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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %&NK|M+n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T!r7RS  
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, T9yW# .  
%UhF=C  
G3n7x?4m  
s"Wdbw(O'  
  class filler 4T-AWk  
  { B(U`Zd  
public : \U8Vsx1tl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D:0PppE  
} ; '-qc \6UY  
GW#Wy=(_  
L x&ZWF$  
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: 6OUj c  
irS62Xe  
-0Ek&"=Z^  
6cvm\ opH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9 R1]2U$|  
^~$ o-IX  
.Dz /MSl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8X5XwFf}  
D=$<E x^p  
ml2HA4X&$Y  
8V= o%[t  
二. 战前分析 fq'Of wT  
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。 ~1oD7=WN  
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 h !1c(UR  
{I ,'  
R _%pR_\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OX2\H  
  /* --------------------------------------------- */ 3& $E  
vector < int *> vp( 10 ); J(]nPwm=.-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "-oC,;yq  
/* --------------------------------------------- */ 6fiJ' j@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]Ea6Z  
/* --------------------------------------------- */ .nN7*))Fj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7Fx8&Z  
  /* --------------------------------------------- */ # ,Y}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @AFLFX]  
/* --------------------------------------------- */ J^T66}r[f,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *W  l{2&  
Pa*yo:U'h  
fi)ypv*  
$Z4p$o dk  
看了之后,我们可以思考一些问题: &}ow-u9c3  
1._1, _2是什么? ,??|R` S  
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。 p%_TbH3j`  
2._1 = 1是在做什么? AKVmUS;70  
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。 =/;(qy9.-R  
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。 Q\Eq(2p  
@{G(.S  
pI4<` K  
三. 动工 V& m\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ()Z$j,2  
]c D!~nJ  
l)Hu.1~  
RXDk8)^  
template < typename T > w,&RHQB  
class assignment 7gkHKdJoMA  
  { TBzM~y  
T value; cVMTT]cj1  
public : ~H.;pJ{ 8  
assignment( const T & v) : value(v) {} \a#2Wm  
template < typename T2 > NZ#z{JI =+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e)M1$  
} ; MD,-<X)Qy  
|N*>K a;  
sYL+;(#t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NNT9\JRv_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C^a~)r.h  
[3s~Z8 pP  
nz(OHh!}u  
;AaF;zPV  
  class holder \n5,!,A  
  { )-mB^7uXGv  
public : 8dv1#F|  
template < typename T > eP)RP6ON{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *QLbrR  
  { XxGm,A+>Ty  
  return assignment < T > (t); bFpwq#PDW>  
} 9 }=Fdt  
} ; ;O CYx[|  
G8SJ<\?  
p=zjJ~DVd  
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: PrCq JY  
yC -4wn*  
  static holder _1; C-M op,w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xc!"?&\*  
\<5xf<{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o{qbbJBC  
而不用手动写一个函数对象。 B`vV[w?  
tNjrd}8s  
6l4l74  
]k hY8it  
四. 问题分析 }*%%GPJ  
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。 09Fr1PL  
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。 7-^d4P+|g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |Bjb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gG}<l ':  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;y"DEFs,u  
ykZ)`E]P`  
五. 问题1:一致性 <v\|@@X  
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?| :G!Kaa,r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lHx$F ?  
]!/1qF  
struct holder (qaY,>je]D  
  { wm}i+ApK  
  // +2vcUy  
  template < typename T > H*Yy o ?  
T &   operator ()( const T & r) const 5yry$w$G)  
  { <+6)E@Y  
  return (T & )r; 4`i_ 4&TS  
} 3h4>edM  
} ;  8NLk`/  
Eq|_> f@@8  
这样的话assignment也必须相应改动: BUtXHD  
YcIk{_N3  
template < typename Left, typename Right > /t816,i  
class assignment LB>!%Vx  
  { ~ ^K[pA ?  
