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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @gENv~m<OI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m9ts&b+TE  
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, '|&}rLr:+  
w{)*'8oCB  
f!ehq\K1k  
hLGUkG?6G  
  class filler kt%9PGw  
  { soW.  
public : )5gcLD/zI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |\@e  
} ; 6kGIO$xJ)  
5+rYk|*D+k  
GjE/!6b  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |M#b`g$JO,  
K`* 8 *k{  
j(F%uUpN  
QZef=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "5Oog<  
4ao oBY$  
*CA|}l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o,9E~Q'`{  
u /JEQz1  
ESiNW&u2  
EAxg>}'1j  
二. 战前分析 1QtT*{zm$F  
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。 SPOg'  
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 ~!meO;|W  
pA3j@w  
Fzh%#z0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9vCn^G%B  
  /* --------------------------------------------- */ w_@N T}  
vector < int *> vp( 10 ); VE4!=4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,=B "%=S  
/* --------------------------------------------- */ ~cy/\/oO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WRZi^B8 @  
/* --------------------------------------------- */ $5yS`Iq S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dG.s8r*?M  
  /* --------------------------------------------- */ b')CGqbbmT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H)t YxW  
/* --------------------------------------------- */ <%hSBDG!x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bBAZr`<&U  
pD##lkJr  
w;0NtV|  
o4o&}  
看了之后,我们可以思考一些问题: s#;|8_L M  
1._1, _2是什么? ncb?iJ/b^  
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。 \    
2._1 = 1是在做什么? pA"x4\s   
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。 8wwqV{O7  
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。 Yfk[mo  
af\>+7x93  
;5=J'8f  
三. 动工 "uN JQ0Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LT!B]y  
qWKpnofa  
v~q2D"  
{,*G }/9<  
template < typename T > ;nji<  
class assignment !EF~I8d\]  
  { -Vn9YeH+  
T value; c?CwxI_b8  
public : gZ   
assignment( const T & v) : value(v) {} x%B^hH;W  
template < typename T2 > ~Lhq7;=H?O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~l}rYi>g%  
} ; dl'pl  
e{:P!r aM  
d,iW#,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ( Z\OqG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5,I'6$J  
@JT9utct  
8/U=~*` _  
T.d+@ZV<#  
  class holder Q7&Yy25   
  { #R"9(Q&  
public : {\ P$5O{%  
template < typename T > ?}m/Q"!1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WfBA5  
  { Tc,Bv7:  
  return assignment < T > (t); l^:m!SA_  
} T.<er iv  
} ; 49nZWv48"_  
Zn1+} Z@I  
kwMuL>5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,E3"Ai sI  
{r`l  
  static holder _1; S9 <J \`FG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \U4O*lq  
VmF?8Vi4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?Vb=W)Es  
而不用手动写一个函数对象。 JHwkLAuz  
D5\$xdlJy  
dD1`[%  
%Xh/16X${  
四. 问题分析 chQt8Ar3  
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。 S6h=} V )  
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。 e-,U@_B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xM9EO(u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F}DdErd!f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sVZb[|zSri  
"V&2 g?  
五. 问题1:一致性 ! o:m*:  
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?| M-K<w(,X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'C1=(PE%`  
=<_xUh.  
struct holder Ra'0 ^4t  
  { K0@2>nR  
  // G`ZpFg0Y  
  template < typename T > ve.iyr  
T &   operator ()( const T & r) const 8U/q3@EC  
  { ^*`{W4e]  
  return (T & )r; bEV 9l  
} s!~M,zsQN  
} ; CCDoiTu!4  
pL]C]HGv  
这样的话assignment也必须相应改动: C.C)&&|X  
H4 Ca+;  
template < typename Left, typename Right > >^Klq`"?g=  
class assignment 5znLpBX<N  
  { }e6Ta_Z~  
Left l; n <6}  
Right r; LU_@8i:  
public : ilw<Q-o4(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %RL\t5 TV  
template < typename T2 > E8T4Nh_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W'E!5T^  
} ; p.n]y=o.)  
