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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o%`npi1y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m?;$;x~Dj  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, %2D17*eK  
Mlj#b8  
?/'}JS(Sm  
<0 uOq  
  class filler Qn.[{rw  
  { Me/\z^pF  
public : Us-A+)r*!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \QT9HAdd@  
} ; 8;#AO8+U7)  
6IP$n($2  
"OL~ul5  
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: X>t3|h  
9P.(^SD][z  
Z>2]Xx% \  
HabzCH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X V=S )  
FVgMmYU  
2]2H++  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8a>SC$8"  
%hINpZMr  
@o#+5P  
$"8d:N?I[  
二. 战前分析 OJ/SYZ.r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {155b0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .GCR!V  
O@jqdJu  
S;=_;&68?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1,`H:%z%  
  /* --------------------------------------------- */ =j~Q/-`EC0  
vector < int *> vp( 10 ); =Ndli>x}1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +.@c{5J<  
/* --------------------------------------------- */ XdsJwn F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ooE{V*Ie  
/* --------------------------------------------- */ #s2B%X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y94kX:q  
  /* --------------------------------------------- */ %>y;zqZIU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QaQ'OrP  
/* --------------------------------------------- */ p<5!0 2yQ\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); } 0M{A+  
4x,hj  
OCnFEX"  
0E6lmz`O  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rri`dmH   
1._1, _2是什么? 6Cc7ejt|u  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 DMZ`Sx  
2._1 = 1是在做什么? mxJXL":|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G{b:i8}l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )~ z Z'^  
=g~j=v ,e  
UFENy."P  
三. 动工 S|K}k:v8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A#DR9Eq  
%0XvJF)s  
KDey(DN:  
"8(U\KaX  
template < typename T > +\`rmI  
class assignment 6GINmkA  
  { 6t}XJB$+7  
T value; 2dbRE:v5  
public : 6I|A- h  
assignment( const T & v) : value(v) {} {/}^D-  
template < typename T2 > B~TN/sd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @6&JR<g*t  
} ; {TAw)!R~  
\%5MAQS  
H}nJbnU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AhxGj+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C1QV[bJK  
#w>~u2W  
&q>zR6jne  
YaL]>.;Z:"  
  class holder H+l,)Se  
  { B?6QMC;  
public : #C*&R>IvY  
template < typename T > ]ii+S"U3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S%l:kKD  
  { R1%y]]*-P  
  return assignment < T > (t); .y):Rh^  
} Acu@[ I^  
} ; yn~P{}68  
j*zD0I]  
u^4h&fL  
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: lTz6"/  
B9M>e'H%<  
  static holder _1; nPA@h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]b}B2F'n  
 >eS$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }htPTOy5  
而不用手动写一个函数对象。 T20VX 8gX  
7SS07$B  
YD&_^3-XM  
zY%. Rq-  
四. 问题分析 #jS[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _H\<[-l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ebM{OI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3?E}t*/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dGkg aC+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 97LpY_sU  
C2/}d? bki  
五. 问题1:一致性 h6M;0_'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \Tm}mAvK/o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 36$[   
o""~jc~  
struct holder KCtX $XGL  
  { u \g ,.C0  
  // .\)A@ua^  
  template < typename T > 6 hiC?2b{x  
T &   operator ()( const T & r) const h$fe -G#  
  { u%2KwRQ  
  return (T & )r; j[e,?!8;  
} ;BBpN`T  
} ; lG"H4Aa>  
yV]xRaRr2  
这样的话assignment也必须相应改动: R$6qoqv{yG  
}5bM1h#z  
template < typename Left, typename Right > +nU.p/cK+\  
class assignment 3-x%wD.  