Left l; ]1klfp,`  
Right r; Ij" `pdp  
public : |[*b[O 1W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B$fL);l-  
template < typename T2 > -G{}8GM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #{0c01JZ  
} ; RJ0w3T]7  
SW bwD/SN  
同时,holder的operator=也需要改动: pBHr{/\5  
u|+O%s TQ  
template < typename T > uoF9&j5E@Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lO:[^l?F  
  { /Qbt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F77~156  
} LNe- ]3wB  
I&4|T<j  
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。 mp}ZHufG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "BK&C6]  
*/6PkNq  
return l(rhs) = r; vrH/Z.WD  
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。 Ra.<D.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <CeDIX t  
aaLT%  
template < typename Tp > hEDj"`Px  
class constant_t 7Ij'!@no  
  { 9Czc$fSSt  
  const Tp t; Ur_~yX]Mo  
public : cBU>/ zIp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ucyxvhH^-  
template < typename T > 0rF{"HM~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x6m21DWw  
  { /KH3v!G0  
  return t; syMB~g  
} 9kTU|py  
} ; !}U&%2<69  
HuG|BjP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H$Q_K<V  
下面就可以修改holder的operator=了 KN5.2pp  
{eS!cZJ  
template < typename T > ]GRPxh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nNf/$h#;O  
  { ;|66AIwDe  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 68d(6?OgW  
} $6R<)]6  
|NL$? %I  
同时也要修改assignment的operator() XBCz\f  
eQA89 :j,  
template < typename T2 > 9^XT,2Wwf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zcDVvP  
现在代码看起来就很一致了。 EFhe``  
p,U.5bX  
六. 问题2:链式操作 H~fZA)W 4Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #k*e>d$  
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。 {l! [{  
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。 8MV=?  
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。 t-e:f0iz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dYW19$W n  
qHklu2_%  
template < typename T > I@e{>}  
struct result_1 [/6IEt3}B  
  { qpFFvZ W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7\<#z|  
} ; 8nW#Q <s  
*o`bBdZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Jk 0 ;<2j  
^I@43Jy/  
template < typename T > [{L4~(uU8  
struct   ref _=}Efy7  
  { }hhDJ_I5M  
typedef T & reference; :voQ#f=  
} ; :k#Y|(  
template < typename T > }qRYXjS  
struct   ref < T &> bR(rZu5  
  { H4MFTnJ{  
typedef T & reference; vaW, O/F  
} ; {a\m0Bw/  
"xi)GH]H_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )L<NW{  
n'K,*  
template < typename T > NN>,dd3T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const twq!@C  
  { glm29hF  
  return l(t) = r(t); %[l5){:05  
} b[%sKl  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =LC:1zn4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q",n:=PL  
lo5,E(7~h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?Bno?\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'D;v>r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :dc>\kUIv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #"|</*% >  
最后的布局是: <}&n}|!  
                Add IXDj;~GF  
              /   \ AQw1,tGV  
            Divide   5 (Z fY/  
            /   \ YAYPof~A$l  
          _1     3 @2nar<  
似乎一切都解决了?不。 g ]e^;  
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。 :<r.n "  
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。 IQAV`~_G  
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: ;`p+Vs8C  
5B< em  
template < typename Right > T@ (MSgp9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p Wa'Fd  
Right & rt) const Z%E;*R2+:>  
  { 4V@raI-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $WED]X@X!  
} g 4G&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?);6]"k:3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <b.?G  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 JK) )Cuh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;'~U5Po8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >4b:`L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1qp<Fz[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: d"`/P?n x  
c07'mgsU  
template < class Action > pnl7a$z  
class picker : public Action Uus%1hC%a  
  { ?%-VSL>$w=  
public : Up*1j:_O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ND $m|V-C  
  // all the operator overloaded hLK5s1#K  
} ; 0}tf*M+a  
2.)xWCG  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c5C 2xE}T  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 094~  s  
WT;4J<O/  
template < typename Right > .0+=#G>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :Aj8u\3!@  
  { / Vy pN,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t.Q}V5t{g  
} {Rc mjI7  
o b;]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xVw9_il2a  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5#|D1A  
X$Eg(^La  
template < typename T >   struct picker_maker cLhHGwX=x  
  { q#s:2#=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?&A)%6` ~  
} ; Lu?MRF f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G%5bQ|O  
  { $23*:)&J4  
typedef picker < T > result; >n3w'b  
} ; `s1>7XWf  
@pq2Z^SQH  
下面总的结构就有了: $ 1lI6 = ,  
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。 mW EaUi)Zz  
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。 &BTgISYi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 i82sMN1jl7  
至此链式操作完美实现。 9BR/zQ2  
R. :~e  
$.HZz  
七. 问题3 ^#i3JMq  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9lXjB_wG>  
} V  *  
template < typename T1, typename T2 > \"k[y+O],4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I "Qf};n  
  { |p_\pa1&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^V6cx2M  
} ["O/%6b9+  
+\Uq=@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4f~ c# 0?  