F:%= u =  
同时,holder的operator=也需要改动: j2cLb  
<P'^olQ  
template < typename T > df nmUE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hqnJ@N$yY  
  { &32qv` V_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b=9(gZ 9  
} ') 5W  
ge`)sB,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9bPQD{Qb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fm3-Sn|Po  
CM>/b3nOW  
return l(rhs) = r; Dj;h!8t.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >MUwT$szs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: : :uD%a zd  
 @es}bKP  
template < typename Tp > /"- k ;jz  
class constant_t $|C%G6!s?@  
  { yUq,9.6Ig  
  const Tp t; 5{zXh  
public : q#pBlJ.LK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?Mp~^sgp'  
template < typename T > !3DWz6u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U; ?%rM6  
  { qDqIy+WR  
  return t; b+'G^!JR  
} &vj+3<2  
} ; Bg-C:Ok 2'  
=w?-R\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qRJg/~_h{  
下面就可以修改holder的operator=了 gT<E4$I69  
M/5/Tp  
template < typename T > owCQ71Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aP!a?xq  
  { A]Zp1XEG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ndOPD]A'  
} U_ V0  
8d-; ;V  
同时也要修改assignment的operator() "monuErg&  
1T%Y:0  
template < typename T2 > G#HbiVH9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0(Vbji  
现在代码看起来就很一致了。 Z9i,#/  
L4zSro:Si  
六. 问题2:链式操作 &s"&rFFO[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3Ym5SrKK  
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。 w^ui%9 &6H  
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。 0Q;T <% U  
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。 )*G3q/l1u6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DvG.G+mo#  
la8se=^  
template < typename T > j23OgbI  
struct result_1 n8w|8[uV^  
  { tRS^|??  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ve2z= 6(  
} ; ,YSQog  
'P)xY-15  
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: lT@5=ou[  
n #p6i  
template < typename T > Gc~A,_(  
struct   ref 8!TbJVR  
  { 2K.. ;A$  
typedef T & reference; #v:<\-MjN  
} ; 90k|W >  
template < typename T > MEI]N0L3  
struct   ref < T &> .Ap[C? mV  
  { 4.,e3  
typedef T & reference; 37ll8  
} ; LOX[h$  
7Fq mT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9u1_L`+b  
CHdw>/5  
template < typename T > ~r]ZD)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )3.udx  
  { 6O"Vy  
  return l(t) = r(t); 'M_8U0k  
} <eO 7b6_  
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。 F@ZG| &  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 69cOdIt^D  
t}cj8DC!  
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 BC(f1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]gI XG`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7Hf6$2Wh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sj+ gf~~  
最后的布局是: yZb@  
                Add bC$n+G>6k  
              /   \ XZV)4=5iSO  
            Divide   5 dDi 1{s  
            /   \ q .tVNKy%  
          _1     3 w6Dysg:  
似乎一切都解决了?不。 [^"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。 L0UAS'hf  
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。 -njxc{b  
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: vO]gj/SaT  
18}L89S>  
template < typename Right > nkS6A}i3o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3dcZ1Yrn  
Right & rt) const 5`^"<wNI  
  { , $}P<WZMu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \z:p"eua z  
} %a5Sc|&-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &'WgBjP  
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。 *#N%3:@T  
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。 U^VFHIm  
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。 uji])e MN~  
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。 /# 0@C[9  
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? 5;`([oX|_  
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: ?TMo6SU  
t82Bp[t  
template < class Action > IhM-a Y y5  
class picker : public Action CS50wY  
  { K.o?g?&<  
public : !h?N)9e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bp_3ETK]P  
  // all the operator overloaded $ n  n4  
} ; Vn];vN  
VY=~cVkzS  
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。 GY@Np^>[a  
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: 9rn!U2  
@F=ZGmq  
template < typename Right > 8}xU]N#EV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2J9eeN  
  { S]<G|mn,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hh+GW*'~  
} ~>>o'H6  
A"vI6ud>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0Yfk/}5  
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。 8uyVx9C0  
F:hJ^:BP  
template < typename T >   struct picker_maker ],H%u2GE_  
  { QHP^1W`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +ZizT.$&  
} ; pRMM1&H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <u4GIi <sm  
  { ZJy D/9y  
typedef picker < T > result; !RiPr(m@y  
} ; 3AWB Y .  
