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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =r)LG,w212  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q:j~ kutS|  
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, l^XOW- ;u  
No8-Hm  
d A'0'M  
y"Pd>61h  
  class filler K5rra%a-7  
  { P5H_iH  
public : `g_r<EY8/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  m^\&v0  
} ; <-mhz`^  
NBXhcfF  
it-]-=mqb  
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: 0x,**6  
!>"fDz<w`  
C;5`G *e  
$|g ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `M*jrkM]x  
.p]r S =#  
g${JdxR:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bSz@@s.  
V%{WH}  
ek.@ 0c  
{+ Ibi{  
二. 战前分析 0~EGrEt  
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。 s3T7M:DM4  
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 [K@(,/$  
c|d,:u#  
c^O&A\+;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @eZBwFe  
  /* --------------------------------------------- */ qX`Hi9ja  
vector < int *> vp( 10 ); }VRl L>HAC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oB%_yy+  
/* --------------------------------------------- */ &qK:LHhj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); : h(Z\D_  
/* --------------------------------------------- */ gkX7,J-0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0VrsbkS  
  /* --------------------------------------------- */ Z ^}[CQ&Am  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {/(.Bpld  
/* --------------------------------------------- */ (t\U5-w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IRdR3X56  
6O/c%1VHA3  
)Fp$ *]|  
S8B?uU  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?E_;[(Mcr  
1._1, _2是什么? nbB*d@"  
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。 ,  O/IY  
2._1 = 1是在做什么? : 5['V#(o  
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。 u;]xAr1  
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。 `a:3S@n(}  
k$ T  
;X a N  
三. 动工 2y \ogF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zRa2iCi  
ar\ K8mj  
*7-rm  
' tHa5`  
template < typename T > }zS5o [OE  
class assignment H] g=( %ok  
  { 0{uaSR  
T value; 9R2"(.U  
public : 1<fW .Q)  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'l`prp3  
template < typename T2 > )[cuYH>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K3<A<&W_-  
} ; ;BqCjS%`N  
n((A:b  
zfE8=d8U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >MKj~Ud  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zH Z;Y^{+  
n1b:Bv4"]#  
lz ::6}  
\K~wsu/?`  
  class holder -ycdg'v  
  { <YtjE!2  
public : F~qZIggD  
template < typename T > Ll-QhcC$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y3o3G  
  { 4Ngp  -  
  return assignment < T > (t); j}B86oX  
} yci}#,nb  
} ; +}M3O]?4  
`'^o45  
\v6lcAL-  
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: Z\Ur F0  
 T&MhSJf#  
  static holder _1; $Hj;i/zD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r#2Fk &Z9  
Z~QLjv&$/r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xp'Q>%v  
而不用手动写一个函数对象。 .4U*.Rf  
8Z_ 4%vUBg  
<K<#)mcv  
+-(,'slov  
四. 问题分析 JKfJ%yy |  
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。 !H)-  
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。 rm9>gKN;#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q^sZP\i,*;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4oH ,_sr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "OK[uug  
ypG*41  
五. 问题1:一致性 1AN$s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ppNMXbXR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NN=^4Xpc:  
23i2yT  
struct holder G`kz 0Vk  
  { U|Gy9"  
  // Uavl%Q  
  template < typename T > "O0xh_Nr  
T &   operator ()( const T & r) const 8{/.1:  
  { 6 iMJ0  
  return (T & )r; c`p '5qz  
} <$zhNu~  
} ; M2|h.+[Q  
E/a2b(,Tg  
这样的话assignment也必须相应改动: pc0{  
Y1I)w^}:  
template < typename Left, typename Right > \.O&-oi  
class assignment Wh| T3&  
  { /z4c>)fV  
Left l; pv sa?z;rP  
Right r; M*ZN]9{^.  
public : Y 0Fq -H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @`C'tfG/4  
template < typename T2 > D?"P\b[/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DE/SIy?  