/Q]6"nY  
template < typename T1, typename T2 > WX~: Y,l+u  
struct result_2 ]]Bq te  
  { l$_q#Kd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OeMI  
} ; vX?MB  
c?(;6$A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  #dO8) t  
这个差事就留给了holder自己。 qe^d6  
    k|uW~ I)  
80m<OW1  
template < int Order > ;[nomxu|?  
class holder;  vNWCv  
template <> M$J{clr  
class holder < 1 > +>bm~6  
  { Y["aw&;#O\  
public : 2bv/ -^  
template < typename T > g}@W9'!  
  struct result_1 TwfQq`  
  { !V.2~V[^M  
  typedef T & result; bqPaXH n  
} ; lKVV*RR}  
template < typename T1, typename T2 > G.{)#cR  
  struct result_2 qe/dWJBa  
  { 1Jm'9iy3  
  typedef T1 & result; E^s<5BC;  
} ; o,NTI h  
template < typename T > , B90r7K:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s8:-*VR9  
  { 9Gh:s6  
  return (T & )r; +4 W6{`  
} +jD*Jtb<  
template < typename T1, typename T2 > W _b!FQ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jK(]e iR$S  
  { FH3^@@Y%  
  return (T1 & )r1; t GS>f>i  
} t/$:g9V%FA  
} ; V Zz>)Kz:  
2K:Rrn/cR  
template <> 6[x6:{^J  
class holder < 2 > ]&b>P ;j:  
  { u=QG%O#B  
public : tRtoA5  
template < typename T > C}'Tmi  
  struct result_1 {D{' \]+  
  { 18eB\4NlD  
  typedef T & result; 9B)<7JJX!J  
} ; 0 k (su  
template < typename T1, typename T2 > 8el\M/u{  
  struct result_2 uD=FTx  
  { *`]#ntz9  
  typedef T2 & result; x*#9\*@EI  
} ; N\{{:<Cp\  
template < typename T > <sncW>?!~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?y/LMja  
  { L#|6L np^  
  return (T & )r; ^{}$o#iof  
} XM#xxf* Y  
template < typename T1, typename T2 > fW3 awR{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~bD'QMk  
  { ?mi1PNps#  
  return (T2 & )r2; t,]E5,1  
} xg.o7-^M  
} ; eAl;:0=%L  
rYI7V?  
K@<%Vc>L(  
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> >。 huat,zLS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ze.\<^-t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h_y;NB(w  
/^pPT6  
return l(i, j) = r(i, j); AZH= r S`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vh}F#~BrI  
I xk+y?  
  return ( int & )i; bu:%"l  
  return ( int & )j; (#K u`  
最后执行i = j; Tg jM@ir  
可见,参数被正确的选择了。 Q!R eA{  
vuoD~=z  
@%b&(x^UD  
b?]Lx.l-  
MJ_]N+  
八. 中期总结 |aX1PC)o_  
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: L ]Y6/Q   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D!WyT`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。 e. '6q ($3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +t7n6  
[))TL  
9g~"Y[ ]  
x='T`*HD  
_Squ%z:D  
ZW@%>_JR]  
九. 简化 sNHxUI  
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。 HP(dhsd<c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [k{2)g  
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: :cA%lKg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,SG-{   
  +-*/&|^等 \'hZm%S  
2. 返回引用。   !XQq*  
  =,各种复合赋值等 L/KiE+Y  
3. 返回固定类型。 |PxTm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fq<JX5DER  
4. 原样返回。 s ;2ih)[  
  operator, BI|YaZa+p  
5. 返回解引用的类型。 :lE_hY  
  operator*(单目) $I|6v  
6. 返回地址。 r7Zx<c  
  operator&(单目) (RU\a]Ry  
7. 下表访问返回类型。 fP8iz `n  
  operator[] rv<_'yj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T=,A pa  
  operator<<和operator>> YmPNaL  
/Bs42uJ3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 N 9cCfB\`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U["-`:>jfp  
DkJ "#8Yl=  
template < typename Left > JU3to_Io  
struct value_return 73kU\ux  
  { 0WI@BSHnM  
template < typename T > HY2*5 #T  
  struct result_1 7'zXf)!  
