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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "fmJ;W;#1  
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, J}.p6E~j  
_R8-Hj E  
"%Rx;xw|  
4b<:67 %  
  class filler jwE<}y I  
  { u{_T,k<!  
public : V8N<%/ A=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &2Y>yFB ,  
} ; zPVA6~|l  
h.8J6;36  
W*_ifZ0s.  
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: }ShZ4 xMz  
QP qa\87  
U3Dy:K[  
.rMGI "  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eH6#'M4+\  
EGa}ml/G  
WIb U^WJ0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3W27R  
E]e6a^J#  
.vb*|So  
*=ALns?y  
二. 战前分析 ?vk&k(FT  
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。 _ Fer-nQ2R  
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 (yZ^Y'0  
PgxU;N7Y  
S[%86(,*gP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `5gcc7b  
  /* --------------------------------------------- */ f:=?"MX7  
vector < int *> vp( 10 ); %i96@ 6O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;,F}!R  
/* --------------------------------------------- */ ABx0IdOcI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rv\<Q-uQ8  
/* --------------------------------------------- */ }F\0Bl&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /FQumqbnt  
  /* --------------------------------------------- */ 9BF #R<}h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ok,hm.|  
/* --------------------------------------------- */ [jY_e`S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g~`UC  
z43H]  
|}#Rn`*2y  
o05) I2  
看了之后,我们可以思考一些问题: Dzp9BRS 2f  
1._1, _2是什么? iJ#sg+  
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。 F+}MW/ra@  
2._1 = 1是在做什么? *O+N4tq  
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。 *}LYMrP  
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。 UW40Y3W0  
PInU-"gG  
(B[0BjU  
三. 动工 0OlB;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3VcG /rf  
!K3 #4   
l0]zZcpt  
TqzkF7;k4  
template < typename T > 2#p6.4h=  
class assignment >/-<,,<\C  
  { nI dvff  
T value; $+ lc;N  
public : m~%IHWO'  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,US]  
template < typename T2 > E{1O<qO<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bW[Y:}Hk~  
} ; # bP1rQ0  
h_fA  
td%EbxJK]`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P!1y@R>Ln  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l2._Z Py  
1dHN<xy  
pWK7B`t  
O~trv,?)  
  class holder wwk=*X-8  
  { ^vfp;  
public : I6X_DPY  
template < typename T > w}X<]u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4h|sbB"t  
  { gT?:zd=;  
  return assignment < T > (t); M qFuZg  
} p^<*v8,~7  
} ; hZ[,.  
:$L^l{gT  
T}M!A|   
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: ?45bvkCT  
J7c(qGJI2  
  static holder _1; p gW BW9\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :bNqK0[rS  
D!^&*Ia?2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n&y'Mb PB  
而不用手动写一个函数对象。 lhZXq!2p  
Hyh$-iCa  
{mr!E  
Py_yIwQqg  
四. 问题分析 p48m k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w&8N6gA14  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R6v~Sy&n!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z10J8Ms'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ae_Y?g+3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?d&l_Pa0e  
;&RBg+Pr  
五. 问题1:一致性 Gl; xd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6&xpS9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |zd+ \o  
X\sOeb:]  
struct holder y=.`:EB9b  
  { n-P<y  
  // {8p<iY- %  
  template < typename T > K@U[x,Sx  
T &   operator ()( const T & r) const GO4IAUA  
  { uC$!|I  
  return (T & )r; 'vCl@x$  
} Wz{,N07Q#{  
} ; >L4q>S^v  
<UsFBF  
这样的话assignment也必须相应改动: i=3~ h Zl  
S,0h &A9  
template < typename Left, typename Right > 8/gA]I 6=#  
class assignment K4U_sCh#f  
  { %/;*Ewwb  
Left l; r_>]yp  
Right r; 6K Cv  
public : H^sImIEUT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} db*yA@2Lg  
template < typename T2 > QzLE9   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \gCh'3  
} ; CWdpF>En  
>bRoQ8  
同时,holder的operator=也需要改动: +khVi}  
:;Xh`br  
template < typename T > N++ ;}j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p!/!ZIo  
  { Yj"{aFK#u@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /$NR@56 \  
} X*w7q7\8-:  
Se}&2 R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `a6AES'w$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =|LB,REN  
6c6w w"  
return l(rhs) = r; <sTY<iVR  
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。 H-iCaXT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +v+Dkyf:V  
~F " w  
template < typename Tp > }IRD!  
