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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S7)qq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \rF S^#  
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, ao2^3e  
}9+;-*m/  
uR ?W|a  
j@>D]j  
  class filler Yy88 5  
  { Q]YB.n3   
public : .JPN';  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IplOXD  
} ; *Jgi=,!m  
>x{("``D0y  
)GkJ%o#H2  
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: T9 /;$6s*  
f^FFn32u  
7pm'b,J<  
r }lGcG)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &]DB-t#\  
?qNU*d  
-N8rs[c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x="Wqcnj{  
`Gqe]ZE#"  
f`n4'dG  
o/w3b 8  
二. 战前分析 Wd:pqhLh  
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。 umIGI  
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 bZ\R0[0  
]xQv\u  
_ocCt XI9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .\ ;'>qy  
  /* --------------------------------------------- */ UJL2IF-x  
vector < int *> vp( 10 ); 1uAjy(y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :j]1wp+  
/* --------------------------------------------- */ C(ij_>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E`.xu>Yyj  
/* --------------------------------------------- */ s*k)h,\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #7i*Diqf9  
  /* --------------------------------------------- */ )i~AXBt}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iApq!u,  
/* --------------------------------------------- */ fOV_ >]u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lI<jYd 0fZ  
GGp.u@\r  
uzBQK  
w}ji]V}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Zz0bd473k?  
1._1, _2是什么? &BRk<iwV  
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。 L[x`i'0B  
2._1 = 1是在做什么? 9MMCWMV  
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。 G&ck98  
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。 0 0N[ : %  
.xN<<+|_v'  
X`.##S KC  
三. 动工 zmo2uUEd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i "h\*B=  
w:t~M[kTW  
Sc7 Ftb%  
4j={ 9e<  
template < typename T > V4[-:k  
class assignment 'z ?Hv  
  { x4WCAqi/2  
T value; z`zz8hK.  
public : geme_  
assignment( const T & v) : value(v) {} lU{)%4e`  
template < typename T2 > n9B5D:.G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fpR|+`k  
} ; #*o0n>O  
QTy=VLk43  
rYb5#aT[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |J-X3`^\H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WC#6(H5t$  
V&*IZt&  
}u_D{bz  
`HX:U3/  
  class holder duaF?\vv  
  { %e~xO x  
public : {<42PJtPY  
template < typename T > L7$f01*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g-eJan&]N  
  { E_ wVAz3  
  return assignment < T > (t); j%6p:wDl  
} ]SQ+r*a  
} ; D0Dz@25-  
@ap!3o8,9  
yaR>?[h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @IL04' \  
}J#HIE\RG  
  static holder _1; ]l,D,d81  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "t0^4=c+7  
zjmo IE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cYA:k  
而不用手动写一个函数对象。 e$[O J<t  
, Y:oTo=~  
Fi i(dmn  
wW%b~JX  
四. 问题分析 GW A T0  
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。 Ui'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。 t]h_w7!U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #Zdh<.   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o%_-u +  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mkSu $c  
A (2 0+  
五. 问题1:一致性 r8EJ@pOF2w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| dla_uXtM6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1CC0]pyHX  
 ?(9*@  
struct holder y\??cjWb]  
  { |/Vq{gxp+  
  // i]ZGq7YJ%  
  template < typename T > U1YqyG8  
T &   operator ()( const T & r) const .RroO_H   
  { Cj= R\@  
  return (T & )r; <f>77vh0  
} RN`TUCQL  
} ; :Qa*-)rs  
?/.])'&b  
这样的话assignment也必须相应改动: `y>m >j  
P.Nt jz/B  
template < typename Left, typename Right > 9K$ x2U  
class assignment sl$6Zv-l%0  
  { 9C7Npf?~M  
Left l; R>bg3j  
Right r; .q 2r!B  
public : Bl+\|[yd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uuM1_nD[  
template < typename T2 > E-WpsNJ)X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1K/HVj+'.  
