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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y}Ov`ZM!r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mMMu'N  
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, 464Z0C  
n_!&Wr^CX  
UKzmRa,s  
&@RU}DnvM&  
  class filler iZ58;`  
  { ZpZ~[BtQ  
public : oU2RxK->u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K)k!`du!6  
} ; YziQU_  
cx$Oh`-Car  
DQ~@=%?ni  
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: . v;Npm2  
.-r 1.'.A  
"ZH1W9A  
=gj]R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c{E-4PYbah  
t512]eqhb(  
|[qI2-el?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aw,8'N)  
l +#`  
$Fo ,$  
41:Z8YL(  
二. 战前分析 8-m"]o3  
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。 Fb_~{q  
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 isaT0__8  
P }PSS#nn  
I5e!vCG)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YRwS{ e*u  
  /* --------------------------------------------- */ :c6%;2  
vector < int *> vp( 10 ); fN&O `T>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wM|-u/9+  
/* --------------------------------------------- */ UVUHLu|^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -wO`o<  
/* --------------------------------------------- */ # ><.zZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ao,lEjNI  
  /* --------------------------------------------- */ {!,+C0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L'c4 i[~s  
/* --------------------------------------------- */ & z?y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); { u;ntDr  
3(CUC  
X4o8  
<uAqb Wu  
看了之后,我们可以思考一些问题: T"2ye9a  
1._1, _2是什么? 0!^{V:DtQ  
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。 20J:_+=]  
2._1 = 1是在做什么? `aC#s3[  
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。 4iKT  
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。 co;2s-X  
kt@+UK."  
h rZ\ O?j  
三. 动工 :]]amziP&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $k!t&G  
vzVl2  
6h5*b8LxA  
YX~H!6l  
template < typename T > *d%m.:)N  
class assignment ]2( %^#qBG  
  { v"s}7trWV  
T value; KsHMAp3  
public : s*S@} l  
assignment( const T & v) : value(v) {} \Q#F&q0  
template < typename T2 > 1e&`m~5K+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h[ t OY  
} ; KLoHjBq  
BtjsN22  
*:_.cbo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8*|@A6ig  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2Ay2 G-  
3GaM>w}>W  
`; `34t_)  
Hiq9Jn uv(  
  class holder `]fY9ZDKs  
  { :@pm gp  
public : s(zG.7*3n  
template < typename T > OnD+/I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;ymUMQ%;/  
  { r*kk/ $,2  
  return assignment < T > (t); n9)/(=)>*  
} )EO$JwQ  
} ; 4YdmG.CU  
JNZKzyJ9K  
R^K<u#>K  
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: aZmSCi:&'  
ny#7iz/  
  static holder _1; ;Yi ;2ttW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C=.  
bd%/dr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h883pe=  
而不用手动写一个函数对象。 Qx {/izc  
e#08,wgW  
yy%J{;  
NjMo"1d  
四. 问题分析 thkL<  
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。 9g>ay-W[(  
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。 0C0iAp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PI }A')Nq.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $o-s?";  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~(Fy GB}  
]0\8g=KK  
五. 问题1:一致性 {At1]>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]2v31'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W~gFY#w  
}<XeZ?;  
struct holder }n8,Ga%  
  { qG~O] ($  
  // c1Dhx,]ad  
  template < typename T > d]+g3oy `  
T &   operator ()( const T & r) const 3{ `fT5]U  
  { B:Msn)C~  
  return (T & )r; sfx:j~bsL  
} _< xU"8b"5  
} ; rU(N@i%  
lQ@ 2s[  
这样的话assignment也必须相应改动: YsDn?pD@  
{-H6Z#b[  
template < typename Left, typename Right > GXa-g-d  
class assignment "bRck88V  
  {  8sE@?,  
Left l; 1!,lI?j,  
Right r; HSyohP87  
public : }>SHTHVye  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WtdWD_\%Y\  
template < typename T2 > #Mi>f4T;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \Q]2Zq  
} ; 1 aIJ0#nE  
TVYO`9:CW  
同时,holder的operator=也需要改动: 27gK Y Zf;  
+|\dVe.  
