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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda op-\|<i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4,YL15.  
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, A[fTpS~~%  
hDg"?{  
`DGI|3  
(ruMOKW  
  class filler /i_FA]Go  
  { qM3NQ8Rm  
public : b$ 8R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9RS viIi$  
} ; EcytNYn  
I%Z=O=  
t5 ^hZZ  
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: rR{KnM  
CO, {/  
B )\;Ja  
zFYzus`>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'O2/PU2_  
Y HS/|-  
yZoJD{'?Sw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }[c.OJ:  
ZhRdml4U2  
?Ec{%N%  
GKUjtPu  
二. 战前分析 /Wl8Jf7'  
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。 rOYYZ)Qw  
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 plr3&T~,&S  
kbH@h2Ww  
&N/dxKZcc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ]sP  
  /* --------------------------------------------- */ 3;uLBuZOCN  
vector < int *> vp( 10 ); ;5T}@4m|r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yP` K [/  
/* --------------------------------------------- */ rkdA4'66w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M djxTr^  
/* --------------------------------------------- */ N<KsQsy=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bQN3\mvY  
  /* --------------------------------------------- */  )L":I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &Wdi 5T8  
/* --------------------------------------------- */ 0Q#}:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qv:DpK  
o7PS1qcya<  
j}J=ZLr/V"  
2zv:j7  
看了之后,我们可以思考一些问题: |h/{ qpsu  
1._1, _2是什么? K0I.3| 6C  
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。 Ix(,gDN  
2._1 = 1是在做什么? Ne3YhCC>  
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。 K2v[_a~@  
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, x|ul  
E 8$S0u;`  
d|W=_7 z  
三. 动工 ,E%O_:}R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {C8IYBm  
*].qm g%  
j]-_kjt  
>-3>Rjo>  
template < typename T >  -V"W  
class assignment |v#D}E  
  { Zrgv*  
T value; +.rOqkxJ  
public : G%!i="/9  
assignment( const T & v) : value(v) {} {}RU'<D  
template < typename T2 > 4Xwb`?}-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nHZhP4W  
} ; E*,nKJu'r  
3=Uyt  
?Ycl!0m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *.1#+h/]3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =C|^C3HK  
xwwL  
(KPD`l8.  
Z?&ZgaSz  
  class holder /m^G 99N  
  { :}#j-ZCC"  
public : xDS]k]/(T  
template < typename T > 7.)_H   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3'0Jn6(  
  { tt6GtYrC 1  
  return assignment < T > (t); +nB0O/m'U  
} 7>0/$i#'Vl  
} ; x]R0zol  
6T_Ya)  
cc1M9kVi  
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: |]Hr"saO0  
+n%8*F&  
  static holder _1; sK/ymEfRv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N K@6U_/W  
TnKOr~@*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c&h8Qk3  
而不用手动写一个函数对象。 YuJ{@"H  
(4C)] RHQ  
E]a;Ydf~  
bJ6H6D>  
四. 问题分析 z/p^C~|}  
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。 Fo~q35uB  
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。 $S2 /*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tWaGCxaE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @`^Z5n.4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *mYGs )|  
-QBM^L  
五. 问题1:一致性 ;K4uu<e \  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nKEw$~F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +9yMtR  
<F-IF7>a  
struct holder eE;j#2SEO  
  { ' eWG v  
  // 8b4? O"  
  template < typename T > jJ'NYG  
T &   operator ()( const T & r) const "&;X/~j  
  { `fG<iBD  
  return (T & )r; :2wT)wz  
} x'6i9]+r  
} ; Q]RE,ZZ  
8|L5nQ  
这样的话assignment也必须相应改动: & \"cV0  
W(-son~I  
template < typename Left, typename Right > e(&u3 #7Nn  
class assignment a^[s[j#^,  
  { h\~!!F  
Left l; +;oR_]l  
Right r; qa8?bNd'f  
public : fgF@ x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yB{1&S5 C  
template < typename T2 > &arJe!K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PTXS8e4  
} ; /_8nZVu  
G<`(d@g  
同时,holder的operator=也需要改动: ;l < amB  
*o(bB!q"c  
template < typename T > CEzdH!nP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f^IB:e#j;  
  { Q+_z*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VOg'_#I  
} k!WeE#"(  
x>A[~s"|N  
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。 m<*+^JN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !#e+!h@  
WV p6/HS  
return l(rhs) = r; ]zIIi%  
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。 \SYeDy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "st+2#{  
txX>zR*)  
template < typename Tp > Z\n^m^Z =  
class constant_t EF9Y=(0|  
  { qn}VW0!  