} ; f#l9rV"@g  
^&;,n.X5Z  
同时,holder的operator=也需要改动: K@p9_K8  
#._JB-,'  
template < typename T > \|>% /P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lat5n&RP Y  
  { n.l#(`($4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;-3&yQ7N)  
} |sGJum&=  
,a>Dv@$Y  
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。 vv)q&,<c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;pm/nu  
N^QxqQ~  
return l(rhs) = r; N:B<5l '  
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。 t^&hG7L_m,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l;q]z  
]G i&:k  
template < typename Tp > &J/EBmY[  
class constant_t dQ*^WNUB  
  { .5\@G b.8  
  const Tp t; UlWmf{1%]?  
public : >,,`7%Rv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ar)EbGId  
template < typename T > |Ua);B~F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _)j\ b  
  { JL {H3r&/S  
  return t; 6 |=]i-8  
} k{r<S|PK0  
} ; ;=joQWNDm  
#j Tkz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q]1p Q)\'p  
下面就可以修改holder的operator=了 `\@n&y[`7  
Lx_Jw\YO  
template < typename T > qb;b.P?~D$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @tSB^&jUWu  
  { |cd "cx+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W$X/8K bn  
} %f CkR`:  
>K'dgJ245  
同时也要修改assignment的operator() uG -+&MU?  
Z,p@toj'  
template < typename T2 > d%I7OBBx@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o~'p&f  
现在代码看起来就很一致了。 ^Zvb3RJg  
a=W%x{  
六. 问题2:链式操作 )&E]   
现在让我们来看看如何处理链式操作。  3*Q=)}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 yMdu Zmkc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 dA~_[x:Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 u"zR_CzYc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %KVmpWku  
]-t>F  
template < typename T > b~UWFX#U  
struct result_1 sPc}hG+N  
  { vw>(JCR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ktPM66`b  
} ; z4 =OR@ h  
sf$hsPC^  
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: Y;R,ph.a  
g}R#0gkdk}  
template < typename T > E-^(VZ_Xj  
struct   ref 9Tr ceL;  
  { Ytc[ kp  
typedef T & reference; /*;a6S8q  
} ; '__>M>[  
template < typename T > \5tG>>c i  
struct   ref < T &> 3XB`|\:  
  { >!qtue7B  
typedef T & reference; k>i`G5Dh  
} ; )^8[({r~  
R<f F ^^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p8XvfM  
4RctYMz  
template < typename T > -uN{28;@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6|lsG6uf  
  { /&\ V6=jA1  
  return l(t) = r(t); ,~,q 0PA7J  
} ;07$G+['  
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。 Xl1%c7r.1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %7 -(c  
;ZuHv {=  
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 )n"0:"Ou  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2u-J+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u`wD6&y*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QDj%m%Xd  
最后的布局是: KaMg [ G  
                Add )-"<19eu  
              /   \ ]35`N<Ac  
            Divide   5 P0; y  
            /   \ X2I_,k'fQ  
          _1     3 [(a3ljbRX  
似乎一切都解决了?不。 FO>!T@0G  
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。 =}tomN(F~[  
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。 (`slC~"  
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: E,\)tZ;,  
Id^q!4Th9  
template < typename Right > S]=.p-Am  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S0OL;[*.  
Right & rt) const p2(ha3PW  
  { w:nH_x#C4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VOC$Kqg;  
} @r[SqGa:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l?IeZisX  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,<!*@xy7v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 u(yN81  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 H!0m8LCnb  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "5dke^yk0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %CYo, e  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :FU?vh$)  
)H]L/n  
template < class Action > sqpo5~  
class picker : public Action D^h! ].3 T  
  { \15'~ ]d  
public : LUxDP#~7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &?Erkc~#  
  // all the operator overloaded <uBRLe`)  
} ; @D*PO-s9  
F (kq  
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。 sZ&6g<8#y  
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: qT$IV\;_  
'hWA&Xx +  
template < typename Right > t zd#9 #  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eD(5+bm  
  { I6;6x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j&/+/s9N  
} f U=P$s  
r?Mf3U^G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PfU\.[l$  
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。 #>KiX84  
:qqG%RB  
template < typename T >   struct picker_maker ]=ApYg7!  