class constant_t i~"lcgoO  
  { bn:74,GeyK  
  const Tp t; 6o.Dgt/f  
public : H krhd   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \MDhm,H<  
template < typename T > %bp'`B=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7Y.mp9,  
  { Z&|Dp*Z  
  return t; 7Hg;SK6t0  
} OUhlQq\  
} ; T@xaa\bzg  
5SEGV|%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (qw;-A W8  
下面就可以修改holder的operator=了 ;TKsAU  
 c?*x2Vk  
template < typename T > SveP:uJA[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *+%$OH,  
  { 0.wNa~_G|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s54AM]a{j  
} =j%ORD[  
&,QBJx<#  
同时也要修改assignment的operator() z s\N)LyM  
[dy0aR$>d  
template < typename T2 > J ql$ g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 62o nMY  
现在代码看起来就很一致了。 r*c x_**  
:j[=   
六. 问题2:链式操作 f3*SIKi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v2ab84 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。 5 Nt9'"  
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。 UW Px|]RC  
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。 * Na8w'Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z*Fn2I4  
C;YtMY:  
template < typename T > u)~::2BXAn  
struct result_1 ft$ 'UJ% j  
  { , _bG'Hmt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; { 3Qlx/6<  
} ; z J V>;  
BO>[\!=y  
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,j=Kym%  
UAds$ 9  
template < typename T > /~+j[o B  
struct   ref vv D515i  
  { ]x@36Ok)A  
typedef T & reference; RWZjD#5%Z  
} ; $*7AG  
template < typename T > } O:l]O`  
struct   ref < T &> Aj+0R?9tG  
  { DuRC1@e  
typedef T & reference; X1="1{8H  
} ; .WS7gTw  
H,)2Ou-Wn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FD.L{  
w_#5Na}>d  
template < typename T > ,Z(J;~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?ehUGvV2  
  { b|U3\Fmc  
  return l(t) = r(t); mam(h{f$  
} << aAYkx <  
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。 rlkg.e6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Tl*FK?)MC^  
$B@K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 AeEF/*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5dhT?/qvc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _UUp+Hz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6}q# c  
最后的布局是: &uxwz@RC0  
                Add ea!Znld]  
              /   \ +WSM<S2 U  
            Divide   5 ,8@U-7f,  
            /   \ J,^eq@(  
          _1     3 vU, ]UJ}  
似乎一切都解决了?不。 67dp)X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !S[7IBk%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \Zo xJ&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: oW8 hC  
~f] I0FK  
template < typename Right > D(Yq<%Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }aa ~@K<A  
Right & rt) const <utD&D8w  
  { Qrt> vOUE7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 30$Q5]T  
} /,2${$c!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;PhX[y^*  
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。 D[R<H((  
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。 (Y?" L_pC  
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。 V7i1BR8G  
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。 |.[4$C  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #[ hJm'G  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0Xw3h^%  
N;d@)h(N!  
template < class Action > (eJYv: ^  
class picker : public Action ;COZHj9b  
  { R?$ Nl  
public : q=h~zjQ?R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oyY0!w,Y  
  // all the operator overloaded ~85Pgb<  
} ; Yet!qmZ  
\!,@pe_  
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。 jaI mO  
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: 5x; y{qT  
N>4uqFo  
template < typename Right > vd'd@T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f.&Y_G3a<  
  { OA3* "d*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &GH ,is  
} R2$;f?;:  
f6Io|CZWJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9K5[a^q|My  
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。 @(H  
=~~Y@eX  
template < typename T >   struct picker_maker G\:^9!nwY~  
  { QBiLH]qa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &r Lg/UEV-  
} ; $zuemjW3p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _P*<T6\J>  
  {  R)?zL;,x  
typedef picker < T > result; Y l1sAf/  
} ; s8]9OG3g  
vS|uN(a.P  
下面总的结构就有了: `* =Tf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kM T73OI>_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2v6QUf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DIu rFDQSS  
至此链式操作完美实现。 ^?)o,djY&  
}$ZcC_  
r&t)%R@q  
七. 问题3 =?/RaK/ w  
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。 *n=NBkq%/!  