p7.@ez ;  
下面总的结构就有了: -6+HA9zz@C  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 OX8jCW  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 rQKBT]?y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d[TcA2nF  
至此链式操作完美实现。 'v6Rd )E\z  
YH<@->Ip  
s Uj#:X  
七. 问题3 w\$b(HC  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \sp7[}Sw  
Q=uwmg86  
template < typename T1, typename T2 > -{7:^K[)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U> q&+:+  
  { !ae@g q'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `e`4[I  
} -z'@Mh|i6l  
vaTXu*   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M$! 0ikh  
\+cQiN b@  
template < typename T1, typename T2 > Ls|;gewp  
struct result_2 35&&*$Jm  
  { {W `/KU?u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TuaT-Z~U{  
} ; zYls>fbp,  
r9b`3yr=  
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? oL VtP  
这个差事就留给了holder自己。 azE>uEsE  
    &<tji8Dj  
zQ)[re)  
template < int Order > {K[+nX =#  
class holder; 8d Ftp3(  
template <> 2{U4wTu  
class holder < 1 > N3x}YHFF  
  { W_iP/xL  
public : >"`:w  
template < typename T > ?I7H ):  
  struct result_1 <JKPtF2b  
  { f kP WGd  
  typedef T & result; #jDO?Y Sa  
} ; 55,vmDd  
template < typename T1, typename T2 > QFX|ZsmK  
  struct result_2 rbP.N ?YU%  
  { <D&75C#  
  typedef T1 & result; Q{$2D&  
} ; (AwbZn*  
template < typename T > *&5G+d2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8, B9y D  
  { Nc;7KMOIA  
  return (T & )r; m m`:ci  
} xmVK{Q YT$  
template < typename T1, typename T2 > 8,['q~z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8|J%IE  
  { }>tUkXlhJ<  
  return (T1 & )r1; \!w7 N :m  
} -n Hc52,  
} ; i uN8gHx  
08.dV<P  
template <> d6M d~$R  
class holder < 2 > cDAO5^  
  { yTZbJx?m  
public : @``!P&h  
template < typename T > pl7!O9bo  
  struct result_1 x&;{4F Nw  
  { ?np` RA  
  typedef T & result; cFH,fj  
} ; R0m}I5Frs  
template < typename T1, typename T2 > =(hEr=f>7  
  struct result_2 X7n~Ws&s@  
  { B*?v`6  
  typedef T2 & result; ueqR@i  
} ; y<#y3M!\  
template < typename T > -><?q t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {8JJ$_  
  { QTP1u  
  return (T & )r; <X;y 4lPZ  
} o9Agx{'oV  
template < typename T1, typename T2 > */Y@:Sjf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]INbRytvc  
  { 3UH=wmG0w  
  return (T2 & )r2; 9D 0ujup  
} g(<@r2p  
} ; p\!+j@H:  
+  1v@L  
=;T971L`  
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> >。 0}w>8L7i{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T=>&`aZH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .m+KXlP  
YE0s5bB6  
return l(i, j) = r(i, j); ggbew6L$Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {@C+Js5  
mNuv>GAb  
  return ( int & )i; mD0pqK  
  return ( int & )j; KU$.m3A>  
最后执行i = j; Q+ uYr-  
可见,参数被正确的选择了。 -5E%f|U  
&&>OhH`  
~j8x"  
3RGVH,  
Nf3Kz#!B  
八. 中期总结 cG ^'Qm  
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: 0iHK1Pt}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ai /a y# E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P'FI'2cN7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M%6{A+(  
VxsW3*`  
r,0> 40^  
C>j"Ck^<  
X,gXgxP\  
j@ =n|cq  
九. 简化 \:O5,wf2  
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。 am@\$Sa4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i12iB+q  
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: #t{?WkO[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q=>@:1=  
  +-*/&|^等 s%p(_pB  
2. 返回引用。 bBg?x 4bu  
  =,各种复合赋值等 YK_a37E{F  
3. 返回固定类型。 Bz ]64/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F"9q Bl~  
4. 原样返回。 :%;K`w  
  operator, 69CH W&  
5. 返回解引用的类型。 V! ~uGf  
  operator*(单目) W;,Jte<'Nm  
6. 返回地址。 KcY 2lTvx  
  operator&(单目) jaNkWTm :  
7. 下表访问返回类型。 ))Aj X  
  operator[] UWmWouA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K b{  
  operator<<和operator>> L,\ Yj  
f}#pKsX.  