} ; isd-b]@:Lc  
TUC)S&bC  
同时,holder的operator=也需要改动: YfB)TK\W9/  
85H \v_[  
template < typename T > 9QLG:(~;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d[p2? ]  
  { <>9!oOa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SU4i'o  
} ]#^v754X^T  
]S[/ a  
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。 .4[3r[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T\bP8D  
gee~>l  
return l(rhs) = r; m<-!~ ew  
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。 4jC)"tch  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h2f8-}fsq  
I2}eFz&FE  
template < typename Tp > f+uyO7  
class constant_t +"<+JRI(M5  
  {  *0^~@U  
  const Tp t; F[Mwd &P@  
public : fxPg"R!1i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2{63:f1c`'  
template < typename T > 0jlM~H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n.2:fk  
  { j\~,Gtn>Z  
  return t; =FhP$r*  
} 0LH6G[  
} ; _8u TK%|  
r5S/lp+Y+N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;Go^)bN ;  
下面就可以修改holder的operator=了 S\8v)|Pr  
$$NWN?H~  
template < typename T > }rfikm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const } #H,oy;Dz  
  { !Z:XSF[T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^wd@mWxx  
} mXp#6'a  
zT78FliY6  
同时也要修改assignment的operator() +`k30-<P  
[m0X kvd  
template < typename T2 > /"?DOsJ.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W<pr Y  
现在代码看起来就很一致了。 8(\}\4G_  
s<F*kLib  
六. 问题2:链式操作 (b f IS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "Esl I  
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。 Mww^  
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。 \(j*K6#  
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。 .yZLC%}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dE_Xd :>  
l EFd^@t  
template < typename T > H575W"53  
struct result_1 _P qq*  
  { Uw.')ZY=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z5 IWoY  
} ; bKCE;Wu:G  
;F"!$Z/  
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: MIIl+   
y ;[~(Yg[  
template < typename T > js81@WX!c  
struct   ref H u;"TG  
  { 1 6zxPSTr}  
typedef T & reference; )DXt_leLg  
} ; <3B^5p\/  
template < typename T > kPs?  
struct   ref < T &> KM?4J6jH  
  { J#Hh4Kc  
typedef T & reference; ~T RC-H  
} ; V )<>W_g  
XY'8oU`]{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R<&Euph  
+ausm!~6  
template < typename T > I </P_:4G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f $Agcy  
  { "i;.>  
  return l(t) = r(t); xO )c23Z)]  
} c]|vg=W  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 j;-Wf6h{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dw<i)P^   
~rBFP)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _ l`F}v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OX;(Mg|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .pUB.l$)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lw9jk`7^  
最后的布局是: ZxnPSA@%  
                Add 'lZlfS:Z8  
              /   \ ES+ CAwqf  
            Divide   5 pKc!sd C  
            /   \ N# }w1]  
          _1     3 _k2R^/9Ct%  
似乎一切都解决了?不。 QAV6{QShj  
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。 2O=$[b3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jV sH  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]AY 4bm  
Ww-x+U\l  
template < typename Right > ..8t1+S6]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #AGO~#aK  
Right & rt) const S!8<|WO^t  
  { uBbQJvL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Od:#(aq  
} :b44LXKCP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]%6%rq%9C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 k={D!4kKz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 U7x  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 V|'@D#\  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "mJo<i}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lubsLI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: #EzhtuHxn  
%]LoR$|Y  
template < class Action > #7 O7O~  
class picker : public Action %HG+ |)b  
  { .:j{d}p}  
public : q0+N#$g#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -NwG' U~  
  // all the operator overloaded ` 7iA?;  
} ; %Y ZC dS  
fxcE1=a  
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。 FvT4?7-  