  { &u8z5pls8  
Left l; OJ,m1{9$}  
Right r; E%3TP_B3  
public : 7z'h a?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ade }g'  
template < typename T2 > -s"0/)HD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !7 _\P7M  
} ; }5n  
/[pqI0sf<A  
同时,holder的operator=也需要改动: x$B&L`QV  
U^_D|$6  
template < typename T > _gV8aH ZyM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hh"-w3+  
  { qrBZvJU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IXq(jhm8bL  
} CqoG.1jJS  
G{lcYP O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &/WAZs$2n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _>_j\b  
@ 4UxRp6+  
return l(rhs) = r; %ROwr[Dj=  
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。 [Z<Z;=t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |NMO__l@  
PK:2xN:=  
template < typename Tp > w^;DG  
class constant_t a5?8QAO~r  
  { Y(VO.fVJK  
  const Tp t; .eF_cD7v  
public : OO-k|\{ |  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GozPvR^/  
template < typename T > nhH;?D3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =m tY  
  { ' [p)N,  
  return t; \}dyS8  
} ZYMw}]#((E  
} ; id,NONb\  
Ge \["`;i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6 /Y1 wu  
下面就可以修改holder的operator=了 /q1s;I  
.-]R9KjR1J  
template < typename T > !I8f#'p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const };katqzEg  
  { x;#zs64f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z2 hFn&  
} f8n V=AQ  
kiUk4&1  
同时也要修改assignment的operator() pIO4,VL;W  
T>d.#  
template < typename T2 > 1FERmf? ?d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o0I9M?lP  
现在代码看起来就很一致了。 ;ojiJ ?jU  
]<trA$ 0  
六. 问题2:链式操作 ` \ZqgX4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iHBB,x  
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。 74J@F2g}?  
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。 "/+zMLY  
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。 2qU&l|>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s~L</Xvo  
7P**:b  
template < typename T > Qc"'8kt  
struct result_1 D"l+iVbBP  
  { j^SZnMQf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g>j| ]6  
} ; SF<Vds}A2  
f =s&n}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?M}S| dsmE  
l-)B ivoi  
template < typename T > Q*ju sm  
struct   ref _8fA?q=  
  { JK)qZ=  
typedef T & reference; b{cU<;G)y.  
} ; U ?b".hJ2  
template < typename T > (q;bg1\UK  
struct   ref < T &> 6|;Uq'  
  { }nrXxfu  
typedef T & reference; {aOkV::  
} ; !xK=#pa  
eSy(~Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [kB `  
<"tDAx  
template < typename T > "@ E3MTW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Gi?_ujZR  
  { !@L=;1,  
  return l(t) = r(t); ocQWQ   
} {{{#?~3$7  
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。 R[Fn0fnLx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9lzQ\}  
1{PG>W  
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 i*[n{=*l@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IOl+t,0x&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cy3Td28,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EbK0j?  
最后的布局是: SreYJT%  
                Add c$H+g,7xQ-  
              /   \ :#{Xuy:  
            Divide   5 `!4,jd  
            /   \ F4C!CUI  
          _1     3 +l 0g`:  
似乎一切都解决了?不。 93Yn`Av;  
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。 SaDA`JmO  
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。 3YL l;TP_  
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: *dsX#Iz  
[M+tB"_  
template < typename Right > ,T5u'";  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I0 Ia6w9  
Right & rt) const _eQ-`?  
  { HZjf`eM,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S\ ,mR4:  
} )e%}b -I'r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !]koSw}  
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。 @F5f"8!.\  
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。 {7"0,2 Hb?  
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。 t#wmAOW  
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。 yI;"9G  
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? 6d|q+]x_n  
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: 5LW}h^N  
! fl4"  
template < class Action > 6(V /yn ~  
class picker : public Action b]fzRdhl  
  { L36Yx7gT<  
public : [ !%R#+o=F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4[2_,9}  
  // all the operator overloaded /DFV$+9  
} ; Tx>K:`oB  
EtJ8^[u2J  
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。 2& LQg=O  
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: aMuVqZw  
}SfbCa)UO  
template < typename Right > blt'={Z?.x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8*a), 3aK  
  { pbk$o{$`W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O1y|v[-BW  
} xTV{^=\rS  
p .K*UP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *VeW?mY,P  
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。 :}}%#/nd  
iz^qR={bW  
template < typename T >   struct picker_maker Zj9c9  
  { d IB }_L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x~DLW1I  
} ; C"V%# K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qYB~VE03  
  { Nh!_l  
typedef picker < T > result; 6z,Dyy]tl  
} ; 7(k^a)~PL  
sfD5!Z9#1  
下面总的结构就有了: LDj<?'  