template < typename T > *p+%&z_<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const skr^m%W  
  { 6 70g|&v.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _G[5S-0 [  
} ck-wMd  
O'o`  
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。 (5VP*67  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;clF\K>  
]yA| m3^2  
return l(rhs) = r; :MpIx&  
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。 !*N#}6Jd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q1Ah!9B  
N#Y4nllJ  
template < typename Tp > P|c79  
class constant_t _ 4pBJOJQ6  
  { u|B\@"0  
  const Tp t; \O`B@!da~  
public : |Q.t]TR'P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w#]%I+  
template < typename T > 6]7iiQz"H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .#Z}}W#  
  { ^D"}OQoh  
  return t; s +^YGB  
} mJ[LmQ<:  
} ; 7G!SlC X}W  
$d4eGL2S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^[lg1uMW  
下面就可以修改holder的operator=了 vY6eg IO  
;?bRRW  
template < typename T > pn>zuH e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $0NWX  
  { CQQX7Y\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -7hU1j~I  
} I3p ~pt2  
6D@tCmmq  
同时也要修改assignment的operator() ,NPU0IDG>  
" #_NA`$i  
template < typename T2 > K4snp u hC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GAEz :n  
现在代码看起来就很一致了。 vNHM e{,u  
_~fO8_vr  
六. 问题2:链式操作 v`bX#\It  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'l)@MX bGL  
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。 ?}bSQ)b  
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。 F[ m^(x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i8+kc_8#d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u3w `(3{ <  
:/K 'P`JaL  
template < typename T > *!Vic#D%  
struct result_1 ,H[-.}OO  
  { 7 8Nli/U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VNx}ADXu]  
} ; e*:[#LJ]C  
a:7"F{D91  
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: m RxL%!  
>{$ ;O  
template < typename T > coiTVDwA  
struct   ref {.DI[@.g  
  { 3@\vU~=P:  
typedef T & reference; [A fV+$  
} ; Y+F$]!hw  
template < typename T > GL9R 5  
struct   ref < T &> (+q?xwl!N  
  { P2!@^%o  
typedef T & reference; wwmMpK}f  
} ; g=:%j5?.e  
Fu(e4E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JIjqGxR  
= r_&R#~GT  
template < typename T > :~{XL>:S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &W)k s  
  {  J<V}g v  
  return l(t) = r(t); 76 #  
} yAi#Y3!::  
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。 p$0;~1vH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W9ZT=#>)[  
qL,QsRwN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #}^ZxEU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T<mk98CdE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K &Ht37T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9L*gxI>  
最后的布局是: &:nWZ!D  
                Add mAX]m1s  
              /   \ -P!vCf^{ t  
            Divide   5 j}X4#{jgC  
            /   \ \Llrs-0 M  
          _1     3 gPd:>$  
似乎一切都解决了?不。 jgVra*   
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。 X CDHd ?Ld  
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。 plv"/KJM  
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: tQF7{F-}  
k$7-F3  
template < typename Right > W#8qhmt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r9yUye}  
Right & rt) const q;}^Jpb;  
  { 8L|rj4z<#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7'xT)~*$4  
} 3Yp_k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OHR9u  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V89!C?.[]1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Q{0-pHr}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ZL+{?1&-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 F C2oP,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J<H$B +;qR  
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: m Wsegq4  
9 %,_G.  
template < class Action > `Z{; c  
class picker : public Action EN+WEMro  
  { L`V6\Ix(I  
public : o`DBzC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i/, G=yA  
  // all the operator overloaded VX[{X8PkS  
} ; ? Ls]k  
~bWqoJ;Q  
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。 ;KbnaUAS8  
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: w(k7nGU]  
CDO _A\  
template < typename Right > %Jq(,u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q}M^i7IE  
  { C' o4Su#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3Nsb@0  
} /ZvNgaH5M  
Iu[^"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6aX m9 J  
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。  /d0LD  
ahhVl=9/ao  
template < typename T >   struct picker_maker Rl=NVo  
  { Rqa#;wb!(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6K[s),rdv  
} ; |*Z'WUv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |/]bpG'z  
  { qV@xEgW#r  
typedef picker < T > result; 3S_KycE{  
} ; Yu9Ccj`  
g5M-Vu  
下面总的结构就有了: hkRv0q.'  