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: NRx 7S 9W  
W8g13oAu"  
template < typename Right > }'P|A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uBww  
  { 4~Cf_`X}]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jq` Dvz  
} Gky*EY  
m-O*t$6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j_rO_m<8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :(~<BiqR(  
nN{DO:_o  
template < typename T >   struct picker_maker RkG?R3e  
  { P}Ig6^[m\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w]gLd  
} ; E^rBs2;9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > . \a+m  
  { R9A:"sJ  
typedef picker < T > result; 2@a'n@-  
} ; KJT N"hF   
DIGw4g4Kt  
下面总的结构就有了: 6Mc&=}bV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Vl1.]'p_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 VzSkqWF/"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lD$s, hp  
至此链式操作完美实现。 zRjbEL  
{1)bLG|$  
V Dnrm*  
七. 问题3 w~B1TfqNo  
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。 K;"H$0 !9  
WDY\Fj   
template < typename T1, typename T2 > k H65k (  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p_Xfj2E4c  
  { bnfeZR1m_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X{#^O/  
} q,fp DNo  
_(f@b1O~  
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(hC'Cp  
"T5jz#H#/  
template < typename T1, typename T2 > qOG@MR(5  
struct result_2 4}N+o+  
  { 15{^waR6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |5;,]lbt  
} ; s>G6/TTH6  
65zwi-  
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? ^iEf"r  
这个差事就留给了holder自己。 |h $Gs2  
    *=@8t^fa86  
',hoe  
template < int Order > ?3N/#  
class holder; ]rGd!"q  
template <> +jrx;xwot  
class holder < 1 > Z6gwAvf<  
  { 2f:hz  
public : D?E VzG  
template < typename T > puMVvo  
  struct result_1 G--vwvL  
  { D7pQWlN\  
  typedef T & result; Y_*KAr'{P  
} ; @GAj%MK$  
template < typename T1, typename T2 > ;L87 %P(.  
  struct result_2 s8(Z&pQ  
  { $!G|+OuTR  
  typedef T1 & result; umP nw  
} ; !"phz&E5ah  
template < typename T > 4Ty?>'*|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xy>$^/[$  
  { jR1^e$  
  return (T & )r; Nkb%4ofKqu  
} fX9b1x  
template < typename T1, typename T2 > ("A45\5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {!( htg;  
  { w:B&8I(n}w  
  return (T1 & )r1; {C`M<2W]  
} =KR^0<2r  
} ; vH6(p(l  
>7a ENKOg:  
template <> fPN/Mxu  
class holder < 2 > r|Uz?  
  { J-=fy^S5  
public : f4<~_ZGr  
template < typename T > r8R7@S2V'  
  struct result_1 n)cc\JPQ  
  { 71Q`B#t0'Z  
  typedef T & result; >*/ |t L  
} ; f(}&8~&  
template < typename T1, typename T2 > \W_ Dz*N  
  struct result_2 ++w{)Io Z  
  { ~+ae68{p  
  typedef T2 & result;  U'b}%[  
} ; 49/2E@G4.  
template < typename T > $igMk'%Nmb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZK{1z|  
  { jY9tq[~/  
  return (T & )r; hQ%X0X,  
} ZyU/ .Uk  
template < typename T1, typename T2 > !K_<7iExI\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \Q`#E'?  
  { LCRWC`%&  
  return (T2 & )r2; hBZh0x y  
} :n <l0  
} ; ~>]Ie~E: (  
; mV>k_AG  
pkIQ,W{Ke  
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> >。 L) _ VdB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]Gm&Kn >  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [PrJf"Z "  
-[=@'N P  
return l(i, j) = r(i, j); 8f?o?c|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~Gg19x.#uW  
`h'Ab63  
  return ( int & )i; %,N-M]Jf  
  return ( int & )j; "}uu-5]3  
最后执行i = j; T?n[1%K  
可见,参数被正确的选择了。 P'5Lu  
C>l (4*S  
4`CO>Q  
M(^IRI-  
qsN}KgTjg  
八. 中期总结 $43CNnf3N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >&Ye(3w&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 50S*_4R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >hnhV6ss  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }&ew}'*9)  
qqYQ/4Ajw  
dZ,7q_r,~  
tr 8Q{  
N:^4On VR  
00W_XhJ  
九. 简化 <1V>0[[e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h 1j1PRE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aIfB^M*c5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w `M/0.)V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,;= S\  
  +-*/&|^等 iQh:y:Jo1&  
2. 返回引用。 p{V(! v|  
  =,各种复合赋值等 sYTToanA$?  