  const Tp t; iVmy|ewd  
public : wCj)@3F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hwi_=-SL  
template < typename T > pm[i#V<v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Aq>?G+  
  { /h]ru SI  
  return t; iorQ/(  
} y T&#k1  
} ; z  61Fq  
REsw=P!b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G"6XJYoI  
下面就可以修改holder的operator=了 Vk[M .=J  
Y%r>=Jvu6  
template < typename T > qIh9? |`U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #60gjHYaV  
  { L[`8 :}M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q;nC #cg  
}   
$ma@z0%8}  
同时也要修改assignment的operator() :}gEt?TUhs  
ZcTjOy?  
template < typename T2 > Ahr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h b}QtQ  
现在代码看起来就很一致了。 xv%]g= Q  
iYlkc  
六. 问题2:链式操作 W}%[i+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6%wlz%Fp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "t-9q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |=:hUp Jp  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r;wm`(e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z:2%gU&W  
)?6%d  
template < typename T > (W[]}k ;  
struct result_1 z;N`jqo   
  { rc"8N<D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s<3M_mt  
} ; q; C6ID`  
OF-g7s6VH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S&J5QZjC  
\ *g3j  
template < typename T > 3Lv5>[MnN  
struct   ref J*Cf1 D5!  
  { :1]J{,VG  
typedef T & reference; 1vJj?Uqc  
} ; |PGTP#O<  
template < typename T > BV}sN{  
struct   ref < T &> EDF0q i  
  { .%M80X{5~  
typedef T & reference; dqFp"Xe"%  
} ; .CW,Td3f!  
_E/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0 c,!<\B  
@V^5_K  
template < typename T > y!q`o$nK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b+$wx~PLi  
  { ;r.#|b  
  return l(t) = r(t); eIhfhz?Q;#  
} "/3YV%to-#  
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。 ,TYFPulYcp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qT#NS&T!-  
MfdkvJ'  
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 nmyDGuzk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]xbMMax  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pP#|: %  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~|LAe-e"  
最后的布局是: kD)]\   
                Add )Z\Zw~L  
              /   \ /2tP d  
            Divide   5 %D% Ok7s})  
            /   \ +NeoGnj  
          _1     3 $)6M@S  
似乎一切都解决了?不。 {L7+lz  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o/=61K8D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ogJ';i/o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ([7XtG/?  
NR%_&%qQA  
template < typename Right > ob|^lAU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ocpM6b.fK  
Right & rt) const ,H$%'s1I(  
  { ,&Vir)S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kN 0N18E  
} 5FsfJpw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 AWA J*6Z  
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。 <KI>:@|Sc  
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。 q &S@\b  
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。 O.-A)S@  
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。 [EK^0g   
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? X|}Q4T`  
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: =p:~sn#  
lc]cs D  
template < class Action > @iBmOt>3  
class picker : public Action g(G$*#}o8A  
  { Kp;a(D  
public : SQMtR2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %CUwD  
  // all the operator overloaded =T)y(] ;M$  
} ; @![1W@J  
DUg[L  
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。 w>'3}o(nY  
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: ZQ'|B  
hb9HVj  
template < typename Right > 0vMKyT3 c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SEE:v+3|  
  { NW&2ca  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); as!P`*@  
} GXRW"4eF5  
su\`E&0V+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (.5Ft^3W  
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。 bik lja  
aa dw#90  
template < typename T >   struct picker_maker BaMF5f+  
  { J5z\e@?.0\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >X=VPh8  
} ; /Kd'!lMuz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7 ;2>kgf~  
  { $6 4{Ff  
typedef picker < T > result; 0w vAtK|Q  
} ; }?HWUAL\  
A-rj: k!  