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。 Ipb 4{A&"\  
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。 /:z}WAW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7 G~MqnO|  
至此链式操作完美实现。 !:c7I@  
' f}^/`J  
yV$p(+KkS  
七. 问题3 < ;Qle  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n?YGX W/  
]Q6,,/nn  
template < typename T1, typename T2 > c42p>}P[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JLT':e~PX  
  { "3Ag+>tuRW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bO9F rEz5  
} %UV_ 3  
f]J?-ks  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c)rI[P7Q  
kFw3'OZ,  
template < typename T1, typename T2 > {1#5\t>9yD  
struct result_2 Nr|.]=K)5n  
  { <Zl0$~B:5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]\+bx=  
} ; Gvtd )9^<  
RVXRF_I  
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? C3G?dZKv2  
这个差事就留给了holder自己。 nC_<pq^tr  
     vF]?i  
! r.X.C  
template < int Order > cd) <t8^KE  
class holder; (xG#D;M0  
template <> FOquQr1cF  
class holder < 1 > |b'tf:l  
  { e&<#8;2X  
public : IW$&V``v  
template < typename T > n"@3d.21  
  struct result_1 4w*F!E2H\}  
  { /+JCi6{sHS  
  typedef T & result; nD MNaMYb  
} ; /(W{`  
template < typename T1, typename T2 > !CPv{c`|qg  
  struct result_2 v?K X Tc%Z  
  { Nr:%oD_G*  
  typedef T1 & result; i._d^lR\t  
} ; K{x<zv&,  
template < typename T > =y0!-y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lBD{)Va  
  { yE{l Xp;  
  return (T & )r; CW*6 -q  
}  T~ /Bf  
template < typename T1, typename T2 > j<8_SD=,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u vc0"g1h  
  { )#xd]~ <  
  return (T1 & )r1; dm8veKW'l  
} :*0k:h6g  
} ; `vL R;D  
#y-OkGS ^  
template <> bsP:tFw>  
class holder < 2 > 0=t_ a]+  
  { H+zQz8zMC  
public : O JvEq@  
template < typename T > uLe+1`Y5Ux  
  struct result_1 dbB2/RI  
  { hy W4=  
  typedef T & result; 4JU#3  
} ; A>R ^iu  
template < typename T1, typename T2 > 43,- t_jV  
  struct result_2 K*7*`6iU  
  { 5\:#-IYJ  
  typedef T2 & result; rouD"cy  
} ; nFw&vR/q  
template < typename T > 03$Ay_2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G U0zlG] C  
  { 3|P P+<o  
  return (T & )r; rH8?GR0<  
} )K8JDP  
template < typename T1, typename T2 > ir \d8.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const djZOx;/  
  { I".d>]16|  
  return (T2 & )r2; 0t/S_Q  
} 7:jSP$  
} ; P@k ;Lg"  
o"7,CQye  
|+suGqo  
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> >。  by>,h4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G5TdAW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Nf<([8v;t  
q^(A6W  
return l(i, j) = r(i, j); *M"lUw#(f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r>$jMo.S"  
`9zP{p  
  return ( int & )i; TD!QqLW  
  return ( int & )j; r}"T y  
最后执行i = j; xV}|G   
可见,参数被正确的选择了。 WVJN6YNd V  
@zsr.d6Q  
#/\FB'zC  
x*Z"~'DI  
4&$hBn=!  