xW;-=Q  
template < typename T1, typename T2 > GKNH{|B$D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?E?dg#yk  
  { $G5;y>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -Vi"hSsUP  
} @i[z4)"S  
 `9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &k+'TcWm  
6n.W5 1g(s  
template < typename T1, typename T2 > *M_Gu{xc  
struct result_2 1MCHwX3/  
  { . 787+J?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AZCbUkq  
} ; @]H:=Q'gj  
gB\KD{E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yjbqby7  
这个差事就留给了holder自己。 4S]`S\w  
    {{?[b^  
@,63%  
template < int Order > b1}P3W  
class holder; 4#z@B1Jx  
template <> ,afh]#  
class holder < 1 > yH8 N8  
  { : qKxm(  
public : +Zx+DW cq  
template < typename T > O&!tW^ih  
  struct result_1 U. 1Vpfy  
  { xrK%3nA4s"  
  typedef T & result; x-5XOqD{'  
} ; f-?00*T  
template < typename T1, typename T2 > /2&jId  
  struct result_2  >y&4gm  
  { `R]9+_"N  
  typedef T1 & result; s wdW70  
} ; ,?+rM ;  
template < typename T > "mnWqRpX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %:/_O*~)Yg  
  { .ya^8gM  
  return (T & )r; hN6j5.x%  
} szC~?]<YY  
template < typename T1, typename T2 > N.|Zh+!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s fxQ  
  { <aR8fU  
  return (T1 & )r1; 9IKFrCO9,  
} VN[h0+n4Th  
} ; /! kKL$j  
X$zlR) Re  
template <> i!jZZj-{  
class holder < 2 > k=<,A'y-/  
  { V@Z8t8  
public : b:Lp`8Du  
template < typename T > > ln%3 =  
  struct result_1 xD;5z`A3  
  { A+T! DnVof  
  typedef T & result; DYU+?[J  
} ; n\}!'>d'  
template < typename T1, typename T2 > |Ebwl]X2  
  struct result_2 *f:^6h  
  { bmotR8d  
  typedef T2 & result; &UUIiQm~  
} ; CUT D]:\  
template < typename T > M* (]hu0!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nJ#uz:(w,  
  { \FSkI0  
  return (T & )r; |~bl%g8xP  
} #N%xr'H  
template < typename T1, typename T2 > &inu mc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q28i9$Yqj\  
  { ]l>)Di#*o  
  return (T2 & )r2; ;CD.8f]N  
} |A0LYKni  
} ; FW:x XK  
2JZf@x+}  
Au$|@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K*Zf^g m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1@C0c%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g]R }w@nJ  
a3 <D1"  
return l(i, j) = r(i, j); +qe!KPk2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kC"<4U  
xR2E? 0T  
  return ( int & )i; w1/p wzn  
  return ( int & )j; IpmblC4  
最后执行i = j; TmG$Cjf84  
可见,参数被正确的选择了。 GFOd9=[  
1FUadSB5)  
kJqgY|  
.oYUA}  
jEsP: H(0^  
八. 中期总结 u~\u8X3  
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: }3F8[Td.~N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zf |%t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3(G}IWPq<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ln0rm9FV-  
V& <vRIsN  
=vMFCp;mv  
2J =K\ L  
D)XF@z;  
'5.n2 8W>  
九. 简化 L8N`<a5T  
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。 s@K)RhTY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %geiJ z  
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: -`gqA%#+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  y|U3  
  +-*/&|^等 \Q<c Y<  
2. 返回引用。 -;cZW.<  
  =,各种复合赋值等 b;#3X)  
3. 返回固定类型。 1GKd*z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]7n+|@3x  
4. 原样返回。 LO<R<zz  
  operator, YU.aZdA&V3  
5. 返回解引用的类型。 Aa-L<wZVPt  
  operator*(单目) 72R|zR  
6. 返回地址。 \ni?_F(Y  
  operator&(单目) ?Z= %I$i  
7. 下表访问返回类型。 9F)+p7VJq  
  operator[] JsI` #  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -jdS8n4  
  operator<<和operator>> @9g$+_"ZT  
wl H6  
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。 )WavG1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1@sy:{ d`  
]3]I`e{  
template < typename Left > m(SGE,("w  
struct value_return YKKZRlQo  
  { hAtf)  
template < typename T > OAO|HH  