  { dHiir&Rd9`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4x-,l1NMR  
} ; K%L6UQ;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^S;{;c+'  
  { oB!Y)f6H1  
typedef picker < T > result; OAiW8B Ae  
} ; (y?F8]TfM  
_kRc"MaB  
下面总的结构就有了: e0TxJ*  
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。 RLL ph  
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。 oL R/\Y(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2V% z=  
至此链式操作完美实现。 kl~/tbf  
yU/?4/G!  
9 4H')(  
七. 问题3 glo G_*W  
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。 B%u[gNZ  
+J{ErsG?6P  
template < typename T1, typename T2 > _3%:m||,XP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y)lr+~84f  
  { ?kZ-,@h:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3mYW]  
} k ?6d\Q  
SXl~lYUL  
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: 1}c /l<d  
~.G$0IJY  
template < typename T1, typename T2 > <X{w^ cT_Q  
struct result_2 #m UQ@X@K  
  { C4PT(cezR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .H M3s  
} ; E(6P%(yt8  
R#ZJLT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Sn'!Nq>  
这个差事就留给了holder自己。 Md>C!c  
    MUZ]*n&0  
>Ho=L)u  
template < int Order > vf>d{F^rv  
class holder; }OnU32P  
template <> n2-+.9cY  
class holder < 1 > 1;kMbl]  
  { OW=3t#"7Kp  
public : g8'8"9:xC  
template < typename T > mh[,E8'd  
  struct result_1 3}phg  
  { ns5Dydo{T  
  typedef T & result; D}}?{pe  
} ; >*O5Ry:4  
template < typename T1, typename T2 > Jia@HrLR  
  struct result_2 {Y-'i;j?  
  { r6Vw!^]8u8  
  typedef T1 & result; wDoCc:  
} ; >{~xO 6H  
template < typename T > &I)tI^P}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I*o6Bn |D  
  { !<j4*av:G  
  return (T & )r; Rvf{u8W  
} %nq<nfDT  
template < typename T1, typename T2 > A_ &IK;-go  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &-^*D%9  
  { B[YyA  
  return (T1 & )r1; FdnLxw  
} [bo"!Qk%  
} ; iKu3'jZ/O  
By!u*vSev  
template <> FVP,$  
class holder < 2 > +&f_k@+  
  { ,Iz9!i J"  
public : tGl|/  
template < typename T > Zp_j\B  
  struct result_1 k:~UBs\)(  
  { /o6ido  
  typedef T & result; E>*b,^J7g  
} ; n2AoEbd  
template < typename T1, typename T2 > KgD$P(J:[  
  struct result_2 H*0g*(  
  { +RpCh!KP  
  typedef T2 & result; zCA8}](C^  
} ; O{byMV{Ou  
template < typename T > 1#"wfiW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &u[F)|  
  { !E00I0W-h  
  return (T & )r; />9`Mbg[G  
} |8k^jq  
template < typename T1, typename T2 > F:<+}{Av  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \j)c?1*$  
  { $$4flfx  
  return (T2 & )r2; BIx*(  
} 8,+T[S  
} ; |mWSS'7fI  
j+AZ!$E  
W6EEC<$JL  
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> >。 twldwuN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !}U3{L-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x7l}u`N4  
@pv:uON\  
return l(i, j) = r(i, j); g9g ] X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .uX(-8n ~  
~v/` `s  
  return ( int & )i; Ux" ^3D  
  return ( int & )j; CP"5E?dcK  
最后执行i = j; GpXf).a@  
可见,参数被正确的选择了。 /#_[{lSr?  