3. 返回固定类型。 j,_{f =3;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f`J[u!Ja  
4. 原样返回。 s;[64ca]Q  
  operator, Q!fk|D+j  
5. 返回解引用的类型。 HBa6Y&)<  
  operator*(单目) G)5Uiu:^X  
6. 返回地址。 /X\:3P  
  operator&(单目) e+MsFXnB8  
7. 下表访问返回类型。 .fzns20u  
  operator[] +zFEx%3^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RoD9  
  operator<<和operator>> l~`JFWur]  
\ ]h$8JwV  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /3`fO^39Ta  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: # WL5p.  
xiQd[[(sM  
template < typename Left > 1$c[G}h  
struct value_return kb*b|pWlO  
  { M w+4atO4[  
template < typename T > `? f sU  
  struct result_1 TsRbIq[  
  { 49#?I:l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m`3gNox  
} ; VS<w:{*  
QRY7ck:N  
template < typename T1, typename T2 > `MMZR=LA  
  struct result_2 <daBP[  
  { '^t(=02J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2f0_Xw_V_  
} ; |i'w"Tz4  
} ; Ef6LBNWY.  
hniTMO  
qQ<7+z<4KP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Fc"+L+h@W  
yH@2nAn  
下面我们来剥离functor中的operator()  ~\+m o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'P >h2^z  
O%s?64^U  
return l(t) op r(t) cy_zEJjbD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^t)alNGos  
return op l(t) O$& 4{h`  
return op l(t1, t2) k{C|{m  
return l(t) op )0@&pEObm  
return l(t1, t2) op w3oe.hWP3N  
return l(t)[r(t)] 9O#?r82  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ru`7Xd.  
oO,"B8a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .*w3ryQ  
单目: return f(l(t), r(t)); Zv1/J}+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E@ !~q  
双目: return f(l(t)); =^3B&qQNq  
return f(l(t1, t2)); m[*y9A1  
下面就是f的实现,以operator/为例 cX-) ]D  
/SYzo4(  
struct meta_divide WO6;K]  
  { A&;Pt/#'  
template < typename T1, typename T2 > K"ytE2:3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e/u (Re  
  { r)t-_p37  
  return t1 / t2; Xc@%_6  
} 4EEXt<c.  
} ; X6c['Zrc  
0f|nI8,z  
这个工作可以让宏来做: V\><6v  
sr,8Qd 0M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h7W<$ \P  
template < typename T1, typename T2 > \ B6a   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,!g%`@u  
以后可以直接用 <)9E.h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mMV -IL  
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 Q |J$ R  
(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。。。) O0#9D'{  
~ f>km|Q{u  
H;eOrX {GT  
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 VYN1^Tp  
e$@azi1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W_N!f=HW  
class unary_op : public Rettype 4wQ>HrS)(  
  { Gj([S17\0:  
    Left l; CpF&Vy K  
public : S~LT Lv:>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s;-%Dfn  
\?.Tq24  
template < typename T > @#5PPXp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u~a@:D/F{G  
      { v5o@ls  
      return FuncType::execute(l(t)); 86\B|!   
    } Arb-,[kwN  
KFMEY\6\h  
    template < typename T1, typename T2 > x?B8b-*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u0& dDZ  
      { oVSq#I4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;iEFG^'tG  
    } KUqD<Jj?  
} ; HN tl>H  
?rn#S8nNx<  
y7CrH=^jc  
同样还可以申明一个binary_op }PDNW  
0if~qGm=!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +b]+5!  