  struct result_1 , f{<  
  {  P_6oMR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8)HUo?/3  
} ; WG>Nm89  
@dei} !e  
template < typename T1, typename T2 > UIgs/  
  struct result_2 "/[xak!g  
  { n4,b?-E>(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |N, KA|Gdq  
} ; #&<>|m  
} ; r:0F("},  
Hc^q_{}"  
4{4VC"fa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .anXsjD%W  
xa#;<8 iV  
下面我们来剥离functor中的operator() Pj(Dl C7G,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0N.B =j|  
$P'Y  
return l(t) op r(t) =y+gS%o$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mU@pRjq=  
return op l(t) R5OP=Q8  
return op l(t1, t2) (%.[MilxPM  
return l(t) op %gUf  
return l(t1, t2) op 7L3:d7=MIW  
return l(t)[r(t)] c"HB7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mQ(6ahD U  
 *-Y`7=^$  
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: @GTkS!86  
单目: return f(l(t), r(t)); V$wW?+V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rywui10x*  
双目: return f(l(t)); A#NJ8_  
return f(l(t1, t2)); /bm2v;  
下面就是f的实现,以operator/为例 v *'anw&Z  
6!F@?3qCyg  
struct meta_divide 8(d Hn  
  { s'$5]9$S  
template < typename T1, typename T2 > $~)BO_;o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S7oPdzcU-  
  { &.W,Hh  
  return t1 / t2; a ]~Rp  
} 9mA6nmp  
} ; v9*ugu[K9  
f6/<lSoW  
这个工作可以让宏来做: P"-*'q,9  
#BPJRNXd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q[PVkZ  
template < typename T1, typename T2 > \ {*yFTP"93  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "Y'MuV'x  
以后可以直接用 ~,Y xUn8@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qStZW^lFeY  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ov3FKMG?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5r2A^<)  
DtEvt+h  
*sJT\J$D[  
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 Ow" e3]}Mt  
nj1TX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,r5'nDV=d  
class unary_op : public Rettype e:9s%|]T  
  { q g2 fTe  
    Left l; X&LaAqlSG  
public : s78MXS?py  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V><,.p8  
+x!Hc  
template < typename T > s7d4)A%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $.+_f,tU  
      { AONEUSxJ  
      return FuncType::execute(l(t)); nmo<t]  
    } !eu\ShI  
G-6k[-@-v  
    template < typename T1, typename T2 > @k-C>h()C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mAM:Q*a'  
      { W5*Kq^6Pd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1fH2obI~X  
    } H*H~~yQ  
} ; 79*f <Gr  
Hk8lHja+\  
_|Uv7>}J^  
同样还可以申明一个binary_op _j\GA6  
XN^l*Q?3n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %O|+` "  
class binary_op : public Rettype 0SV<Pl^  
  { +$YH dgZ.  
    Left l; 7gc?7TM  
Right r; ;7>k[?'e  
public : NNxz Z!q!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rD;R9b"J  
C+L_f_6]  
template < typename T > *t{^P*pc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5O%?J-Hp  
      { Y'^+ KU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XiL[1JM  
    }  ;?G..,  
vbh 5  
    template < typename T1, typename T2 > L9$`zc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h-<Qj,L{W  
      { "h5.^5E6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /jl/SV+  
    } Pi hpo  
} ; J#DN2y <  
)Drif\FF)  
%a:>3! +  
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 |s'5 ~+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %M*2j%6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RsW4 '5  
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。 vlqL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ES)@iM?5  
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。。。 ]7{ e~U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *.6m,QqJ(  
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) der\"?_.  