  { NbPNcjPL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jz$ ]"\G#  
} ; ;!(GwgllD  
9/#?]LJ  
template < typename T1, typename T2 > Xy]Pmt  
  struct result_2 yvIzgwN%s!  
  { P$#{a2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SX]uIkw  
} ; 5j~1%~,#  
} ; ,X}Jpi;/  
wAKm]?zB>  
Bdr'd? u<A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &w%--!T  
5 >\~jf  
下面我们来剥离functor中的operator() )>;V72  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 952l1c!  
*;:dJXR  
return l(t) op r(t) oM(8'{S=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }l7@:ezZZ7  
return op l(t) :^rt8>~  
return op l(t1, t2) 0b(x@>  
return l(t) op h.jO3q  
return l(t1, t2) op s8.SEk|pB  
return l(t)[r(t)] N4)ZPLV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *Xl,w2@  
kp3%"i&hD  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: enT[#f[{  
单目: return f(l(t), r(t)); b'%)?{E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I7XJPc4}   
双目: return f(l(t)); ?egZkg=U  
return f(l(t1, t2)); Q N]y.(S)y  
下面就是f的实现,以operator/为例 A/!"+Yfw  
ps_q3Cyp  
struct meta_divide W<u,S  
  { CB^.N>'  
template < typename T1, typename T2 > xi[\2g+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )F_nK f"a  
  { -pW*6??+?  
  return t1 / t2; Q<>b3X>O  
} G| b I$   
} ; Sjp ]TWj  
\b*z<Odv  
这个工作可以让宏来做: 7yQw$zG,Iz  
|8?DQhd}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x|$|~ 6f=n  
template < typename T1, typename T2 > \ 4n} a%ocv^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K05U>151  
以后可以直接用 .'PS L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eX'U d%  
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 ]$i@^3`[w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) B  
w:+&i|H>  
d_ 7hh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 IictX"3lh  
,c,@WQ2:-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PiN^/#D  
class unary_op : public Rettype u N4e n,  
  { ]d~2WX Y  
    Left l; 89x;~D1  
public : ?$#P =VK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UM<!bNz`  
8j)*T9  
template < typename T > _< KUa\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =&F~GC Z>  
      { RPdFLC/  
      return FuncType::execute(l(t)); :%>)S  
    } )4TP{tp  
E[cH/Rm  
    template < typename T1, typename T2 > u|cP&^S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eh*(N(`  
      { jG{OLF6 !  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); > f'aW  
    }  ejc>  
} ; zGNmc7  
K /$-H#;N  
<$u\PJF7_^  
同样还可以申明一个binary_op !/e*v>3u&  
NFyKTA6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GOOm] ]I  
class binary_op : public Rettype {y'4&vt<~  
  { ey6ujV7!  