l1 08.ao  
G&wYV[Ln  
x?0(K=h,  
Lnn^j#n  
八. 中期总结 PeEaF@#k  
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: MGw XZ7?E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -Tuk.>i)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qqb%^}Xx'u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *Y53b Z  
3~WI3ZIR  
K|~ !oQ  
q(s0dkrj  
{t0!N]'  
C$ at9=(E6  
九. 简化 '5T:*Yh  
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。 'X&"(M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Avljrds+7  
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: 5f@&XwD9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9 s2z=^  
  +-*/&|^等 FRPdfo37  
2. 返回引用。 TDP Q+Kg_  
  =,各种复合赋值等 /N/jwLr  
3. 返回固定类型。 @wAYhnxq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k-s|gC4  
4. 原样返回。 w[QC  
  operator, Zmk 9C@  
5. 返回解引用的类型。 c(3idO*R)  
  operator*(单目) *$('ous8  
6. 返回地址。 yswf2F  
  operator&(单目) V*%><r  
7. 下表访问返回类型。 1)N#  
  operator[] Gh{9nM_\"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?5pZp~  
  operator<<和operator>> I7f :TN  
)&)tX.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~^ '+ .  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5V0#_!QAN  
` -f\6r|:)  
template < typename Left > vf?m6CMU !  
struct value_return Jl6biJx  
  { l0',B*og  
template < typename T > \Y:zg3q*  
  struct result_1 ] TZ/=Id  
  { (h@~0S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *a(GG  
} ; G-o6~"J\  
TPN1Rnt0`  
template < typename T1, typename T2 > fE>JoQs38  
  struct result_2 ~me/ve  
  { r0'a-Mk;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yzNDXA.  
} ; mG *Yv  
} ; !*"#*)S.  
O+Db#FW  
+f^|Yi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gd]k3XN$f  
-gb@BIV#  
下面我们来剥离functor中的operator() ^v3J ld  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v)zxQuH]^  
te>Op 1R  
return l(t) op r(t) q?0&0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 01%0u8U  
return op l(t) gHWsKE  %  
return op l(t1, t2) mI;\ UOh'  
return l(t) op NeewV=[%  
return l(t1, t2) op W{}M${6&  
return l(t)[r(t)] H,!yG5yF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K1- 3!G  
sa"!ckh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~Bt >Y  
单目: return f(l(t), r(t)); )o::~ eu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~!Rf5QA85  
双目: return f(l(t)); b|.<rV'BTt  
return f(l(t1, t2)); B-$ps=G+z  
下面就是f的实现,以operator/为例 }qhND-9#@  
P$/Y9o  
struct meta_divide f_.0 uM  
  { #Y'ub 5s  
template < typename T1, typename T2 >  |L  <  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #J$z0%P  
  { |A)a ='Ap  
  return t1 / t2; [Z]CBEE  
} ~.S/<:`U  
} ; $|19]3T@Z  
3HndE~_C&  
这个工作可以让宏来做: -ozcK  
t0ZaIE   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WsmP]i^Q  
template < typename T1, typename T2 > \ k,/2]{#53d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R8j\CiV17  
以后可以直接用 +DSZ(Zb4qY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pf&SIG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xwijCFI*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '^:q|h  
pvM`j86 _  
+'9xTd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -wnBdL  
PW*[(VX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qD}O_<_1ym  
class unary_op : public Rettype ZP4y35&%y  
  { rWuqlx#  
    Left l; 1z8fhE iiE  
public : @l~MY *hp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Lyjp  
- SCFWc  
template < typename T > Ec!R3+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *,XT;h$'>  
      { HwBJUr91]  
      return FuncType::execute(l(t)); [ldx_+xa:E  
    } Ehtb`Ms  
|OBZSk1jp  
    template < typename T1, typename T2 > <d3 a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & c 81q2  
      { 6[]O3Aa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \.`{nq  
    } o5w =  
} ; \r\wqz7  
d((,R@N'  
%Q5 |RL D  
同样还可以申明一个binary_op ue!wo-|#G  
Q~)A fa{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'u%SI]*;>  
class binary_op : public Rettype '&iAPc4=  
  { $&0\BvS  
    Left l; Z+S1e~~  
Right r; R lmeZy4.  
public : U{0! <*W>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (0 S;eM&  
vsbD>`I  
template < typename T > -+ Mh( 'K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~"U^N:I"  
      { lT F#efcW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XCE<].w  
    } o:RO(oA0?  