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。 oOU1{[  
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。 Pcd *">v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WrGK\Vw[  
至此链式操作完美实现。 jA(vTR.`  
gBw^,)Q{0Y  
WCq /c6 D  
七. 问题3 b~Y%gC)FR  
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。 4vZ4/#(x  
N3A<:%s  
template < typename T1, typename T2 > 9(_{`2R8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #;VA5<M8  
  { /Ft:ffR|R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  J m{  
} ^_5|BT@  
n(ir[w#,]"  
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: EMvHFu   
~Qj}ijWD  
template < typename T1, typename T2 > HTjkR*E  
struct result_2 ~f>2U]F>5  
  { y0bq;(~X~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $K}DB N; 4  
} ; S6i@"h5  
}^ FulsC  
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? 'xK.U I  
这个差事就留给了holder自己。 UmU:j@ xvg  
    @E9" Zv-$  
PO-"M)M  
template < int Order > Tbbz'b;{  
class holder; B|=|.qp$)  
template <> U]6&b  
class holder < 1 > &m^@9E)S/  
  { KM,|} .@:  
public : e79KbLV  
template < typename T > LO%!Z,}   
  struct result_1 ^z;JVrW  
  { Jl<ns,Zg  
  typedef T & result; R=)55qu  
} ; wD \ZOn_J  
template < typename T1, typename T2 > f>9s!Hpu_  
  struct result_2 VDF)zA1V  
  { Bik*b)9y2  
  typedef T1 & result; PH3 >9/H  
} ; ,?cH"@ RJ  
template < typename T > Zl/< w(f_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #$ thPZ  
  { xi~uv?f  
  return (T & )r; c@(&[/q!  
} <v 0*]NiX  
template < typename T1, typename T2 > /#LW"4;*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #E7AmmqD%  
  { %8.J=B  
  return (T1 & )r1; _c(4o:  
} f{#j6wZM  
} ; Gc tsp2ndW  
{d3<W N  
template <> vXj<  
class holder < 2 > Q+q,!w8  
  { -1|iz2^N  
public : dE`-\J  
template < typename T > d=*x#In  
  struct result_1 U Z_'><++  
  { R*pC.QiB~  
  typedef T & result; QfjN"25_  
} ; $0A~uDbs  
template < typename T1, typename T2 > E;Y;r"  
  struct result_2 62'1X"  
  { yl&UM qI(  
  typedef T2 & result; _`-1aA&n~  
} ; F _3:bX  
template < typename T > AvJ,SQt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gN6rp(?y  
  { X"MU3]  
  return (T & )r; ->{d`-}m'  
} Qeq5gN]  
template < typename T1, typename T2 > x*XH]&V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wE\3$ s/{D  
  { sq/]wzT:  
  return (T2 & )r2; 0ZpFE&  
} CO+/.^s7}S  
} ; (7FW9X;  
5sO@OV\ y  
Y4.Eq+$gh  
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> >。 GwU?wIIj^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9O*_L:4o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8|?LN8rp  
&^&zR(o`  
return l(i, j) = r(i, j); ; 0v>Rfa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m} ?rJ  
` Nh"  
  return ( int & )i; %qf  V+^  
  return ( int & )j; ef!XV7 P  
最后执行i = j; {LzH&qu  
可见,参数被正确的选择了。 7Z,opc  
y@V_g'  
siDh="{s  
UaG1c%7?X  
3riw1r;Q  
八. 中期总结 UYP9c}_,4  
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: _jU5O;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fl\aqtF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J8a*s`ik  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'J)2g"T@  
`Mj}md;O"  
-f1k0QwL  
![6EUMx  
q=Zr>I;(Ks  
mog[pu:!,  
九. 简化 x`RTp:#  
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。 >O9o,o/6R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d5 Edu44  
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: lK'Rn~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h0vob_Fdl  
  +-*/&|^等 &QX`NO 6  
2. 返回引用。 e?0q9W  
  =,各种复合赋值等 L)QE`24  
3. 返回固定类型。 S8Fmy1#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {Rq1HH  
4. 原样返回。 ~I}9;XT  
  operator, ?|{XZQ~  
5. 返回解引用的类型。 3oZ=k]\  
  operator*(单目) p{dwZ_gl  
6. 返回地址。 uQb!=]  
  operator&(单目) C#;jYBtT7?  
