z:EWB  
typedef Ret result_type; Q$Q>pV;uH  
} ; `$PdI4~J  
等等。。。 ]rNM3@bVy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2:5Go  
!uZ)0R  
template < typename Func > >X@4wP 7l  
struct func_return "SMRvi57T  
  { hFMJDGCw>Q  
template < typename T > DT;n)7+,  
  struct result_1 ;H' ,PjU  
  { _*l+ze[a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Qc *:(GE  
} ; $ jkzm8{W  
:@rq+wvP  
template < typename T1, typename T2 > Lm-f0\(  
  struct result_2 83(-/ y  
  { Z;ze{Vb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v(0IQ  
} ; 'zJBp 9a%  
} ; e w%rc.;  
 !n`9V^`  
7MbV|gM}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i C)+5L#'  
|*fi!nvk@  
template < typename Func, typename aPicker > dI(1L~  
class binder_1 2v$\mL  
  { r+Pfq[z&  
Func fn; q1^bH 6*fl  
aPicker pk; ,kQCCn]  
public : 2y"L&3W  
m~I@ q [  
template < typename T > q!10 G  
  struct result_1 /wi*OZ7R  
  { C1`fJh y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &gLXS1O  
} ; 9kzJ5}  
/KTWBcs 7  
template < typename T1, typename T2 > xe4`D>LUo  
  struct result_2 ZGw 6Bd_I  
  { %!\iII  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +@^FUt=tq  
} ; {^@vCBE+  
(.J6>"K<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M!`&Z9N  
7VIfRN{5n  
template < typename T > &q7}HO/ @  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const og?L 9  
  { xeB-fy)5+  
  return fn(pk(t)); []-<-TqJ  
} /B 53Z[yL  
template < typename T1, typename T2 >  l( WF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6fm oI K{  
  { F! [Gj%~I  
  return fn(pk(t1, t2)); F05]6NVv  
} 6Z@?W  
} ; l3Qt_I)L  
V.e30u5  
dDbH+kqO  
一目了然不是么? **CGkL  
最后实现bind 03n+kh  
{^.q6,l  
>:bXw#w]  
template < typename Func, typename aPicker > TVZf@U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +<T361eyY  
  { <CcSChCg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hRQw]  
} v =_Ds<6n  
en"\2+{Cg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }U^iVq*  
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。 Xf;_r+;  
mwMcAUD]2  
十一. phoenix jA? 7>"|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yR% l[/ X  
6T5\zInd  
for_each(v.begin(), v.end(), #z61 I"kU  
( sB*!Nf^y  
do_ v'Pbx  
[ Nh01NY;  
  cout << _1 <<   " , " rMoz+{1A  
] 58t_j54  
.while_( -- _1), ,`8:@<e  
cout << var( " \n " ) L=@8Z i!2<  
) )+Yu7=S  
); |&MO us#v  
* qJHoP;  
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: b5#Jo2C`AJ  
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 lot;d3}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YIs_.CTi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3F8K F`*  
l>T]Y  
v"*c\,  
template < typename Cond, typename Actor > Byh!Snoe  
class do_while OWp`Wat  
  {  e**5_L  
Cond cd; _Qq lOc9  
Actor act; v\g1 w&PN  
public : 9aYVbq""  
template < typename T > k/M{2Po+  
  struct result_1 !TN)6e7`  
  { U J uz  
  typedef int result_type; ezA&cZ5  
} ; ,b<m],p  
B@ >t$jK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} On(.(7sNc  
yb-4[C:i  
template < typename T > @zJiR{Je-U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wn.UjxX.  
  { \"X_zM  
  do @ %o'  
    { !Ld[`d.|R!  
  act(t); },;Z<(  
  } [M#(su0fv  
  while (cd(t)); )=!|^M  
  return   0 ; g)}q3-<AK>  
} hGI5^!Cq  
} ; k_nQmU>  
7e[&hea  
RJ-J/NhWyI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jw)c|%r>  
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。 `*xSn+wL`_  
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。 <Wd_m?z  
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。 RSx{Gbd4X  
下面就是产生这个functor的类: hbSKlb0d  
Of-8n-  
EgRuB@lw76  
template < typename Actor > 8g?2( MT;  
class do_while_actor F5+!Gb En  
  { KvjH\;78  
Actor act; ~ymSsoD^  
public : J&L#^f*d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8\+XtS  
<.ZD.u  
template < typename Cond > vvLzUxV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  `ghNS  
} ; !>WW(n07Ma  
}vZTiuzC  
KDr)'gl&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V$ho9gQ!l[  
最后,是那个do_ !,~C  
Gw#z:gX2  
{5SJ0'.B2g  
class do_while_invoker 5*O]`Q7  
  { aW#^@||B  
public : ]sqp^tQ`e  
template < typename Actor > =kw6<!R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C9j5Pd5q1L  
  { "uBr]N:  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6Z-[-0o+g  
} ~2UmX'  
} do_; UdFYG^i  
p]6/1&t="  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j?(@x>HA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .p'\@@o5  
最后来说说怎么处理break和continue #B__-"cRv  
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。 7 .xejz  
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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