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。 +EkZyM~z2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $s?q>Z)  
@8DA  
template < typename Left > 2j( w*k q~  
struct value_return m&o&XVC  
  { PcJ,Y\"[  
template < typename T > _DH,$evS%  
  struct result_1 .D>%-  
  { \@tt$ m%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f{ENSUtCrR  
} ; E Sb  
%*:-4K  
template < typename T1, typename T2 > n,n]V$HFGh  
  struct result_2 7GE.>h5  
  { a^~l[HSF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MW`q*J`Yo  
} ; M~P}80I  
} ; V#5BZU-  
~Kt.%K5lgt  
\e( h6,@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +&Sf$t 1  
 27w]Q_C  
下面我们来剥离functor中的operator() 8n1Sy7K!;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: He&dVP  
]< TgBo|  
return l(t) op r(t) `2Ff2D ^ ?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =yvyd0|35  
return op l(t) kG\+f>XQ  
return op l(t1, t2) eK4\v:oG1  
return l(t) op fWF\ V[  
return l(t1, t2) op Q9?/)&3Bu  
return l(t)[r(t)] n T\ W|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [o\O^d  
Hz*!c#  
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: 1R1J/Z*V/  
单目: return f(l(t), r(t)); &LHQ) ?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [V}I34UN  
双目: return f(l(t)); Mg-Kh}U  
return f(l(t1, t2)); iK'bV<V&7  
下面就是f的实现,以operator/为例 S}ZM;M  
}U%2)M  
struct meta_divide jjEkz 5  
  { ;o"}7'4*R%  
template < typename T1, typename T2 > v8_HaA$5Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D|6p rC%/  
  { j9%=8Dn.<  
  return t1 / t2; uppA`>  
} )7O4j}B){  
} ; *\:u}'[  
:] {+ 3A  
这个工作可以让宏来做: wD}[XE?S  
@yS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r|6S&Ia>  
template < typename T1, typename T2 > \  fW|1AUD,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uRwIxT2  
以后可以直接用 FZb\VUmnV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A2$:p$[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kcM9 ,bG  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zeNvg/LI^  
)^L+iht  
q"`1cFD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8X[G)J;  
vvFXdHP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZKPnvL70  
class unary_op : public Rettype +'JM:};1X8  
  { ki=-0G*]  
    Left l; ES }@mO  
public : W}.;]x%1B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WF-B=BRZ  
doVBVTk^  
template < typename T > O0';j!?X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BTgL:  
      { Cddw\|'3  
      return FuncType::execute(l(t)); >mi%L3Pk  
    } wp$C J09f*  
nlw(U3@7  
    template < typename T1, typename T2 > #&5m=q$EI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d,6 Z  
      { vw>O;u.]B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4 Z1- RS  
    } v8Bi1,g  
} ; a[[u>oHyd  
j*rra  
UYD(++  
同样还可以申明一个binary_op &ZClv"6  
K/ I3r_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V[uB0#Lp  
class binary_op : public Rettype d&PXJ  
  {  r,!7TuBl  
    Left l; B&+V%~/  
Right r; OjJKloy'  
public : #rF|X6P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G! L=W#{  
 #/MUiV  
template < typename T > 8s6[?=nM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o_vK4%y(  
      { wVP{R3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w}K<,5I>  
    } 0^?(;AK  
z2A7:[  
    template < typename T1, typename T2 > n!~{4 uUW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  9 k)?-  
      { Gdi1lYu6V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IM7k\  
    } 6Z\[{S];  
} ; $._p !,<  
3)Wi? -  
7-nwfp&|$  
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 ,H'O`oV!1E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A d=NJhzl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9<W0'6%{/  
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。 i:ZpAo+Z{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tE/j3  
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。。。 {UT^p IP\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :%{MMhb x  
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) O\q|b#q}/  
下面是修改过的unary_op p>96>7w  
TGY^,H>J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]Z&2  
class unary_op O|O#T.Tg  
  { [Z` q7ddd^  
Left l; [mYmrLs6  
  OAEJ?ik  
public : 9e@Sx{?r  
9\0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6(f[<V!r  
UW8b(b[-6b  
template < typename T > G sm5L<rx  
  struct result_1 V)^nVD)e  
  { ;Bd0 =C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r%}wPN(?D  
} ; #5-0R7\d7  
.\7R/cP}{A  
template < typename T1, typename T2 > ,/BBG\mJ  
  struct result_2   lCr  
  { ;HlVU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =q.2S; ?  