class binary_op : public Rettype 9fL48f$  
  { 7&z`N^dz{  
    Left l; "ewB4F[  
Right r; q9&d24|  
public : ^g56:j~?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;ywQk| r  
 P7GF"/  
template < typename T > o!+jPwEU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R\wG3Oxol  
      { lx&ME#~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7Q9zEd" d  
    } \WeGO.i-  
?0VLx,kp  
    template < typename T1, typename T2 > yr /p3ys  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7BhRt8FSD+  
      { a~F` {(Q2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SrVJ Q~ :>  
    } `<L6Q2Y>j  
} ; }~RH!Q1  
|H4/a;]~  
"3i=kvdz  
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?5z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g2<xr;<t^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Px)/`'D  
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。 xv{iWJcs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3Yd)Fm  
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。。。 H+>l][  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ? N|B,F  
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) i }5 #n  
下面是修改过的unary_op Uv06f+P(  
@edi6b1W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :h&*<!O2B`  
class unary_op [yF4_UoF  
  { e ga< {t  
Left l; Tl!}9/Q5E:  
  sGCV um}  
public : WlnI`!)d  
*zy0,{bl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,&sBa{0  
9* %Uoy:  
template < typename T > "(+ >#  
  struct result_1 46dh@&U  
  { K/y#hP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '~E&^K5hr  
} ; 5UwaBPj4  
q lL6wzq,  
template < typename T1, typename T2 > TY,w3E_  
  struct result_2 ,!f*OWnZ  
  { shlL(&Py  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j!;?=s  
} ; G!54 e  
)h ~MIpWR  
template < typename T1, typename T2 > SZCF db  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?hS n)  
  { m#'2 3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W)F2X0D>  
} JeJc(e  
7K`A2  
template < typename T > bQ=R,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J}coWjw`q  
  { R4"g? e  
  return OpClass::execute(lt(t)); MdWT[  
} 0j1I  
hIw<gb4J%  
} ; qPpC)6-Q  
5vL]Y)l  
6|05-x|  
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 AO9F.A<T5  
好啦,现在才真正完美了。 X.,1SYG[  
现在在picker里面就可以这么添加了: *N$#cz  
tLpDIA_8  
template < typename Right > HzM^Zn57%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e jwFQ'wTx  
  { a`CsLBv&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PCs+` WP!M  
} [KR`%fD0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8KD7t&H  
+gTnq")wnI  
c8gdY`  
//W<\  
S*:b\{[f>  
十. bind ;""V s6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;h3uMUCml  
先来分析一下一段例子 2Ni$ (`"  
Jjz:-Uqq2  
+E QRNbA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )L`0VTw'M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 16o3ER  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H~@E&qd  
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。 2-u>=r0L  
我们来写个简单的。 QhK]>d.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Gu&?Gn oc  
对于函数对象类的版本: fw_V'l#\  
^zQ;8)ng  
template < typename Func > U]fE(mpI9  
struct functor_trait pHY~_^B4&  
  { R{3f5**0  
typedef typename Func::result_type result_type; jGEUl=W  
} ; j3~:\H  
对于无参数函数的版本: JPgV7+{b[  
'1=t{Rw  
template < typename Ret > MZE8Cvq0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7 #_{UJ%  
  {  x9 <cT'  
typedef Ret result_type; )k3zOKZ;  
} ;  AMvM H  
对于单参数函数的版本: H;}V`}c<`  
CJ&0<Z}{m  
template < typename Ret, typename V1 > ZYrXav<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &M ~*w~w`  
  { .8l\;/o|  
typedef Ret result_type; \Btv76*,  
} ; &D uvy#J  
对于双参数函数的版本: IyYC).wU}  
;]MHU/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $r9Sn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b3x!tuQn  
  {  8OZc:/  
typedef Ret result_type; wa W2$9O  
} ; 5FnWlFc  
等等。。。 z:|4S@9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IR|AlIv  
AU$W=Z*  
template < typename Func > :Cw|BX@??U  
struct func_return S[{#AX=0  
  { '6fMF#X4F  
template < typename T > %K /=7  
  struct result_1 {Os$Uui37\  
  { h{yqNl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; goeWZO  
} ; z![RC59 S  
Ip( IGR"  
template < typename T1, typename T2 > S?*v p=  
  struct result_2 -d6| D?}S  
  { mKPyM<Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L\5j"] }`  
} ; >.SU= HG;  
} ; 1/3Go97/qV  
WtFv"$V  
v$w!hYsQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h2!We#  
\Zqgr/.w/  
template < typename Func, typename aPicker > kp[+Iun?  
class binder_1 G#8HY VF  
  { qn6Y(@<[  
Func fn; W{At3Bfy  
aPicker pk; [(w _!|S  
public : 1Qtojph  
&n6mXFF#>P  
template < typename T > N0sf V  
  struct result_1 4_8%ZaQ\.?  