    Left l; Tje(hnN  
Right r; -3u ;U,}  
public : <eZ*LK?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [HI$[ :[  
U!(es0rX  
template < typename T > _2Mpzv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U C_$5~8p  
      { GvZ[3GT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {isL<  
    } 2u$rloc$b  
_F5*\tQ  
    template < typename T1, typename T2 > ( k,?)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zdm2`D;~p  
      {  |nfMoUI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KP&xk1 3)  
    } O7p=N8V  
} ; L5'?.9]  
gD2P)7:  
 VeSQq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 m VFo2^%v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BOWBD@y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <_c8F!K)T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 bObsj]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Nz}PcWF/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d^f rKPB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *%Fu/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fm L8n<1  
下面是修改过的unary_op d8iq9AP\o  
6bPl(.(3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0U~*uDU  
class unary_op Mi;Pv*  
  { o{hX?,4i  
Left l; dyk(/# *7W  
  )N*Jc @Y@  
public : Mo5b @ [  
}m'n1tm;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f!{@{\  
Ch\__t*v!  
template < typename T > " :f]egq -  
  struct result_1 S+#|j  
  { |#sOa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (k8}9[3G  
} ; +H28F_ #  
G{I),Y~IF  
template < typename T1, typename T2 > VFzIBgJ3  
  struct result_2 I]DD5l}\  
  { g+5c"Yk+u~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LM+d3|gSV  
} ; C}(@cn `L  
Y%eq2%  
template < typename T1, typename T2 > Vn_~ |-Wt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'y=N_/+s  
  { GGf<9!:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gq"d$Xh$x7  
} E7M_R/7@y  
>,E^ R`y  
template < typename T > Nk<^ Qv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4"_`Mu_%  
  { {0 j_.XZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); [F'|KcE3  
} !=A;?Kdq  
IrMB=pWo  
} ; i")0 3b  
UoPY:(?;i  
s*s~yH6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q@7d:v  
好啦,现在才真正完美了。 Bp3E)l  
现在在picker里面就可以这么添加了: zh|9\lf  
JXM]tV  
template < typename Right > hHGuD2%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DY9]$h*y  
  { OZ+v ~'oD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t&:L?K)j  
} [:FiA?O]  
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&V;^ /  
DU0/if9.  
fGO\f;P  
^lAM /  
TS#[[^!S  
十. bind nYFrp)DLK  
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。 wD=]U@t`,  
先来分析一下一段例子 YZj*F-}  
>mai v;  
<S041KF.{6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *8WB($T}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |1RVm?~i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LP=j/qf|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T!8^R|!a6  
我们来写个简单的。 ](A2,F 9(U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T*f/M  
对于函数对象类的版本: >WIc"y.  
m3gv %h  
template < typename Func > G[A3H> >  
struct functor_trait o87kF!x  
  { G$>QH-p  
typedef typename Func::result_type result_type; XTo7fbW*  
} ; ;Mup@)!j  
对于无参数函数的版本: -cM1]soT  
^J5{quV  
template < typename Ret > 8.[F3Tk=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Fq@o_bI  
  { &CQO+Yr$l  
typedef Ret result_type; Y.\x.Hg  
} ; $[A\i<#  
对于单参数函数的版本: tqZ+2c<W3  
D]]wJQU2  
template < typename Ret, typename V1 > & cSVOsi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ic9L@2m  
  { ,-4NSli  
typedef Ret result_type; kIVQ2hmv  
} ; H*'1bLzq  
对于双参数函数的版本: iCE!TmDT  
jYFJk&c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \&5V';  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MQQm3VaKS  
  { R7kkth  
typedef Ret result_type; `o JQA$UD  
} ; r<ucHRO#  
等等。。。 4"|Xndh1.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N-\N\uN  
:<t=??4m  
template < typename Func > G{3 |d/;Bt  
struct func_return O\ZC$XF  
  { gvA}s/   
template < typename T > yQiY:SH  
  struct result_1 -GA F>  
  { c]PTU2BB8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lPZ(c%P  
} ; n^Ca?|} ,  
5 wrRtzf  
template < typename T1, typename T2 > nt#9j',6Rn  
  struct result_2 dRX~eIw  
  { }IyF |[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j#1G?MF  
} ; N/bOl~!y  
} ; X.eOw>.  