下面总的结构就有了: #nmh=G?\Sm  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^ q3H  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *nv ^s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CdtCxy5  
至此链式操作完美实现。 /-(OJN5F^  
6 B7 F  
mXyg\5  
七. 问题3 q%,y66pFr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~ftR:F|9  
]3Jb$Q@  
template < typename T1, typename T2 > 7loWqZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V6kDyl(  
  { = '-/JH~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5X uQQ!`  
} w@\4ft6d  
Yjl:i*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: 8A u W>7_  
|;I"Oc.w^R  
template < typename T1, typename T2 > yQ&C]{>TS  
struct result_2 Ht@5@(W]I  
  { *qxv"PptX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; itcM-?  
} ; #/\Zo &V8  
HYZp= *eb  
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? S>Gb Jt(]  
这个差事就留给了holder自己。 z f >(Y7M  
    o|_9%o52'  
(UTA3Db  
template < int Order > WmRu3O  
class holder; IGlM} ?x  
template <> #vAqqAS`,  
class holder < 1 > V?-2FK]  
  { M'T[L%AP  
public : 5v sn'=yN  
template < typename T > AKS. XW  
  struct result_1 |:SIyXGbY  
  { ^S)t;t@x  
  typedef T & result; mcs!A/]<  
} ; m\_v{1g  
template < typename T1, typename T2 > 57_AJT hR  
  struct result_2 Iv u'0vF  
  { _{GD\Ai_W  
  typedef T1 & result; 8v=t-GJW  
} ; +WguWLO"  
template < typename T > ]Y$jc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m';4`Y5-  
  { AtqsrYj  
  return (T & )r; :4LWm<P  
} \FnR'ne  
template < typename T1, typename T2 > 1bjWWNzQA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D8{f7{nY  
  {  sHOBT,B  
  return (T1 & )r1; "s@q(J  
} ;{0%Vp{  
} ; 8?w#=@s  
~3|)[R=+p1  
template <> N{6-a  
class holder < 2 > Q<yvpT(  
  { t"5ZYa  
public : R?Ch8mW.!  
template < typename T > };f^*KZ=0  
  struct result_1 6zGeGW  
  { ]H<}6}Gd  
  typedef T & result; V|/N-3M  
} ; ?.c:k;j  
template < typename T1, typename T2 > 6w_TL< S  
  struct result_2 =%B}8$.|  
  { *o<|^,R  
  typedef T2 & result; O>9-iqP>`d  
} ; M} +s_h9  
template < typename T > 2;w> w#}>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iT+t  
  { AdzdYZiM_  
  return (T & )r; /XdLdA!v  
} &3itBQF  
template < typename T1, typename T2 > =p dLh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 474 oVdGx  
  { 1k{H,p7  
  return (T2 & )r2; ?/(*cA  
} QoMa+QTuc  
} ; 9Fg:   
.Y }k@T40a  
5D mSgP:  
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> >。 cs4IO O$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }|j#C[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vorb?iVf>  
bzZ7L-yD  
return l(i, j) = r(i, j); y`cL3 xr4R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VmZDU(M  
OD?y  
  return ( int & )i; ?Iag-g9#=m  
  return ( int & )j; j#YVv c%  
最后执行i = j; a;&0u>  
可见,参数被正确的选择了。 TeyFq0j@'  
l vBcEg  
gRZ!=z[&  
(R9"0WeF  
2<d'!cm  
八. 中期总结 nk;+L  
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: f*^bV_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \)2'+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。 Ix0#eoj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Eks<O  
=!/T4Oo  
$MM[`^~  
N5tFEV'G  
]jR-<l8I-  
Yfy";C7X  
九. 简化 QHtN_Q_F  
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。 uI3oPP> $  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 { 3 "jn  
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: i;:}{G<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &7Xsn^opku  
  +-*/&|^等 ${97G#  
2. 返回引用。 C%/@U[;  
  =,各种复合赋值等 V3/OKI\o  
3. 返回固定类型。 X @7:FzU9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =r&i`L{]  
4. 原样返回。 X3y28 %R   
  operator, !"ydl2  
5. 返回解引用的类型。 @}' ?o_/C  
  operator*(单目) @k/|%%uP  
6. 返回地址。 I,r0K]  
  operator&(单目) .fK~IKA  
7. 下表访问返回类型。 "po;[ Ia2  
  operator[] \#gguq?[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 msOE#QL6a  
  operator<<和operator>> Q*8 x Bi1  
e|^.N[W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 M-8d*#_P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _&]Gw, ~/i  
;h#Q!M&e#  
template < typename Left > vJ;0%;eu[!  