]Cc8[ZC  
    template < typename T1, typename T2 > !4fT<V (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y ^}c+)t  
      { l|  QQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PA${<wyBR_  
    } M}!E :bv'  
} ; S>EO6z#   
sKL"JA T  
@D=i|f  
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 EceD\}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A@ 4Oq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qr*7bE(a  
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。 +bcJm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^$J.l+<hy  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \yA*)X+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SQI =D8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {'q(a4  
下面是修改过的unary_op -ob1_0  
hkvymHaG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t;)`+K#1:  
class unary_op ,gn**E  
  { ~5wT|d  
Left l; @DCw(.k*  
  :3By7BZgj  
public : K}Rq<z W  
iVf8M$!m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9':MD0P/M  
>I *uo.OF  
template < typename T > 4[f>kY%[  
  struct result_1 JCZ5q9b  
  { eRvnN>L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8H2A<&3i  
} ; s7na!A[  
oD7^9=#  
template < typename T1, typename T2 > _[u fH*  
  struct result_2 ]MV=@T^8#  
  { A$XmO}+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5$"I Uq*  
} ; T Ue=Yj  
LP5@ID2G  
template < typename T1, typename T2 > Xe:e./@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hG lRf_{  
  { ~mu)Cw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7& G#&d  
} )+ 12r6W  
jV|/ C  
template < typename T > y@u,Mv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3`DwKv `+  
  { x_BnWFP  
  return OpClass::execute(lt(t)); J+0T8 ?A  
} $ 2PpG|q  
? EXYLG  
} ; fs%l j_t  
)w&k&TY4H  
R{SN.%{;  
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 K._* ~-A  
好啦,现在才真正完美了。 gqQ"'SRw  
现在在picker里面就可以这么添加了: lc\f6J>HT  
nM6/c  
template < typename Right > ;\)N7SJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )E (9 R(  
  { WeRX~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gC \^"m  
} `{W>Dy  
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。 G}p* oz~  
Q a8;MxK`  
Dro2R_j{  
|GnqfD  
{{ /-v3n  
十. bind 1JSKK.LuJV  
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。 zkmfu~_)  
先来分析一下一段例子 c:sk1I,d~^  
>Yt+LdG!-  
@6:J$B~)u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,)7y? *D}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a) 5;Od  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Vo:Gp  
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。 =hDFpb,mr  
我们来写个简单的。 ZT%Q:]B+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (SGU]@)g  
对于函数对象类的版本: rk .tLk  
Z^SF $+UN  
template < typename Func > VLs%;|`5D  
struct functor_trait ;$$.L bb8  
  { 9a lMC  
typedef typename Func::result_type result_type; ;ZowC#j  
} ; f<v:Tg.[  
对于无参数函数的版本: %P tdFz$  
i2(lqhaP  
template < typename Ret > l!YjDm{E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K"U[OZC`  
  { m(?ZNtBQt  
typedef Ret result_type; {|ChwM\x  
} ; OVgx2_F  
对于单参数函数的版本: $@ Fvl-lK  
}E]&,[4&M  
template < typename Ret, typename V1 > j9]H~:g$d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O[/l';i  
  { BARs1^pR4  
typedef Ret result_type; QvjOOc@k~n  
} ; y( uE  
对于双参数函数的版本: ej&ZE n  
Ec;{N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZVX!=3VT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5zR9N>!c  
  { f+iM_MI  
typedef Ret result_type; Vv3{jn6%  
} ; +U];  
等等。。。 9 9S-P}xd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VwxLElV  
?ta(`+"  
template < typename Func > ej9|Y5D"S  
struct func_return X9oxni#  
  { {#X]D~;s+  
template < typename T > .|Zt&5osI  
  struct result_1 A,'JmF$d  
  { B>"O~ gZ{#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~99DE78  
} ; :M'V**A(  
u#uT|a.  
template < typename T1, typename T2 > g8^YDrH  
  struct result_2 uw,p\:D&  
  { GN%|'eU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 38Bh9>c3  
} ; DsZBhjCB  
} ; a= *qsgPGL  
e;ej/)no`  
="*:H)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GIGC,zP@k  
JTn\NSa  
template < typename Func, typename aPicker > x."/+/  
class binder_1 bO2s'!x  
  { vOKWi:-U  
Func fn; quEP"  
aPicker pk; lE@ V>%b  
public : d}`Z| ex  
8Q2qroT  
template < typename T > a.O pxd  
  struct result_1 p^uX{!  
