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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [0 rH/{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lr20xm  
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, {3SK|J`  
Q,:h`%V  
elR1NhB|p  
-]-0]*oAp  
  class filler &> _aY #  
  { m;nH v  
public : 9ei<ou_s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [VLq/lg*  
} ; I %sw(uoE  
fLeHn,*,"  
6kMEm)YjT  
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: 3sRI 7g  
V lkJ$f5l  
cd~QGP_C  
i!fk'Yt%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _j4 K  
+K8T%GAr  
9':Hh'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S|;}]6p  
Q);}1'c  
5z_Kkf?o  
@+_pj.D  
二. 战前分析 gK"(;Jih$  
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。 G^z>2P  
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 ,Y#f0  
dQFUQ  
Pf;RJeD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i-#Dc (9  
  /* --------------------------------------------- */ foBF]7Bz?  
vector < int *> vp( 10 ); ?=1i:h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xIV#}z0  
/* --------------------------------------------- */ Q/J<$W*,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U6o]7j&6  
/* --------------------------------------------- */ 1vAJ(O{-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); + rM]RFi  
  /* --------------------------------------------- */ JaR!9GVN7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1D2RhM%  
/* --------------------------------------------- */ ;mr*$Iu7|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6ZwQ/~7H  
nEP3B '+  
bSQj=|h1  
DjiI*HLNR  
看了之后,我们可以思考一些问题: ILiOEwHS7F  
1._1, _2是什么? >) Bv>HM  
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。 t?b@l<, s  
2._1 = 1是在做什么? FW)~e*@8=  
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。 {d0 rUHP  
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。 I)9 ,  
eYn/F~5-  
f+.sm  
三. 动工 +QOK]NJN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }jP/XO1f  
GuaF B[4  
({$rb-  
|eFaOL|  
template < typename T > ~$rSy|19  
class assignment ynf!1!4  
  { &OkPO|  
T value; _PQk<QZ  
public : |VjD. ]I  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5/T#>l<  
template < typename T2 > &T ^bv*P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } % .ss  
} ; '|*e4n  
E70o nR!i  
b_u; `^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K|Xe)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -s7!:MB%g  
_KBa`lhE  
\/nSRAk  
-G'3&L4 D  
  class holder cXr_,>k  
  { I"Q U{]|J  
public : |+JC'b?,  
template < typename T > $" =3e]<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ka{!' ^  
  { E8t{[N6d  
  return assignment < T > (t); ,Ij/ ^EC}  
} ??LE0i  
} ; 9+8N-LZ  
b`Jsu!?{  
W59xe&l  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :QHh;TIG=<  
,g3n/'rP%  
  static holder _1; !/! Fc'A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CL?=j| Ea  
&Z9rQH81f>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Po.by~|  
而不用手动写一个函数对象。 i[z#5;x+<  
U'Y,T$Q  
ttt4h  
u6:$AA  
四. 问题分析 +1\t 0P24  
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。 A6E~GJa  
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。 -D1 A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JL<<EPC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F7]8*[u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8%a ^j\L  
zyt >(A1  
五. 问题1:一致性 oh9L2"  
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?| l%?()]y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 92N`Q}  
\J;]g\&I"  
struct holder |@f\[v9`  
  { ICc:k%wE7  
  // 1CJAFi>%D  
  template < typename T > mgodvX  
T &   operator ()( const T & r) const x cZF_elt7  
  { SP>&+5AydX  
  return (T & )r; N-Bw&hEZ  
} )wdd"*hv  
} ; 5)0'$Xxqa0  
~LP5hL  
这样的话assignment也必须相应改动: %F}d'TPx  
F ^m;xy  
template < typename Left, typename Right > Um*&S.y  
class assignment S0LaQ<9.  