} ; B- N  
AA:Ch?  
template < typename T1, typename T2 > Z f4Xt Yn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "i<i.6|  
  { ~Yv"=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WFocA:  
} <VS\z(K  
U{"&Jj  
template < typename T > QHUoAa`6v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vZ\~+qV,A  
  { EGf9pcUEO&  
  return OpClass::execute(lt(t)); rQC{"hS1  
} f`*Ip?V-  
U~azI(1"W  
} ; CP)x;  
4Cr |]o'  
3 (Kj|u  
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 1C6H\;  
好啦,现在才真正完美了。 I $!Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4E}]>  
w^sM,c5d  
template < typename Right > @@9#od O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  )f>s\T  
  { zjs@7LN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MR=>DcR  
} zHw[`"[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #(FG+Bk  
8QV+DDZx  
d nWh}!  
c!AGKc  
q %i2' yE  
十. bind `PnB<rf:*1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~v$gk   
先来分析一下一段例子 #>g]CRN  
i9[=x(-@  
:(VD<"X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d\WnuQR[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZC'(^liAp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BaIH7JLZ8  
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。 C s?kZ %  
我们来写个简单的。 i=#<0!m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'Pk ( 1:  
对于函数对象类的版本: } :P/eY  
!run3ip`Z  
template < typename Func > 0&E{[~Pv  
struct functor_trait J b Hn/$  
  { NdZv*  
typedef typename Func::result_type result_type; T52A}vf4  
} ; j4$XAq~W  
对于无参数函数的版本: % zHsh  
-bdF=  
template < typename Ret > WBLfxr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D|} y{~  
  { by,"Orpwq;  
typedef Ret result_type; S-Mn  
} ;  k)o D  
对于单参数函数的版本: hVo]fD|W  
%?1k}(qUeY  
template < typename Ret, typename V1 > 02q]^3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fFudoIC  
  { 73OFFKbsk  
typedef Ret result_type; 8Ih+^Y a  
} ; 3yn>9qt  
对于双参数函数的版本: N1`/~Gi  
H]K(`)y}4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )<-\ F%&b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k;/U6,LQ*  
  { @JVax-N  
typedef Ret result_type; ZNNgi@6>  
} ; N '2Nv  
等等。。。 RZi]0l_A'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }D j W  
QL%&b\K  
template < typename Func > &$ZJfHD@  
struct func_return NCbn<ojb  
  { xhLVLXZ9  
template < typename T > ]p~w`_3v  
  struct result_1 ?a+>%uWt  
  { UM%]A'h2O"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l?LwQmq6  
} ; oY{L0B[  
42kr&UY&  
template < typename T1, typename T2 > & F\HR  
  struct result_2 Cg^=&1 |  
  { Sa7bl~p\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g0NtM%  
} ; o5)lTVQ~~  
} ; sr1`/  
")T;3/c  
LK5, GWF;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'M+iw:R__  
2&7:JM~#  
template < typename Func, typename aPicker > "u:5  
class binder_1 v#J 2yg  
  { ]JF>a_2wG  
Func fn; #e:cB'f  
aPicker pk; b:VCr^vp  
public : KfD=3h=  
xsn2Qn/P  
template < typename T > UPQ?vh2F2  
  struct result_1 wxU@M1w}  
  { },zP,y:cH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 31v0V:j  
} ; tjYqdbA)  
g.$a]pZz  
template < typename T1, typename T2 > 7 06-QE^  
  struct result_2 ^ur?da9z'  
  { <WhdQKFf-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .BP@1K  
} ; .&fG_(6|  
9cQZ`Ex  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5'=\$Ob  
[vCZoG8+>  
template < typename T > IJ >qs8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 91'i7&~xdG  
  { KG7 ~)g  
  return fn(pk(t)); +ve S~   
} }Fs;sfH  
template < typename T1, typename T2 > *9Eep~ 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tP/0_^m  
  { _M[@a6?  