7. 下表访问返回类型。 b#)U UGmI  
  operator[] abNV4 ,M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S{Hx]\  
  operator<<和operator>> gy: %l  
i`(^[h ?;  
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。  Qe"pW\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FbnO/! $8  
HS>f1!  
template < typename Left > G.'+-v=\]  
struct value_return \<0B1m  
  { y4:H3Sk  
template < typename T > w9RS)l2FQ  
  struct result_1 5qUTMT['T  
  { |wE3UWsy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k^ F@X  
} ; 2f`nMW  
YT/kC'A  
template < typename T1, typename T2 > PYRd] %X  
  struct result_2 ^I6^g  
  { 2 !" XzdD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V==z"  
} ; SHb(O<6  
} ; I:V0Xxz5t  
]&~]#vB#  
>evS} O6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l%R50aL  
x_!0.SU  
下面我们来剥离functor中的operator() Il@Y|hK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z\ss4  
q}BzyC=:n  
return l(t) op r(t) }{9&:!uA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^04Q%,  
return op l(t) tc r//  
return op l(t1, t2) NCqo@vE  
return l(t) op 2O"P2(1}v  
return l(t1, t2) op l%z<(L5  
return l(t)[r(t)] *Oc.9 F88"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Awv`)"RAR  
XMB[h   
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: 9~rUkHD  
单目: return f(l(t), r(t)); Z|9u]xL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '\fY<Q:!  
双目: return f(l(t)); %n%xR%|  
return f(l(t1, t2)); PfS:AI y  
下面就是f的实现,以operator/为例 y %$O-q  
-V"22sR]  
struct meta_divide K ]OK:hY4  
  { $GQ`clj<  
template < typename T1, typename T2 > _sE#)@p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @;xMs8@  
  { I|-p3g8\  
  return t1 / t2; ?;YC'bF  
} @pI5lh  
} ; f=!PllxL:  
'$As<LOEd/  
这个工作可以让宏来做: Q(d9n8  
rKHY?{!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Fhz*&JC#  
template < typename T1, typename T2 > \ H+}"q$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @UBjq%z  
以后可以直接用 wfL-oi'5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8E&XbqP+  
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 U`Jy!x2m  
(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。。。) .O*bILU  
.I VlEG0  
/<CSVJ_r  
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 @\oz4^  
v]% WH~>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *?+V65~dW  
class unary_op : public Rettype G iq=*D+  
  { H_!4>G@  
    Left l; <D&)OxEn\  
public : =z?%;4'|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &bqT /H18  
}7G8|54t  
template < typename T > FG3UZVUg9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dw~p?[  
      { Z34Wbun4  
      return FuncType::execute(l(t)); wi8Yl1p]!z  
    } }~h'FHCC+  
6~#Ih)K  
    template < typename T1, typename T2 > HIGq%m=-x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +9O5KI?P  
      { { 74mf'IW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sG~<M"znV  
    } 'sp-%YlM -  
} ; q'oMAMf}  
lT\a2.E  
'6$*YN&5  
同样还可以申明一个binary_op ODc9r }  
;o/>JHGj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hv]7e|  
class binary_op : public Rettype E@a3~a  
  { _8}QlT  
    Left l; zJ+8FWy:S  
Right r; ~Au,#7X)  
public : ]fnnZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NVIK>cT6  
4E8JT#&  
template < typename T > I fO;S*Qt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *F>v]8  
      { vN4Qdpdb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =5D nR  
    } 1tCQpf  
H7+X&#s%  
    template < typename T1, typename T2 > E^_w I>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Z;jhR,  
      { D2YZ9e   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sz{O2 l Y  
    } 41#w|L \  
} ; #X: 'aj98  
@4%L36k  
ULc`~]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J68j=`Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I"AYWo?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ub0/r$]DK  
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。 D7]# Xk2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _$<Gyz*  
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。。。 ^^i6|l1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *?QE2&S:  
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) syx\gz  
下面是修改过的unary_op G.+l7bnZM  
9 7%0;a8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JB</euyV  
class unary_op BY\:dx)mK  
  { oRN-xng  
Left l; >}~#>Ru  
  {^{p,9  
public : eLwTaW !C  
;E~4)^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K\[!SXg@  
Z'pQ^MO  
template < typename T > )oo~m\`  
  struct result_1 e73^#O&Xt  
  { d{et8N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E{=2\Wkcp  
} ; _2fkb=2@  
0,*%vG?Q  
template < typename T1, typename T2 > qP!eJ6[Nh"  
  struct result_2 P ]N [y  
  { Jxf~&!zR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z^o1GY  
} ; ;vhyhP.oM  
A6<C-1 N}j  
template < typename T1, typename T2 > 5q{h 2).)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {"*VU3%q  
  { "`}~~.q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p6EDQwlf  
} +c:3o*  
4A{|[}!  