  { NQcg}y  
Left l; C0>L<*C  
Right r; ^V]IPGV  
public : A^zd:h-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mp[2Auf  
template < typename T2 > TZ}y%iU:mB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m}>Q#IVZ  
} ; m,}GP^<1i  
fhC|=0XB  
同时,holder的operator=也需要改动: M7-2;MZ  
_kBx2>qQ  
template < typename T > ?N@[R];  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zH#urF6<  
  { 9ESV[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .&8a ;Q?c  
} [F{P0({%?  
e nw*[D !  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 UgZL<}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g'2; ///  
UA*Kuad  
return l(rhs) = r; ep*8*GmP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 FMWM:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^f,%dM=i=  
Blj<|\ igc  
template < typename Tp > 1xO-tIp/  
class constant_t YlR9 1L X  
  { r$x;rL4  
  const Tp t;  7mtg  
public : jw0wR\1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hZ "Sqm]  
template < typename T > 0JqvV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eF' l_*  
  { g yT0h?xDt  
  return t; "g!ek3w(  
} }'n]C|gZ  
} ; 2R;#XmKS  
8= =_43  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F6>oGmLy  
下面就可以修改holder的operator=了 YgjN*8w\  
9o3?  
template < typename T > "M^mJl&*b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ySF^^X $J  
  { E Q:6R|L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |=V~CQ]  
} rD9:4W`^  
*55unc  
同时也要修改assignment的operator() n8`WU3&  
u*rHKZ9i  
template < typename T2 > N:Ir63X*#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  P.mlk>r  
现在代码看起来就很一致了。 }d5~w[  
O]Y   z7  
六. 问题2:链式操作 \l`{u)V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bL+}n8B  
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。 6)>otB8)J  
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。 ofPv?_@  
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。 y! QYdf?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,R-aO= %  
 s=556  
template < typename T > Py?Q::  
struct result_1 $ ?|;w,%I  
  { =hY/Yr%P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4U u`1gtz  
} ; I~;H'7|e  
-zI9E!24  
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: Ka<J* k3  
oY7jj=z#T  
template < typename T > tk>J mcTw  
struct   ref M|{NC`fa  
  { V7cr%tY5  
typedef T & reference; mU.c!|Y  
} ; P4+PY 8  
template < typename T > b/ h#{'  
struct   ref < T &> ,,BWWFg~  
  { w6pXF5ur>  
typedef T & reference; 3e1P!^'\  
} ; w"? RbA  
: LT'#Q8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TO G:N~  
;mPX8bT  
template < typename T > <d >!%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i4XiwjCHN  
  { ru4M=D  
  return l(t) = r(t); b`F]oQ_*  
} pbw{EzM  
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。 {-%8RSK=<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z%\&n0  
{Byh:-e<  
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 6RDy2JAOP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yT~x7,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v *`M3jb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2waPNb|  
最后的布局是: H8 xhE~'t  
                Add 0sTR`Xk  
              /   \ E]=>@EX  
            Divide   5 J;4aghzY  
            /   \ jx2{kK  
          _1     3 NFR>[L V  
似乎一切都解决了?不。 \N$)Q.M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -Zp BYX5e_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !SIk9~rJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sV\K[4HG  
dlIYzO<  
template < typename Right > 0?dr(   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ia_l P  
Right & rt) const FYK`.>L28  
  { W+5. lf=2>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q|e-)FS)  
} 90K&oof?M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UM<s#t`\3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^)(tO$S  
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。 w4M;e;8m[U  
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。 p<,`l)o}~  
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。 TwI'XMO;A  
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?  qI${7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: g4952u  
=itQ@ ``r  
template < class Action > 0%4OmLBT  
class picker : public Action %%zlqd"0  
  { e[0"x. gu  
public : n9n)eI)R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p@[ fZj  
  // all the operator overloaded < fV][W  
} ; P(/eVD#v  
J0oeCb  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !&NrbiuN  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `uH7~ r^  
euVj,m  
template < typename Right > -3guuT3x\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iq[IZdza  
  { xc\zRsY`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d325Cw?  
} F\L!.B  
D /GE-lq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "Mhn?PTq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z!7xRy  
8/&4l,M5  
template < typename T >   struct picker_maker 51y#A Q@  
  { 1<5Ug8q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H Ix%c5^  
} ; ~_c1h@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n.z,-H17  
  { '+27_j  
typedef picker < T > result; D9?.Ru0.  