八. 中期总结 BIw9@.99B-  
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: ^~=o?VtBg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `.L8<-]W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4)v\Dc/9i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor < g6 [mS  
e0v&wSi  
OwSr`2'9  
SV6Np?U  
+qzsC/y  
 M"X/([G  
九. 简化 "=P@x|I  
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。 N{|N_}X`Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 He"> kJx  
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: VdVca1Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^hY<avi6s  
  +-*/&|^等 u'Mq^8  
2. 返回引用。 +]5JXt^  
  =,各种复合赋值等 )Je iTh^  
3. 返回固定类型。 AHn^^'&x[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s)~Q@ze2  
4. 原样返回。 _F,@mQ$!  
  operator, 7F)HAbIS  
5. 返回解引用的类型。 h %MPppCEa  
  operator*(单目) ?>4^e:  
6. 返回地址。 .$99/2[90  
  operator&(单目) !. q*bY  
7. 下表访问返回类型。 s7a\L=#p(  
  operator[] DX4 95<6*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 = 1`  
  operator<<和operator>> k9yA#  
<Ni]\-*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }{j[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MttVgNV  
xU67ztS'E'  
template < typename Left > W?XvVPB  
struct value_return q;>'jHh  
  { g>VkQos5"  
template < typename T > `P : -a7_  
  struct result_1 m(*CuM[E  
  { (doFYF~w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G>*s+  
} ; 9FJU'$FN  
{U-VInu  
template < typename T1, typename T2 > WlWBYnphZs  
  struct result_2  <&$!;d8  
  { ^XZm tB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LL kAA?P  
} ; B1*%pjy  
} ; "xnek8F  
a&PoUwG  
(Ozb+W?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L7a+ #mGE  
E$smr\  
下面我们来剥离functor中的operator() O yj!N`&z@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2\EMtR>.M'  
|iO2,99i  
return l(t) op r(t) 8M(N   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {%UY1n  
return op l(t) (_U&EX%  
return op l(t1, t2) N @]*E  
return l(t) op lyv9eM  
return l(t1, t2) op "F)7!e  
return l(t)[r(t)] 7<-D_$SrU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b$.N8W%  
RFQa9Rxk  
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: HZfcLDrO  
单目: return f(l(t), r(t)); YBHmd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K _O3DcQ  
双目: return f(l(t)); 9Z7o?S";  
return f(l(t1, t2)); f[h=>O  
下面就是f的实现,以operator/为例 =We}&80 x  
n# Z6d`  
struct meta_divide U/|B IF  
  { MJ &6 Z*  
template < typename T1, typename T2 > ?Mji'ZW}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F!^ Y!Y@H  
  { jG{xFz>x  
  return t1 / t2; pwU]r  
} o` ,&yq.  
} ; f>Bcr9]]  
{*>$LlL  
这个工作可以让宏来做: YR~g&E#U^  
%Cb8vYz~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v2rXuo  
template < typename T1, typename T2 > \ s+Ln>c'|o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w;r -TLf  
以后可以直接用 ?ew^%1!W.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f,`FbT  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3cQTl5,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) CaZEU(i  
C+-~Gmrb(7  
VY~WkSi[<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1sn!!  
v_)cp9d]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6mMJ$FY+  
class unary_op : public Rettype &e3z)h  
  { oaRPYgh4  
    Left l; \!z=x#!O$  
public : :vX;>SH$p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8=)A ksu  
B^$l]cvZ  
template < typename T > SZvw>=)a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )p12SGR5  
      { =NyzX&H6  
      return FuncType::execute(l(t)); @oYTJd(v{  
    } >:Q:+R;3o  
s( 2=E|  
    template < typename T1, typename T2 > |~v($c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j!:U*}f  
      { ] p'+F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M}/%t1^g:  
    } cGOE$nL  
} ; %>5Ht e<  
?aO%\<b  
_lyP7$[: c  
同样还可以申明一个binary_op %aL>n=$  
vAwFPqu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hiU_r="*ox  
class binary_op : public Rettype Ldt7?Y(V(  
  { sks_>BM  
    Left l;  /=[M  
Right r; )bw>)&)b`  
public : Fk=_Q LI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sy/J+==  
][wS}~):  
template < typename T > AVNB)K"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2MB\!fh  
      { vk;>#yoox  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Me%W3  
    } vaR0`F  
,ulNap"R  