  return fn(pk(t1, t2)); i[,9hp  
} mcbvB5U  
} ; H&0dc.n~.  
2:b3+{\f  
2ZUI~:U Z  
一目了然不是么? jD]Ci#|W  
最后实现bind 3Wv -olv  
Z',Z7QW7  
zY_?$9l0  
template < typename Func, typename aPicker > mk*r^k`a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %%d3M->C}  
  { C{Y0}ZrmlF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 39Nz>Nu:  
} U~h f,Oxi  
:De@_m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ktE~)G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %a\!|/;6  
k2]fUP  
十一. phoenix ]k0Pe;<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YO&=f d*  
i3 ?cL4  
for_each(v.begin(), v.end(), n[|*[II  
( 3(?V!y{@  
do_ S)`%clN}J  
[ \0bao<  
  cout << _1 <<   " , " I$yFCdXr  
] L TsX{z  
.while_( -- _1), aYy+iP'$  
cout << var( " \n " ) ~1xfE C/  
) ( x)}k&B;  
); <V?csx/eRd  
QlxzWd3=q  
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: mV~aZM0'  
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 OO$YwOKS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .5?e)o)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'c]Fhe fb  
"INIP?  
5B:% ##Ug5  
template < typename Cond, typename Actor > *yX5g,52-|  
class do_while !]#@:Z  
  { TPE1}8p17  
Cond cd; ?LxBH -o(  
Actor act; VK)vb.:  
public : _mBFmXHHS$  
template < typename T > Z+8Q{|Ev  
  struct result_1 kJP` C\4}f  
  { A[7\!bq5  
  typedef int result_type; p"'knZ G  
} ; U!y GZEU"[  
m/E$0tf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /-FvC^Fj  
MP LgE.n  
template < typename T > FqWW[Bgd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jam&Rj,  
  { ^Kbq.4  
  do u)X]]6YJ  
    { :ebu8H9f%  
  act(t); #aHJ|[[(n  
  } $V/Hr/0  
  while (cd(t)); '?gF9:  
  return   0 ; eE=}^6)(*  
} A r=P;6J  
} ; ZBY*C;[)*P  
dp|VQWCq  
]cmq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "z8iuF  
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。 y"I8^CA  
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。 \3bT0^7B  
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。 " J4?Sb<  
下面就是产生这个functor的类: d~QZc R  
fK 4,k:YC  
[@_IUvf^.  
template < typename Actor > ~DL-@*&  
class do_while_actor  k00&+C  
  { E[=# Rw!*  
Actor act; YqQAogy h  
public : O)FkpZc@9c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} evQk,;pIm  
=JW.1;  
template < typename Cond > E*"-U!?)l2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cVYPPal  
} ; }+/F?_I= %  
R9q9cB i3  
y 1I(^<qO=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8 *Y(wqH  
最后,是那个do_ HKXtS>7d  
0Yo(pW,k  
Ny" "lcy  
class do_while_invoker %E\pd@  
  { [G<SAWFg7  
public : @{ CP18~:  
template < typename Actor > AMSn^ 75  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uS|f|)U&  
  { T/Bx3VWL  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z~{0x#?4%  
} 4#Rq}/h  
} do_; ETQL,t9m  
Xw'Y &!z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m=#<   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JY0}#FtgV  
最后来说说怎么处理break和continue Z,QSbw@,7  
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。 %;ZDw@_<  
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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