} ; R=F_U  
0U H]  
下面总的结构就有了: :2&"ak>N  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z# bO}!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 xwi6#>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c+ByEP4EG  
至此链式操作完美实现。 :7mHPe }(  
-a&<Un/  
4e#$ -V   
七. 问题3  qLP/z  
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 ~ByICE  
N5h9){Mx  
template < typename T1, typename T2 > z|X6\8f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cD}]4  
  { H-U_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V)N{Fr)&  
} XmwAYf  
u3GBAjPsIk  
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: ~BX=n9  
[/%N2mj  
template < typename T1, typename T2 > e}S+1G6r)  
struct result_2 f'H|K+bO  
  { ^gZ,A]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z6A-i@  
} ; nSC2wTH!1  
F= %A9b_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? ?Ve I lD  
这个差事就留给了holder自己。 GNe^ ~  
    Y)+q[MZ R  
+yHz7^6-5  
template < int Order > c38XM]Jeq  
class holder; 4=MjyH|[Jx  
template <> CgrQ" N5  
class holder < 1 >  J}:.I>  
  { lM{ fld  
public : xZlCFu   
template < typename T > +38R#2JV  
  struct result_1 UL{J%Ze=~  
  { {svo!pN:  
  typedef T & result;  mPk'a  
} ; XW" 0:}`J  
template < typename T1, typename T2 > ]| +M0:2?  
  struct result_2 9|#cjHf  
  { kuV7nsXiQ  
  typedef T1 & result; ~IS8DW$;  
} ; fyA-*)oHv  
template < typename T > kMMgY?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $i5J}  
  { W>)0=8#\  
  return (T & )r; mpMAhm:  
} %kjG[C  
template < typename T1, typename T2 > !W9:)5^X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ow.!4kx{d  
  { wz*iwd-  
  return (T1 & )r1; RbXR/Rd  
} O6R)>Y4  
} ; d#H9jg15e  
PD-&(ka.  
template <> "8{A4N1B5  
class holder < 2 > }: HG)V  
  { .'gm2  
public : '=n?^EPE3  
template < typename T > 4^F%bXJ)  
  struct result_1 N+rU|iMa.  
  { '#Au~5  
  typedef T & result; =I@t%Y  
} ; r(46jV.sD:  
template < typename T1, typename T2 > L2ydyXIsd  
  struct result_2 K+F"VW*?  
  { _!@:@e)yB{  
  typedef T2 & result; czuIs|_K*  
} ; [eDrjf3m  
template < typename T > +*:mKx@Nw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /[.V(K D  
  { -HG .GA  
  return (T & )r; R[ a-"  
} .qO4ceW2-~  
template < typename T1, typename T2 > 1x:W 3.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \}s/<Q  
  { !i^"3!.l,]  
  return (T2 & )r2; 2Lf,~EV  
} D=TS IJ@  
} ; SG&,o =I$  
LV^^Bd8Ct  
v$|~ g'6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3SP";3+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :*M?RL@j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m-vn5OX  
K)7T]z`  
return l(i, j) = r(i, j); l< f9$l^U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8(L$a1#5W  
25$_tZP AI  
  return ( int & )i; X8$Mzeq  
  return ( int & )j; >u&D@7~c  
最后执行i = j; .d]/:T -0  
可见,参数被正确的选择了。 h|CZ ~  
oAQQ OtpZN  
hul,Yd) Z  
/ \w4k  
f^ui Zb  
八. 中期总结 4]h/t&ppq  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: WiS3W;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rPaJ<>Kz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &q-&%~E@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  AG@gOm  
\9)5b8  
Hd|[>4Z  
<l{oE? N  
k&ci5MpN  
&zdS9e-fF  
九. 简化 ""0 Y^M2I  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Rql/@j`JX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mgAjD.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: yYA*5 7^A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V`^*Z}d9  