template < typename T > nU+tM~C%a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g}&hl"j  
  { k.h`Cji@  
  return OpClass::execute(lt(t)); W-RqN!snJ8  
} 8pLBt:  
IWVlrGyM  
} ; t<uYM  
fBBa4"OK=  
F0~k1TDw  
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 g1(Xg.  
好啦,现在才真正完美了。 JGiKBm;  
现在在picker里面就可以这么添加了: #Z=tJ  
O9v_y+M+M  
template < typename Right > Mr+@c)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const < V\Y@Ei+  
  { 7RU}FE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .F&9.#>  
} 5OM?3M  
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@!z$  
MgnM,95  
2.}R  
!=Y;h[J.p  
~Y= @$!Uq  
十. bind XA0 (f*  
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。 0X..e$ '  
先来分析一下一段例子 oC*ees g_  
L^kp8o^$  
+5<k-0v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NW$H"}+o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CozKyt/r7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W!$zXwY}(  
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。 ?{o/I\\  
我们来写个简单的。 [~5p>'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: maMHZ\ Q  
对于函数对象类的版本: {hSGv   
nR \'[~+  
template < typename Func > ${~|+zdB  
struct functor_trait Itm8b4e9;  
  { &0N<ofYX  
typedef typename Func::result_type result_type; ~+D*:7Y_  
} ; E ?2O(  
对于无参数函数的版本: OL59e %X  
ofc.zwH  
template < typename Ret > ,reJ(s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~ <0Z>qr  
  { :L?_Y/K  
typedef Ret result_type; FD7H@L5  
} ; }pNX@C#De  
对于单参数函数的版本: <>SdVif]  
wyc D>hc  
template < typename Ret, typename V1 > )\/ =M*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +\`vq"e  
  { W@L3+4  
typedef Ret result_type; [um&X=1V8  
} ; }m]q}r  
对于双参数函数的版本: 33l>{(y  
2H#N{>7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H(+<)qH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l'4AF| p  
  { D  _X8-  
typedef Ret result_type; =?}twC$  
} ; ux2013C_  
等等。。。 :LJ7ru2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~d>%,?zz  
_fTwmnA  
template < typename Func > Lrz3   
struct func_return  ~m=EM;  
  { I\P Bu$Ww  
template < typename T > 2F_ R/{D  
  struct result_1 ?v]-^X=&  
  { rp! LP#*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b=##A  
} ; 8@K^|xeQ  
q?{}3 dPC  
template < typename T1, typename T2 > 6o3T;h  
  struct result_2 q1Qje%9@t  
  { S*W;%J5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0O@_ cW  
} ; y+mElG$F  
} ; To"dG& h  
D=?{8'R'  
oT+(W,G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }F1s tDx  
>mu)/kl  
template < typename Func, typename aPicker >  I?Y d   
class binder_1 54p tP  
  { sLh0&R7   
Func fn; Iq' O  
aPicker pk; ,4F,:w  
public : 9V!-ZG  
`_AM` >_  
template < typename T > 0LVE@qEL  
  struct result_1 #Fd W/y5  
  { DQ!J!ltQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;   -/{af  
} ; <HoAj"xf  
q|#MB7e/  
template < typename T1, typename T2 > mMw;0/n  
  struct result_2 ma8wmQ9JR  
  { S)\8|ym6!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A=3HO\n5  
} ; y0q#R.TOm  
T{MC-j _T9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4I~i)EKy6  
M]_E  
template < typename T > D5]{2z}k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &~~s6   
  { 2hOPzv&B  
  return fn(pk(t)); zhEo(kU!  