  { R<GnPN:c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G$)f5_]7{  
} ; >PBP:s1f4>  
tUPdq0%t[  
template < typename T1, typename T2 > $xl>YYEBMH  
  struct result_2 +>uiI4g  
  { -lNq.pp3-$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S[zX@3eZV  
} ; wmQT$`$b  
~7}aW#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wxx3']:  
Z+G.v=2q<  
template < typename T > y$7vJl.uS/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }KZt7)  
  { 5RysN=czA  
  return fn(pk(t)); 7\?0d!  
} IW<nfg  
template < typename T1, typename T2 > BlrZ<\-/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (ndTEnpp  
  { L~u@n24  
  return fn(pk(t1, t2)); L~PBD?l  
} s.p4+K J  
} ; qQ%RnD9  
(-:lO{@FsC  
i 6@c@n  
一目了然不是么? x  #Um`  
最后实现bind Pzl2X@{%  
sD!)=t_  
e M$NVpS3  
template < typename Func, typename aPicker > xR`W9Z5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v3ky;~ke  
  { OdrnPo{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?{Rv/np=F  
} N#Y|MfLc  
\=yWJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [7btoo|P]  
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。 OrJuE[R.  
Tt.#O~2:9  
十一. phoenix Zr%,F[j?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (5Z*m<]c  
~7$4w# of0  
for_each(v.begin(), v.end(), ~Gz b^  
( 8NJxtT~0c~  
do_ *@zh  
[ +[R,wsG  
  cout << _1 <<   " , " z{N~AaY  
] ]#fmih^  
.while_( -- _1), m/T3Um  
cout << var( " \n " ) P~H?[ ;  
) lI<Q=gd  
); oieJ7\h]m  
z3bRV{{YqN  
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: nN]GO}  
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 1j!LK-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w I7iE4\vz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l[AQyR1+/  
KS3>c7  
\Xr Sn_p-  
template < typename Cond, typename Actor > I+4#LR3;  
class do_while 5(+PI KCjC  
  { U_8 Z&  
Cond cd; fVXZfq6  
Actor act; 6` 8H k;  
public : R. (fo:ve>  
template < typename T > 0,z3A>C  
  struct result_1 LrGLIt`  
  { 3hi0  
  typedef int result_type; `Nnaw+<]  
} ; XB.xIApmy  
WEnI[JGe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {PTB]D'  
L2,.af6+  
template < typename T > ~v$1@DQ}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >]!8f?,  
  { cUH. ^_a  
  do ,'nd~{pX"(  
    { 3b d(.he2u  
  act(t); q9h 3/uTv  
  } (qbL=R"  
  while (cd(t)); !<8-juY  
  return   0 ; j TyR+#Wn  
} ?^Q8#Y^M  
} ; 2d#3LnO  
@|2L>N  
4!</JZX~$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bih%hqny  
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。 +QZ}c@'r  
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。 H:k?#7D(  
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。 nr{#Krkb  
下面就是产生这个functor的类: @CTSvTt$  
0ap_tCY  
].Sz2vI  
template < typename Actor > Z0'&@P$  
class do_while_actor lA/.4"nN  
  { @,:6wKMc  
Actor act; \`:nmFO(9  
public : AbExJ~JV\g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F4*ssx  
a$AR  
template < typename Cond > ++=f7y u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vmj'X>Q  
} ; li37*  
s?5vJ:M Xr  
mp:xR^5c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ct<]('Hm(  
最后,是那个do_ KL<,avC/  
Ym8 V)  
0z =?}xr  
class do_while_invoker l"rX'g?  
  { :u9OD` D  
public : ~z kzuh  
template < typename Actor > JE *d-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bl3?C  
  { $ o }  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1VR|z  
} DuMzK%  
} do_; (k^o[HF  
KbSE=3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +Zg@X.z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cFZcBiw  
最后来说说怎么处理break和continue lS96Z3k"SB  
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。 Due@ '  
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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