  +-*/&|^等 ("2X8(3z  
2. 返回引用。 M:/NW-:  
  =,各种复合赋值等 ws'e  
3. 返回固定类型。 .Vbd-jr'M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n1."Qix0  
4. 原样返回。 u7L?9  
  operator, dLiiJ6pl*  
5. 返回解引用的类型。 tYu<(Z(l)  
  operator*(单目) 'x*C#mt  
6. 返回地址。 bY" zK',m  
  operator&(单目) xsZG(Tz  
7. 下表访问返回类型。 x77L"5g  
  operator[] 2/&=:,"t,B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pl`4&y%Me  
  operator<<和operator>> &n6{wtBP  
Z<nNk.G  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lYG`)#T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7g\v (P  
nR{<xD^  
template < typename Left > 4z0gyCAC A  
struct value_return .l1x~(  
  { ?+t;\  
template < typename T > ys9:";X;}  
  struct result_1 >dl5^  
  { 4YfM.~ 6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T+Z[&|  
} ; 4$xVm,n|  
(U:-z=E#1  
template < typename T1, typename T2 > c RLw)"|  
  struct result_2 ,HZ%q]*:~  
  { |?T=4~b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ihrf/b  
} ; w2 Y%yjCV  
} ; DBAyc#&#  
Hr?lRaV  
A8'RM F1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sFpg  
4/ _jrZO  
下面我们来剥离functor中的operator() ET}Z>vU}+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1K Fd ~U  
LYD iqOrx  
return l(t) op r(t) 4 Ej->T.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {`!6w>w0  
return op l(t) \3JCFor/  
return op l(t1, t2) 1 /M^7Vb.  
return l(t) op 3FiK/8mu  
return l(t1, t2) op /vSGmW-*  
return l(t)[r(t)] `K{}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q} e#L6cM  
>(RkoExO/  
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: _ $F=A  
单目: return f(l(t), r(t)); w+)${|N?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <:9 ts@B  
双目: return f(l(t)); 5P!ZGbG  
return f(l(t1, t2)); +e{ui +  
下面就是f的实现,以operator/为例 fd'kv  
}yT/UlU  
struct meta_divide w;O-ATUzN  
  { <m-(B"F X  
template < typename T1, typename T2 > L$PbC!1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `+,?%W)  
  { L`nW&; w'  
  return t1 / t2; $s7U |F,I  
} >Scyc-n  
} ; 0AO^d[v  
/8l-@P. o  
这个工作可以让宏来做: +=($mcw#[  
"'v+*H 3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k4q":}M  
template < typename T1, typename T2 > \ @[r[l#4yUi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \!^=~` X-  
以后可以直接用 apL$`{>US  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c(Dp`f,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n #X~"|U`  
(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。。。) wkp2A18n  
fI`Ez!w0  
~@'wqGTp  
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 +xYu@r%R  
YS|Dw'%g /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $Tbsre\MJ  
class unary_op : public Rettype 5;)^o3X>  
  { UT3Fi@  
    Left l; 8eB,$;i  
public : kkl'D!z2g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l[E^nh>  
h .Qk{v  
template < typename T > rUKg<]&@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Biv)s@"f-Q  
      { q1rj!7  
      return FuncType::execute(l(t)); T1Py6Q,-  
    } 9Q9{>d#"  
("a@V8M`$F  
    template < typename T1, typename T2 > T_*inPf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tt: (l/1  
      { 2;Z 0pPR&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r?DCR\Jq  
    } 'l'3&.{Yfk  
} ; :ts3_-cr  
O\<zQ2m  
)BJkHED{  
同样还可以申明一个binary_op 6:8s,a3&[k  
mqZK1<r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hV@ N -u^  
class binary_op : public Rettype ZUI6VM  
  { qx#M6\L!  