} cy3ww})  
template < typename T1, typename T2 > L/r{xS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vE\lp8j+  
  { q(]f]Vl|0  
  return fn(pk(t1, t2)); Cw1( 5  
} 3{J.xWB@:  
} ; Dx+ K+(  
Ek .3  
rg& +  
一目了然不是么? Vu]h4S:  
最后实现bind SE`l(-tL  
(O5)wej   
`.BR= ['O  
template < typename Func, typename aPicker > UmP'L!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %`\]Y']R  
  { A3UQJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l8wF0|  
} S ~|.&0"\  
Qlz Q]:dWC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YdOUv|tZC  
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。 P#tvm,  
tHI*,  
十一. phoenix "DckwtG:%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1bRL"{m^)-  
&4kM8Qh  
for_each(v.begin(), v.end(), R2^iSl%pj  
( k/`i6%F#m  
do_ <MZi<Z`  
[ 'U)8rR  
  cout << _1 <<   " , " n(&*kfk  
] * BOBH;s  
.while_( -- _1), ~mH+DV3  
cout << var( " \n " ) Jp ]T9W\  
) 1D1b"o  
); N/{?7sG&  
-<oZ)OfU  
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: 7:o+iP46  
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 _Y-$}KwY!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rx:lKoOnB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TETsg5#  
.hN3`>*V  
h~ha  
template < typename Cond, typename Actor > JSjYC0e  
class do_while gMZ&,n4  
  { u%opY<h  
Cond cd; <o@)SD~K  
Actor act; 2V$9ei6  
public : F0;1zw  
template < typename T > <xF?~7  
  struct result_1 `pYE[y+  
  { N(R,8GF5G  
  typedef int result_type; 3 jh|y,  
} ; wo(j}O-  
Nmf#`+7gCI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <nA3Sd"QfV  
AQ}l%  
template < typename T > 3wNN<R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4(m3c<'P  
  { *|'}v[{v^9  
  do ^<9)"9)m_  
    { @,vv\M0)p  
  act(t); OK\]*r  
  } M(S{1|,V  
  while (cd(t));  y h-9u  
  return   0 ; >4'21,q  
} VRhRwdC  
} ; 8|<f8Z65!  
P%!q1`Eke(  
Mcb<[~m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \>[gl!B_Rr  
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。 M9g1d7%  
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。 @7|)RSBQz  
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。 M,{<TpCx  
下面就是产生这个functor的类: YHh u^}|jQ  
yHw!#gWM  
bV7QVu8  
template < typename Actor > rxkBg0Z`a  
class do_while_actor m t.,4  
  { 4`0;^K.  
Actor act; +-k`x0v  
public : /O"0L/hc^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gT7I9 (x!W  
_6I>+9#C  
template < typename Cond > SD I,M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CU !.!cZ{  
} ; fW[.r==Kf  
EQ~I'#m7  
8)`5P\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #ZwY?T x  
最后,是那个do_ (QhAGk&lu  
]eL~L_[G\  
}'_:XKLj  
class do_while_invoker -(  ER4#  
  { h=mv9=x  
public : <on)"{W13  
template < typename Actor > :O#gJob-%s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q,TaJ]  
  { {r X5  
  return do_while_actor < Actor > (act); lMPbLF%_  
} rN'k4V"K  
} do_; u"joCZ7`kG  
h!;MBn`8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ceI [hM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0Cv4/Ar(  
最后来说说怎么处理break和continue 4w2L?PDMi  
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。 EkV!hqs*  
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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