struct value_return }hXmK.['  
  { G+m[W  
template < typename T > Z'd]oNF  
  struct result_1 %d /]8uO  
  { .4y44: T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JYLAu4s6  
} ; 0 Cyus  
Q{~;4+ZD  
template < typename T1, typename T2 > gU?M/i2  
  struct result_2 B.);Ju  
  { g$z6*bL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +Edq4QYwR  
} ; G%CS1#  
} ; +5%ncSJx  
<B+ WM  
;U?323Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tNAmA  
>B.KI}dE  
下面我们来剥离functor中的operator() uY3?(f#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sjHcq5#U!  
Q0L1!}w   
return l(t) op r(t) UAC"jy1D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I1p{(fJ  
return op l(t) raM{!T:  
return op l(t1, t2) UUvR>5@n  
return l(t) op k7 Ne(4P  
return l(t1, t2) op xzf/W+.>.  
return l(t)[r(t)] ~e5E%bXxC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O1oh,~W  
41+@!`z7  
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: Yv[<c!\   
单目: return f(l(t), r(t)); w4RtIDW:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r\q|DZ7  
双目: return f(l(t)); i1Y<[s  
return f(l(t1, t2));  o%$R`;  
下面就是f的实现,以operator/为例 p`'3Il3  
 3X9  
struct meta_divide G(1_P1  
  { /K<>OyR?  
template < typename T1, typename T2 > iS`ok  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6s$h _$[X  
  { ? ~oc4J*>(  
  return t1 / t2; d[p?B-7%  
} 0.B'Bvn=s2  
} ; m4R:KjN*  
$-39O3  
这个工作可以让宏来做: ^+Vf*YY 8  
/^`d o3a}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LXRIo2ynuw  
template < typename T1, typename T2 > \ o3le[6C/8=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A=np ?wc  
以后可以直接用 6L-3cxqf\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U \F ?{/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 - I~\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `L3{y/U'  
\{o<-S;h  
1Q$/L+uJ5  
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 ^fbzlu?G4-  
6Zv-kG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e`?o`@vO,  
class unary_op : public Rettype = @ 1{LF;  
  { ?%b#FXA  
    Left l; +rKV*XX@  
public : zOis}$GR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z jXn,W]~  
35fj-J$8  
template < typename T > Na+3aM%%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qgq VbJP"  
      { |sAl k,8s  
      return FuncType::execute(l(t)); !@FzP@  
    } QPB ^%8  
,oJ$m$(Lj  
    template < typename T1, typename T2 > 2rM/kF >g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IG!(q%Gf  
      { AzSmfEaU0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tjcsT>  
    } w%%*3[--X  
} ; J #;|P-pt  
H9[0-Ur5  
w|-m*v .  
同样还可以申明一个binary_op 0fN; L;v  
26=G%F6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } ;d=  
class binary_op : public Rettype Z3-=TN  
  { |zy` ]p9  
    Left l; z:A_  
Right r; :VX2&*  
public : $]J<^{v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s =<65  
a@C}0IP)  
template < typename T > CZkmd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {-hu""x>  
      { Yd<9Y\W%?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~8)l/I=`);  
    } I-W ,C &J>  
D*g K,`  
    template < typename T1, typename T2 > @CKMJ^#|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RH;A|[7T&  
      { 7H?lR~w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R 3*{"!O  
    } /'bX}H(dq  
} ; {@[#0gPH  
@={ qy}  
pwA~?$B1  
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 =TA8]7S~U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7 LiyA<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bj@f<f`  
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。 /wi/i*;A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &_'3(xIO  
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。。。 ~e686L0j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EU'P U  
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) `KieN/d%  
下面是修改过的unary_op s@*i  
{O4&HW%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B_"PFWwg  
class unary_op |J~A )Bw?  