  { a [iC!F2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %7Z _Hw  
} ; y|nMCkuX  
t%n1TY,  
template < typename T1, typename T2 > UBrYN'QRNt  
  struct result_2 pcv(P  
  { x,STt{I=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *]p]mzc  
} ; C 6ZM#}I$l  
$OHY^IE(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #]oVVf_  
YL=?Nk/  
template < typename T > j Aw&5,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]YQlCx`  
  { B8'" ^a^&-  
  return fn(pk(t)); i))S%!/r~  
} cV_nYcLkz  
template < typename T1, typename T2 > C#`eN{%.YT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }L{en  
  { ync2X{9D  
  return fn(pk(t1, t2)); zJOjc/\  
} G7DEavtr  
} ; 9;k_"@A6  
l!<Nw8+U  
E#`=xg  
一目了然不是么? !1]72%k[  
最后实现bind K~5QL/=1  
p}hOkx4R\  
7KnZ  
template < typename Func, typename aPicker > cj`g)cX|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =M>1;Qr<Z/  
  { D%N^iJC,9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =2BGS\$#  
} j#"?Oe{_1  
I&U?8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KtUI(*$`  
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。 YBN@{P$  
p)N=  
十一. phoenix .vj`[?T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DmM<Kkg.J  
lplEQ]J|  
for_each(v.begin(), v.end(), WLQm|C,  
( 4*g`!~)  
do_ 7JD jJQy  
[ rJ4 O_a5/  
  cout << _1 <<   " , " (GJ)FWen0"  
] wbshKkUh_*  
.while_( -- _1), YQvN;W  
cout << var( " \n " ) y~w2^VN=  
) w7$*J:{  
); Q9H~B`\nQ  
qYBoo]}a  
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: X#j-Ld{j  
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 Wjn1W;m&g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >c*}Do{lG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !s06uh  
B?'`\q) UL  
nPj%EKdY4  
template < typename Cond, typename Actor > dq28Y$9~  
class do_while INOw0E[  
  { a ?/GEfd  
Cond cd; dkt'~  
Actor act; Mf Dna>,Y  
public : w,cfSF;=tC  
template < typename T > 3,+)3,N  
  struct result_1 E% t_17,=j  
  { im_WTZz2P  
  typedef int result_type; Jiyt,D*wX  
} ; m{  .'55  
"ys#%,Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xi^3o  
7"Sw))H|  
template < typename T > <UOx>=h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const laG@SV  
  { l&S2.sC  
  do 1P:r=Rt/  
    {  AC@WhL  
  act(t); AA"?2dF  
  } obKWnet  
  while (cd(t)); 9bR lSb@  
  return   0 ; zs<W>gBq  
} (= } cc  
} ; Mo\LFxx>4{  
:p0|4g  
:'9%~q.D4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HpSmB[WF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 o?$kcI4  
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。 {L5!_] 6  
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。 y.AVH`_u  
下面就是产生这个functor的类: \Z-T)7S  
r63_|~JVB<  
55MrsiW  
template < typename Actor > _\hZX|:]  
class do_while_actor G=W!$(:  
  { YhYcqE8  
Actor act; 0OO$(R*  
public : 3o&PVU? Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .[%em9u  
8\+kfK  
template < typename Cond > D 's'LspQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZqT?7|i  
} ; _-eF &D  
,_@C(O  
PXqLK3AE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3^AycwNBA  
最后,是那个do_ eL3HX _2(  
7cV9xIe^  
2?9 FFlX  
class do_while_invoker 0g}+%5]yg  
  { AuuZWd  
public : <7N8L  
template < typename Actor > qR^KvAEQSo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \g< 9_  
  { 4A6D>ChB'E  
  return do_while_actor < Actor > (act); Vw.c05x  
} X~|P  
} do_; )nmLgsg  
):OGhWq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NSH20$A<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }_93}e  
最后来说说怎么处理break和continue }`#OA]NZ  
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。 dR~4*59Bg  
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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