下面是修改过的unary_op 2b/Cs#-  
BR-4L2[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :Vy*MPS5  
class unary_op 1)#dgsa  
  { &0`i(l4]l  
Left l; #OlPnP2  
  "s.hO0Z  
public : [Y4Wm?  
 r4M;]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .*X=JFxl  
U1W8f|u  
template < typename T > mpNS}n6  
  struct result_1 ?_7iL?  
  { &;naaV_2T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @\WeI"^F8  
} ; ||))gI`3a  
#}lWM%9Dy  
template < typename T1, typename T2 > {kghZur  
  struct result_2 Vb)NWXmyu  
  { \30rF]F`l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N/zP!%L  
} ; d"tR ?j  
,u=+%6b)A  
template < typename T1, typename T2 > zHKx,]9b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A">R-1R  
  { P]O=K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^ X-6j[".  
} P  Ij  
:Y|[?;  
template < typename T > r&+w)U~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c,:nWf  
  { "Hk7s+%  
  return OpClass::execute(lt(t)); SZUo RWx  
} Jflm-Hhsf  
J |w%n5Y  
} ; 8O_yZ ~Z4  
g2?yT ?  
hEFOT]P4  
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 i<(~J4}b  
好啦,现在才真正完美了。 NwVhJdo  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]=p^32  
"yc|ng  
template < typename Right > vY7 @1_"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X}wo$t  
  { \&l@rMD3s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B3<sSe8L0  
} ~e&O?X  
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。 A&A{Thz  
|\>Ifv%{  
4Y{;%;-i  
l.P;85/+  
LJ K0WWch  
十. bind f40OVT@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。 K $WMrp  
先来分析一下一段例子 Q/q>mN"#1  
:H:Se  
>?#zPweA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l&*= .Zc7!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^]D+H9Tl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Sx8C<S5r<  
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。 !b=W>5h  
我们来写个简单的。 S503b*pM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !zsrORF{  
对于函数对象类的版本: NTEN  
rHi4Pw{L  
template < typename Func > dtE"1nR  
struct functor_trait e,r7UtjoxR  
  { s7sTY   
typedef typename Func::result_type result_type; a`[9<AM1#  
} ; h?H|)a<^9  
对于无参数函数的版本: $wn0oIuW  
:[CEHRc7x  
template < typename Ret > tLxeq?Oo]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f-634KuP  
  { >FKwFwT4D  
typedef Ret result_type; 80`$F{xcX  
} ;  fZ&' _  
对于单参数函数的版本: &8Z .m,s]  
E *IP#:R  
template < typename Ret, typename V1 > T|0+o+i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8.>himL  
  { ]G D` f  
typedef Ret result_type; \ @[Q3.VX  
} ; ,p#r; O<O  
对于双参数函数的版本: o@7U4#E  
c%bzrYQvA;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !{{gL=_@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ndmw/ae  
  { T"aE]4_  
typedef Ret result_type; w0+X;aId  
} ; a4gX@&it_k  
等等。。。 AW E ab  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?z <-Ww  
JypP[yQ  
template < typename Func > bdLi _k  
struct func_return 6(BgnH8oc  
  { i(OeE"YA  
template < typename T > nMZ)x-  
  struct result_1 B^]PKjLNZ  
  { UG=]8YY!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QxN1N^a0  
} ; (Q @'fb9z  
'n ^,lXWB  
template < typename T1, typename T2 > e(xuy'4r  
  struct result_2 PEm2w#X%L  
  { "*.N'J\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [0hahR  
} ; | oK9o6m4  
} ; HsUh5;  
q5L^>"  
D/~1?p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q*|Alrm  
AWYlhH4c?t  
template < typename Func, typename aPicker > P"l'? `  
class binder_1 eU@Mv5&6  
  { |Tc4a4jS  
Func fn; 9Li*L&B)  
aPicker pk; E5@=LS  
public : ,ofE*Wt  
V-@4s}zX  
template < typename T > z<mN-1PM7&  
  struct result_1 @+H0D"  
  { d1/9 A-{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GCq4{_B\Q  
} ; u~j H  
#IZh}*$  
template < typename T1, typename T2 > W. kcN,  
  struct result_2 Xd5s8C/}  
  { `G/g/>y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X,_K )f  
} ; DAP/  
)=d)j^ t9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h=gtuaR4  
 <{Y3}Q  
template < typename T > qbfX(`nS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D@gC(&U/6  
  { 05T?c{ ;  
  return fn(pk(t)); W/xPVmnV  
} 4S ~kNp$  
template < typename T1, typename T2 > | U"fhG=g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <tF q^qB  
  { =<3HOOC  
  return fn(pk(t1, t2)); )Bn }|6`  
} 7<!x:G?C  
} ; ,^8':X"A{!  