    template < typename T1, typename T2 > eQ9{J9)?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const br$!}7#=L  
      { d'Gv\i&e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z?1G J8  
    } '{6`n5:e  
} ; Wu.od|t0  
%z8@;  
=p&6A^  
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 alHwN^GhP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o)S>x0| [  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uvD 6uIW<  
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。 % ,~; w0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G.B^C)guu  
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。。。 $. V(_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YF&SH)Y7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [ .dNX  
下面是修改过的unary_op hTVN`9h7  
>SfC '*1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +u25>pX  
class unary_op z13"S(5D~  
  {  \2eYw.I=  
Left l; }})4S;j  
  <|Z0|sel  
public : ,EwJg69  
_eO+O=j_x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;J?^M!l2=  
JB b}{fo~  
template < typename T > 1`2lTkg  
  struct result_1 ;}|.crMF  
  { *p.ELI1IC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o L6[i'H|  
} ; u$<FKp;I  
@@ ZcW<Y"  
template < typename T1, typename T2 > :MJBbrV ,  
  struct result_2  tEP^w  
  { B*DH^";t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {6/%w,{,  
} ; nV']^3b  
a[9;Okm #  
template < typename T1, typename T2 > /_jApZz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T("Fh}  
  { z:< (b   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?]h+En5z8  
} 2$1rS}}  
G*J(4~Yw}  
template < typename T > QW6k!ms$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |S>nfL{TQe  
  { j#!J hi  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~xvQ?c ?-  
} fCEd :Kr  
ZMx_J  
} ; ?{{E/J:%  
/!AdX0dx  
gfr``z=>O  
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 ch : 428  
好啦,现在才真正完美了。 8oA6'%.e  
现在在picker里面就可以这么添加了: WNL3+  
}[i35f[w  
template < typename Right > y)(SS8JR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \V: _Zs  
  { A9lqVMp64  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rZpc"<U  
} YrZAy5\  
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。 cMK6   
o5Qlp5`:u  
If4YqBG  
M6DyOe<  
G9V zVx#T#  
十. bind CqrmdWN  
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。 cRU.   
先来分析一下一段例子 ]/d2*#  
A]=?fyPh{'  
|ZRl.C/e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hj4A&`2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9 lA YCsX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?hDEFW9&^x  
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。 \vm'D'9  
我们来写个简单的。 c#{<| .  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F1%' zsv  
对于函数对象类的版本: 7g&_`(  
#UXmTrZ.  
template < typename Func > CT"0"~~  
struct functor_trait %Yd}},X_E  
  { % )|/s %W  
typedef typename Func::result_type result_type; k?xtZ,n{s  
} ; Bpk%,*$*)  
对于无参数函数的版本: 8q tNK> D  
MX9 q )(:  
template < typename Ret > * =;=VUu5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OpH9sBnA  
  { Pv/P<i^  
typedef Ret result_type; AKAAb~{  
} ; AHZ6  
对于单参数函数的版本: Q g"{F},4  
s0nihX1Z-  
template < typename Ret, typename V1 > ?TzN?\   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wy Le3  
  { 6xBP72L;%"  
typedef Ret result_type; &ul9N)A  
} ; +d'h20  
对于双参数函数的版本: EB> RY+\  
MuO>O97  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5#2vSq!H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1/#N{rZ  
  { eY&UFe  
typedef Ret result_type; <D4)gRRo  
} ; +Z{ 4OJK  
等等。。。 T>?sPq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 93'%aSDI%  
twO)b"0  
template < typename Func > hc[GpZcw,  
struct func_return ~i  &K,  
  { m9PcDhv  
template < typename T > Js=|r;'  
  struct result_1 ;G},xDGO_m  
  { p.l]% \QI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !J:DBtGT  
} ; Uf\*u$78  
0p[$8SCJ  
template < typename T1, typename T2 > "&2D6  
  struct result_2 UiYA#m  
  {  /?_{DMt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wT.V3G  
} ;  &`@Jy|N\  
} ; jR/X}XQtY  
z%;\q$  
{{<o1{_H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !P:hf/l[B  
<MfB;M  
template < typename Func, typename aPicker > z5{I3 Y!1  
class binder_1 <o]tW4\(R  
  { BtqJkdK!;1  
Func fn; qKSM*k~  
aPicker pk; r!x^P=f,MJ  
public : @nZFw.  