  { +)_#j/  
Left l; jPs{Mr<  
  6h1pPx7zU  
public : K}p0$Lc  
]<u%jTQREd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x.'Ys1M  
'N\nJz}  
template < typename T > 5dL!e<<  
  struct result_1 {`9J8qRY  
  { N,&bBp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S>d7q  
} ; )gk tI!  
gj4ONmY  
template < typename T1, typename T2 > %]o/p_<  
  struct result_2 &jh17y  
  { Nh^q&[?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {z@a{L:SC  
} ; Q'aVdJN,  
ov1#BeQ  
template < typename T1, typename T2 > ob9=/ R?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xv xrz{  
  { ,v#3A7"yW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0hq\{pw_y*  
} UGP&&A#T-  
it->)?"(6  
template < typename T > ]G,BSttD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ozl>Au  
  {  K"Gea`I  
  return OpClass::execute(lt(t)); a#&\65D  
} QM{B(zH  
Ib"fHLWA^!  
} ; Cjj(v7[E  
A%~t[ H  
Li\b ,_C  
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 jOL=vG  
好啦,现在才真正完美了。 lN_b&92  
现在在picker里面就可以这么添加了: \\Nt^j3qR  
0RN7hpf&`  
template < typename Right > J5}?<Dd:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z*.rv t  
  { Q>TNzh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jV#1d8qm  
} WPPD vB  
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。 /`7G7pQ+  
J!yK/*sO,  
M[L@ej  
8]WcW/1r !  
s 4n<k]d  
十. bind AH^'E  
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。 6df`]s c  
先来分析一下一段例子 o}yA{<"  
|oR#j `  
n`p/;D=?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m[Qr>="  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e<"sZK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3(1UI u  
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。 4hW:c0  
我们来写个简单的。 tD]vx`0>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LftzW{>gI"  
对于函数对象类的版本: jK2gc^"t  
y 48zsm{  
template < typename Func > E>F6!qYm  
struct functor_trait peVzF'F  
  { #/)U0 IR)  
typedef typename Func::result_type result_type; r<'B\.#tp>  
} ; %< Jj[F  
对于无参数函数的版本: H:o=gP60]  
/km0[M  
template < typename Ret > L tK,_j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7+rroCr"  
  { +d3h @gp  
typedef Ret result_type; [V0%=q+R  
} ; gKRlXVS  
对于单参数函数的版本: q[c^`5  
F`o"t]AD-a  
template < typename Ret, typename V1 > unyU|B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I3YSW  
  { 3 op{h6  
typedef Ret result_type; th+LScOX  
} ; ~2QD.(  
对于双参数函数的版本: hjp,v)#  
-c %'f&P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4cDe'9 LA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b>nwX9Y/U  
  { T|uG1  
typedef Ret result_type; _"82W^Wi  
} ; Nk?/vMaw  
等等。。。 ]F"@+_E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {Vf].l:kn  
xxpzz(S ]A  
template < typename Func > I1JF2" {c  
struct func_return mA5sK?W  
  { \Lm`jU(:l  
template < typename T > "f-HOd\=  
  struct result_1 HcHwvf6y  
  { vP,$S^7$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \sS0@gnDI  
} ; D`)K3;h  
)yS8(F0  
template < typename T1, typename T2 > ](z*t+">  
  struct result_2 ,6x>gcR  
  { RF'&.RtVa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~P"o_b6,k  
} ; A#]78lR  
} ; Xkf|^-n  
[vxHsY3z  
ubl)$jZ:Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _Pn 1n  
(ZQ?1Qxo  
template < typename Func, typename aPicker > R HmT$^=  
class binder_1 &cy<"y  
  { Gl9 ,!"A  
Func fn; I~,bZA  
aPicker pk; _BG7 JvI  
public : ~zQxfl/  
xU |8.,@  
template < typename T > {6>$w/+~  
  struct result_1 j-t"  
  { !'a <Dw5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @R;&PR#5  
} ; i\kDb=  
Nu+DVIM  
template < typename T1, typename T2 > z]!w@:  