    Left l; YrL(4 Nt8  
Right r; ta?NO{*  
public : `4K|L6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F~Dof({:  
GQ1/pys  
template < typename T > e=&~6bs1U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~xqiasE#K  
      { ~v8X>XDL?T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  xL15uWk-  
    } *O[/KR%  
B?B OAH  
    template < typename T1, typename T2 > UNDl&C2vz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p$,G`'l  
      { }#s{."  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jRg/N_2'2  
    } i|{psA  
} ; ZLzc\>QX  
[63\2{_^v  
icb)JZ1K  
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 4M&$wi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a#]V|1*O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $ W7}Igx#  
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。 j sPavY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gGP6"|tc4  
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。。。 ChK-L6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (xo`*Q,+  
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) LAC&W;pJ"  
下面是修改过的unary_op !yv>e7g^  
;O7"!\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v*V( hMy  
class unary_op xn`)I>v  
  { d92Z;FWb  
Left l; }-fHS;/  
  BWxfY^,'&6  
public : O7 ;=g!j  
l 73% y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H~yHSm 3  
/xUF@%rT  
template < typename T > Q\4tzb]  
  struct result_1 E3 % ~!ZC  
  { L;0 NR(b!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *+rfRH]a  
} ; \Vme\Ke*v)  
P;.roD9  
template < typename T1, typename T2 > s4|tWfZ  
  struct result_2 \:+\H0Bz  
  { :!_l@=l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8gavcsVE[  
} ; 0U7Gl9~  
[~8U],?1  
template < typename T1, typename T2 > 'd2 :a2C]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <TVJ9l  
  { <r,5F:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +.~K=.O)  
} 6CFnE7TQf  
nFJW\B&(`  
template < typename T > 2,:{ 5]Q$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BI%^7\HZ  
  { 8=$XhC  
  return OpClass::execute(lt(t)); QKjn/%l"@  
} GeJ}myD O  
s'yR 2JYv  
} ; 2Vti|@JYp  
/k/X[/WO  
m}z6Bbis0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -F?97&G$  
好啦,现在才真正完美了。 q;[HUyY,  
现在在picker里面就可以这么添加了: $9?:P}$v  
x_~_/&X5  
template < typename Right > WOn<JCh]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const curYD~7  
  { x'0_lf</ #  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '!A}.wF0  
} {F wvuk  
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。 'ge$}L}4  
9 C)VW  
O1~7#nJ*4[  
|@_<^cV110  
&?y@`',a0{  
十. bind Ub\^3f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 w<H2#d>5!@  
先来分析一下一段例子 w=]A;GgA  
y7/4u-_c  
JOG- i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [;{xiW4V]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u D(C jHM>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .nZKy't   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0UJ6> Rj  
我们来写个简单的。 yf&_l^!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f?:=@35  
对于函数对象类的版本: &jY| :Fe  
%T$>E7]!  
template < typename Func > 3Iqvc v  
struct functor_trait ?5CE<[  
  { hqln6m  
typedef typename Func::result_type result_type; .tKBmq0xo"  
} ; Xps \+l%i  
对于无参数函数的版本: YZ<z lU  
qeFaY74S  
template < typename Ret > 6~sU[thGW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M @KQOAzt  
  { l@&-be  
typedef Ret result_type; 0S :&wb  
} ; ,y'6vW`%g9  
对于单参数函数的版本: +EjXoW7V  
9n is8  
template < typename Ret, typename V1 > C&Qt*V#,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i#4+l$q  
  { f/c&Ya(D~  
typedef Ret result_type; C$0u-Nx8  
} ; tm/ >H  
对于双参数函数的版本: AmC9qk8Q  
[R1|=kGU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qqo#H O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l$1?@l$j  
  { A{4,ih"5  
typedef Ret result_type; }j2;B 8j  
} ; >d`GNE  
等等。。。 t]0DT_iE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E} ]=<8V  
#/ePpSyD  
template < typename Func > md<^x(h"<  
struct func_return _IdW5G  
  { `uMc.:5\  
template < typename T > Q9 AvNj>X  
  struct result_1 vE,^K6q0`  
  { hBRi5&%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L754odc  
} ; ;6 W[%{  
cY5;~lO  
template < typename T1, typename T2 > QxG^oxU}  
  struct result_2 |pS]zD  
  { aV7VbC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9[JUJ,#X'0  
} ; ;=$;h6W0  
} ; st* sv}  
!&Q?ASJH  
iS)-25M'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s<"|'~<n  
i`e[Vwe2x@  
template < typename Func, typename aPicker > ROn@tW  
class binder_1 UapU:>!"`  
  { VqvjOeCbH  
Func fn; .'A1Eoo0d  
aPicker pk; ;^bfLSWm{  
public : [ KgO:},c  
Z[w}PN,xV  
template < typename T > ip<VRC5`5  
  struct result_1 Wk7E&?-:6  
  { hDTC~~J/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .]h/M,xg  
} ; lCUYE"o  
 !AJkd.  