h0'*)`;z  
q(?+01  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rD].=.?1  
m&:&z7^p  
template < typename Func, typename aPicker > FH+X<  
class binder_1 *M1GVhW(+  
  { :V(LBH0  
Func fn; jYHnJ}<  
aPicker pk; *nCA6i  
public : s-$ Wc) l  
dFm_"135  
template < typename T > % i4 5  
  struct result_1 cb|+6m~  
  { ABN4kM>%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tk&AZb,sP  
} ; ;xZ+1 zmL0  
_MBhwNBxZ  
template < typename T1, typename T2 > hOY@vm&  
  struct result_2 >}+{;d  
  { xB *b7-a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `tkoS  
} ; gQy%T]  
 g2vm]j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  U?*zb  
3~~X,ZL  
template < typename T > D&G6^ME  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .a.H aBBV  
  { rH3U;K!  
  return fn(pk(t)); ~"#0rPT  
} ?veeW6E(  
template < typename T1, typename T2 > i#[8I-OtN/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g8<ODU0[g  
  { h>/teHy /  
  return fn(pk(t1, t2)); ?zW'Hi  
} A2|Bbqd  
} ; KD kGQh#9  
V<QpC5  
b^/u9  
一目了然不是么? )|~&(+Q?]  
最后实现bind }r: "X<`  
|_;kQ(,  
+ [w 0;W_  
template < typename Func, typename aPicker > e~]P _53  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I-]G{  
  { p&(0e,`z/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -9b=-K.y  
} 1bFZyD"  
\p4*Q}t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cNWmaCLN$  
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。 $*C }iJsF  
w2s`9  
十一. phoenix WLUgiW(0$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T3wTMbZ!VK  
:zHSy&i`  
for_each(v.begin(), v.end(), q"VmuQ  
( MhMiSsZ  
do_ o?baiOkH  
[ . >"xp6  
  cout << _1 <<   " , " '12m4quO  
] qs]W2{-4~  
.while_( -- _1), y\FQt];z)  
cout << var( " \n " ) :'[?/<iTg  
) [k7( t|Q{  
); T|~5dZL  
~c EN=(Z~r  
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: 3H#,qug$  
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 La ?A@SD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YWIA(p8Qkk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iJ{axa &  
]Jswxw  
(HAdr5  
template < typename Cond, typename Actor > ygz2bHpD~  
class do_while Zux L2W  
  { w7 MRuAJ4  
Cond cd; x1@,k=qrd  
Actor act; jJ2rfdfj  
public : $<-a>~^Tp  
template < typename T > OLG)D#m(4/  
  struct result_1 rmjuNy=(  
  { =oSD)z1c?x  
  typedef int result_type; +L09^I  
} ; 4Wl`hF  
ozOc6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} so` \e^d  
Xe4   
template < typename T > qsj$u-xhX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  L` [iI  
  { z>!./z]p  
  do s)\PY  
    { {MtJP:8Jp  
  act(t); RPX.?;":  
  } \#[DZOI~  
  while (cd(t)); ~BI`{/O=  
  return   0 ; 94!} Z>  
} _N5pxe`  
} ; 27Gff(  
=ls+vH40&  
JrBPx/?(,;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Yup#aeXY/  
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。 tar/no  
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。 Ox)<"8M  
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。 %s}{5Qcl/  
下面就是产生这个functor的类: :a8Sy("  
*$cx7yJ  
=sW K;`  
template < typename Actor > 'l<#;{  
class do_while_actor myo4`oH  
  { H ezbCwsx&  
Actor act; U%F a.bL~  
public : P,8TO-e7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &DW !$b  
_#~D{91 j:  
template < typename Cond > H7uh"/A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HDhkg-QC  
} ; l(1.Ll  
` 0 @m,  
3XY"s"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UK6x]tE  
最后,是那个do_ [Vbd su9  
@Ov}X]ELi  
7b~uU@L`  
class do_while_invoker s58dHnj5+  
  { hrX/,D -c  
public : j~b NH~3  
template < typename Actor > ` { Ox=+]M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rX^uHq8  
  { N(i.E5&9  
  return do_while_actor < Actor > (act); W /v &V#  
} 0<V/[$}\D  
} do_; $JOtUB{  
y:E$n!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =Fe4-B?I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {yNeZXA>  
最后来说说怎么处理break和continue z}SJ~WY'[  
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。 k/F#-},Q.  
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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