  struct result_2 i~rb-~o  
  { Am#Pa,g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dHtEyF  
} ; +_ny{i`'  
. $ HE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wM! dz&  
Xl E0oN~{  
template < typename T > WLCr~r^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?B<.d8i  
  { Myh?=:1~(c  
  return fn(pk(t)); f\H1$q\p\  
} 4j<[3~:0 o  
template < typename T1, typename T2 > Ij:yTu   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N: 5 N}am  
  { Tb{RQ?Nw'  
  return fn(pk(t1, t2)); </W"e!?X  
} @%r "7%tq>  
} ; n_*.i1\'w  
i_av_I-  
]2MX7  
一目了然不是么? Y.% Vvg4z3  
最后实现bind ]^<\a=U  
^[Y/ +Q.J  
593!;2/@  
template < typename Func, typename aPicker > ,Uy;jk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rnBp2'EM  
  { 8( bK\-b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dEam|  
} %I@ vMs^  
P|TM4i]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /`j2%8^N  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g-cg3Vso  
'a>D+A:  
十一. phoenix -0<ZN(?|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SUD~@]N1  
:)%cL8Nz]$  
for_each(v.begin(), v.end(), Yh{5O3(;  
( '30JJ0  
do_ `)Y 5L}c=  
[ chM-YuN|  
  cout << _1 <<   " , "  gOy{ RE  
] o Va[  
.while_( -- _1), :c(#03w*C  
cout << var( " \n " ) l0tFj>q"  
) l)V646-O,~  
); XY<KLO%  
LdnTdh?  
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: @@=,bO  
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 TW=N+ye^1(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {,= hIXo>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _WI~b  
ypx`!2Q$  
A>\3FeU>UC  
template < typename Cond, typename Actor > (R(NEN  
class do_while Bk5ft4v-  
  { !p_l(@f  
Cond cd; }sp?@C,Z  
Actor act; .I%B$eH  
public : =>7czw:S 1  
template < typename T > BRv#`  
  struct result_1 Cj J n  
  { Sp]ov:]%f  
  typedef int result_type; Y@+9Ukd/  
} ; P=X)Ktmv  
OXZx!h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ScRK1  
OK2\2&G  
template < typename T > Wj, {lJ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1[\I9dv2  
  { 61*b|.sl'#  
  do rY)m"'puP  
    { C#RueDa.  
  act(t); Pd~z%VoO  
  } IG~Zxn1o  
  while (cd(t)); ]PbwG  
  return   0 ; \U'*B}Sz  
} u(JuU/U  
} ; 7<k@{xI/  
6` 3kNk;  
D2zqDo<+;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wd1>L) T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 SRrp= >w?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^[v>B@p*{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lo36b zbT  
下面就是产生这个functor的类: P#"_H}qC*  
T7N\b]?j@Y  
,QLy }=N  
template < typename Actor > tR_DN  
class do_while_actor &+GbklUB~  
  { !ED,'d%J  
Actor act; 5xa!L@)`wF  
public : S4OOm[8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J$-1odL0Z  
Y>K8^GS  
template < typename Cond > nyOvB#f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !RN9wXS7  
} ; o@YEd d  
r$%,k*X^ k  
Kc+9n%sp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5"D\n B%  
最后,是那个do_ Ah zV?6e  
f?"909&  
D c]J3r  
class do_while_invoker NC|VZwQtm  
  { y/+y |.Xg  
public : u Npa2{S'  
template < typename Actor > d!"gb,ec  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mOb@w/f  
  { B'6(Ao=3/  
  return do_while_actor < Actor > (act); }RQ'aeVl(  
} ?:W=ddg  
} do_; d%oHcn  
(>dL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uFaT~ 4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2gnz=  
最后来说说怎么处理break和continue Vb?_RE_H  
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。 0p'g+ 2  
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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