].kj-,5>f  
 ^AaE$G&:  
一目了然不是么? IiqqdU]  
最后实现bind QrK%DN  
[YULvWAJ  
UWC4PWL,>C  
template < typename Func, typename aPicker > ah,f~.X_|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vw;a L#PP  
  { $&Vba@v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tm.60udbo  
} [BD`h  
\ opM}qZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zgEN2d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hZ*vk  
<ytzGDx  
十一. phoenix n({%|O<|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &lSNI5l  
?[zw5fUDS  
for_each(v.begin(), v.end(), AF"7 _  
( 6_KvS  
do_ {:!>Y1w>  
[ 0j(U &  
  cout << _1 <<   " , " wB0vpt5f  
] /Q(boY{  
.while_( -- _1), :Q=y'<  
cout << var( " \n " ) U52 V1b  
) v:4j 3J$z  
);  FNH)wk  
igA?E56?  
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: &Jj|+P-lY  
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 "ymR8 y'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hxMRmH[f:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mN]WjfII  
LJ~#0Zu?  
V/2NIh  
template < typename Cond, typename Actor > A_S7z*T  
class do_while mbkt7. ,P  
  { #;ObugY,  
Cond cd; WyatHC   
Actor act; uthW AT &  
public : }8tF.QjR|  
template < typename T > JK< []>O  
  struct result_1 3JQ7Cc>  
  { k*N!U[]  
  typedef int result_type; Cwls e-  
} ; <L4$f(2  
; &6 {c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lH=|Qu  
7 nnF!9JOv  
template < typename T > E5rV}>(Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vq(#Ih2  
  { q-;Y }q  
  do 0}e?hbF%U  
    { M;y*`<x  
  act(t);  *1["x;A  
  } e7"T37  
  while (cd(t)); [nig^8  
  return   0 ; 9.\SeJ8c  
} Vc9Bg2f5  
} ; I= :yfW  
gBV4IQ  
H.l0kBeG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jGo%Aase  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M**Sus87Q  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  m,+PYq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Wtu-g**KN  
下面就是产生这个functor的类: %%X/gvaJ  
i5le0lM  
-S]ercar  
template < typename Actor > UeCi{ W  
class do_while_actor zu?112-v2  
  { {'zS8  
Actor act; x/{-U05  
public : ^jL)<y4`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2&S^\kf  
{91Y;p C  
template < typename Cond > I \1E=6"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 31^/9lb  
} ; xS@jV6E~  
yx?oxDJg  
GtmoFSZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }*!L~B!  
最后,是那个do_ KF *F  
r|}Pg}O  
qdk!.A{   
class do_while_invoker ("=q-6$G  
  { J ##a;6@  
public : hO> q|+mC  
template < typename Actor > ]E"J^mflGK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C\"C12n{  
  { %fld<O  
  return do_while_actor < Actor > (act); .=}\yYGe   
} !2AD/dtt   
} do_; (&*Bl\YoX  
[YlRz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $H@   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g0jf Lv  
最后来说说怎么处理break和continue 9mtndTT 5u  
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。 IG}yGGn  
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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