template < typename T1, typename T2 > -5  
  struct result_2 ~5N oR  
  { y akRKiz\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pt"9zkPj  
} ; T0dD:sN  
L,.~VNy-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @*<0:Q|m  
d'Bxi"K  
template < typename T > :8eI_X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Xvy0/s5  
  { vE^tdzAG  
  return fn(pk(t)); Cp/f18zO  
} XQn1B3k+  
template < typename T1, typename T2 > N,K/Ya)1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wH!$TAZ:Yw  
  { j24 3oD  
  return fn(pk(t1, t2)); mrRid}2  
} 66F?exr  
} ; 5b/ ~]v  
-t S\  
:,JjN&  
一目了然不是么? ]i(/T$?~  
最后实现bind 4@{?4k-cq  
_b%)  
W;=Ae~  
template < typename Func, typename aPicker > SWx: -<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nl 'MWP  
  { v.<mrI#?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hT1JEu  
} 'I/_vqp@  
MZ$uWm`/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5C1EdQ4S0  
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。 (o IGp  
|?VJf3 A  
十一. phoenix 1N(1h D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8u~  
:p}8#rb  
for_each(v.begin(), v.end(), -O\i^?lD;  
( 8 5ET$YV  
do_ qJ`:$U  
[ f%.Ngf9  
  cout << _1 <<   " , " [HY r|T  
] LWJ ?p-X  
.while_( -- _1), '42$O  
cout << var( " \n " ) I4jRz*Ufe?  
) {rR(K"M  
); Jf?6y~X>Y  
O%kUj&h^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }ww/e\|Nt=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Bz_'>6w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zsJ# CDm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p" >*WQ   
"."(<c/3  
0)Ephsw  
template < typename Cond, typename Actor > !Nx1I  
class do_while SC~k4&xy  
  { HQ-+ +;Q  
Cond cd; ecs 0iW-,  
Actor act; +`GtZnt#  
public : ,9bnR;f\  
template < typename T >  <EU R:  
  struct result_1 ^C'0Y.H S  
  { :+Ukwno?/  
  typedef int result_type; SdYf^@%}F  
} ; =${.*,o  
TC/c5:)]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =D$ED^W  
%a~/q0o>  
template < typename T > {7goYzQsi%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Wiy2  
  { <v0`r2^S{-  
  do RX>P-vp  
    { 9(TGkz(NA  
  act(t); IANSpWea?  
  } o0C&ol_  
  while (cd(t));  eo9/  
  return   0 ; ~I5hV}ZT  
} ~)ys,Q  
} ; m@Yc&M~  
\i_E}Ii0  
VGQ~~U7}@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @Iz]:@\cJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 uTR^K=Ve  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9 5mf  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j-ej7  
下面就是产生这个functor的类: acl<dY6  
DD$> 3`  
GVXdyi  
template < typename Actor > G@H!D[wd  
class do_while_actor "9s_[e  
  { V_SH90@)+  
Actor act; z/{X{+Z  
public : h) Wp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =Hd yra  
n6% `  
template < typename Cond > uAPVR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :82h GU  
} ; 2 DW @}[G  
v3-' G gM  
B}d&tH2^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。 }'x;J   
最后,是那个do_ GkJcd;  
3^y(@XFt  
z l r !   
class do_while_invoker )J S6W  
  { >-A@6Qe_  
public : f(5(V %  
template < typename Actor > p +i 1sY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W91yj:  
  { ~(d {j}M>  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1/Ts .\K3  
} rz"$zc.)  
} do_; 5YD~l(,S1]  
P'Rw/c o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NGc~%0n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z[. M>|  
最后来说说怎么处理break和continue o&q>[c  
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。 E]`7_dG+T  
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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