cF/FretoO  
template < typename T >  F_I! +  
  struct result_1 ?29 KvT;#]  
  { (p2\H>pTr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; awC&xVf  
} ; K=B[MT#V{2  
6,c,i;J_  
template < typename T1, typename T2 > v-Br)lLv  
  struct result_2 }%jb/@~  
  { <R !qOQI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hh qx)u  
} ; + S%+Ku  
+h9CcBd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ak9W8Z}  
U2Ur N?T  
template < typename T > HV?awc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _5X}&>>lhF  
  { e3Lf'+G\  
  return fn(pk(t)); pCC0:  
} 0[hl&7 Ab@  
template < typename T1, typename T2 > S`*al<m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Lm.`U  
  { $9l3 DJ  
  return fn(pk(t1, t2)); F1,pAtA  
} gVI*`$  
} ; -m+2l`DLy  
^ #Wf  
Hu'c )|~f  
一目了然不是么? \?C(fp R  
最后实现bind hrXN 38-  
'+}hVfN  
? `w ~1  
template < typename Func, typename aPicker > rzO:9# d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gpgi@ Uf  
  { .z{7 rH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EG1SIEo  
} g^]Q*EBa  
UIu'x_qc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 klx4Mvq+/@  
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。 "?N`9J|j)~  
@lj  
十一. phoenix Cw+ (,1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4 bJ3uIP#  
I&cb5j]C  
for_each(v.begin(), v.end(), t^7R6y  
( y k#:.5H  
do_ r] ]Ke_s!  
[ A2+t`[ w  
  cout << _1 <<   " , " 'l;?P  
] R UX  
.while_( -- _1), wIY#TBu  
cout << var( " \n " ) _@@S,(MA  
) D'2O#Rj4q  
); x Apa+j6I  
=W4cWG?+  
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: a;h:o>Do5  
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 `V?{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :]//{HF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q!Op^4Jz  
$GPA6  
Z>D7C?v:(  
template < typename Cond, typename Actor > G's/Q-'[\  
class do_while (Q'XjN\#  
  { C2b.([HE  
Cond cd; ]>AW  
Actor act; -~aVt~{k/  
public : }5]NUxQ_  
template < typename T > nnE@1X3  
  struct result_1 |MRxm"]A   
  { $@U`zy"Y  
  typedef int result_type; tl4;2m3w  
} ; SMhT>dB  
nBD7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2?"9NQvz  
G?"1 z;  
template < typename T > h?R-t*G?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6iTDk  
  { iA< EJ  
  do eR}d"F4W  
    { RM`8P5i]sF  
  act(t); 62zlO{ >rJ  
  } kO5KZ;+N-  
  while (cd(t)); U{R*WB b  
  return   0 ; y=&)sq  
} k9bU<  
} ; >a0;|;hp  
FINM4<s)  
0}b8S48|?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V}J W@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 T|}HK]QOX  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .6tz ^4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /!E /9[V  
下面就是产生这个functor的类: y.~5n[W  
<8y8^m`P9  
6[CX[=P30  
template < typename Actor > D ,)~j6OG8  
class do_while_actor BHU[Rz7x  
  { wY=ky629  
Actor act; ,fN iZ  
public : O+e8}Tmm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \ 0CGS  
`\qU.m0(j  
template < typename Cond > ypsCyDQK`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2T|L# #C  
} ; Fdzd!r1 v  
# ._!.P  
ybB}|4d&   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z>{8FzP.F  
最后,是那个do_ cg$~.ytPK  
G%6wk=IH  
m2V4nxw]Qp  
class do_while_invoker jK{CjfCNz  
  { PEBQ|k8g&  
public : w|M?t{  
template < typename Actor > S=my;M-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z1L.  
  { <oeHZD_ OR  
  return do_while_actor < Actor > (act); aE;!mod  
} ^@)+P/&  
} do_; Y<|L|b6  
9sRP8Nj|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?,Hk]Rl3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8!T^KMfz  
最后来说说怎么处理break和continue CtE".UlCA  
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。 zL_X?UmV  
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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