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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  LWb5C{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V9 pKb X  
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, 2<aBUGA  
r+BPz%wM=O  
;b[% L&  
~CQYF,[Th  
  class filler }5RCks;)*  
  { ,R j{^-k  
public : *Mt's[8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J`ia6fy.I  
} ; /=x) 9J  
+3 2"vq)_  
a& Ti44a[  
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: rZDmZm?=  
xQ `>\f  
t` R#pQ  
 /{ .  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bP`.teO\  
<Gy)|qpK[  
0R,?$qM\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VP$`.y  
'm@0[i  
"28b&pm  
Cwxy ~.mI  
二. 战前分析 Fz_SID  
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。 fPs' A  
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 sskwJu1  
/?%zNkcxu  
\c&%F=1+*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?hh 4M  
  /* --------------------------------------------- */ g4WN+y`  
vector < int *> vp( 10 ); ZB'/DO=i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .`84Y  
/* --------------------------------------------- */ Z-RgN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aClXg-  
/* --------------------------------------------- */ ic:_v?k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VRYj&s'@  
  /* --------------------------------------------- */ [N}:Di,S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ) 5r*2I  
/* --------------------------------------------- */ uL^Qtmm>M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G"bItdb  
zV\\T(R)  
QvK-3w;=  
m4{F-++dk  
看了之后,我们可以思考一些问题: vdloh ,  
1._1, _2是什么? [q/=%8qLUA  
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。 9-Bp=M  
2._1 = 1是在做什么? DFKU?#R  
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。 c|[:vin  
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。 (^'TT>2B  
RLN>*X  
Gb6t`dSzz  
三. 动工 }g:y!p k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nz:I\yA  
gG0P &9xz  
Kc+;"4/#q  
Ey$J.qw3  
template < typename T > j4L ) D  
class assignment f%0^89)  
  { "VxZnT  
T value; vgSs]g  
public : @Iz vObK  
assignment( const T & v) : value(v) {} %EYh5 W  
template < typename T2 > #EiOC.A=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C2;qSKG3{m  
} ; 0FfBD[E:  
&k+G^ !=s#  
Paz yY   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xQX,1NbH5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jk2h"):B>  
$v?+X20  
0 !yvcviw  
XJ~_FiB  
  class holder `y; s1nL  
  { 'f9 fw^  
public : 5n,?>> p$  
template < typename T > E.]sX_X?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7pDov@K<{  
  { h V@C|*A  
  return assignment < T > (t); <JE-#i  
} TIbqUR  
} ; jW5n^Y)  
t>QAM6[  
Jw'%[(q Q  
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: +!IIt {u  
LC/9)Sh_n  
  static holder _1; 60P^aj$V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \x i wp.  
`JyTS~v$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uM,bO*/f  
而不用手动写一个函数对象。 :1"{0 gm  
jy`jxOoG~Z  
F|q-ZlpW-  
r- 0BLq]~{  
四. 问题分析 i|PQNhUe  
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。 AK\X{>$a!  
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。 jZu">Eh,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YHN@?}T()  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a<l(zJptG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qt5CoxeJ  
O7|0t\)  
五. 问题1:一致性 Kl<qp7o0  
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?| :9N~wd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {7 &(2Z]z  
deSrs:.  
struct holder m`!C|?hu  
  { bj4cW\b(  
  // _y&m4Vuu  
  template < typename T > !4cR&@[  
T &   operator ()( const T & r) const E\Hhi.-  
  { z5-vx`  
  return (T & )r; R,CFU l7Q  
} L6yRN>5aE  
} ; ucQ2/B#'4l  
2@ vSe  
这样的话assignment也必须相应改动: -M}#-qwf  
;u!qu$O  
template < typename Left, typename Right > 0Qvbc}KP8  
class assignment >=-w2&  
  { qy=4zOOD#  
Left l; /v"u4Ipj  
Right r; u9rlNmf$  
public : _hyboQi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .|XIF   
template < typename T2 > I=X-e#HM?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Wf/Gt\?  
} ; n5 dFp%k  
O, 6U pk  
同时,holder的operator=也需要改动: 1lZl10M:f  
N%!8I  
template < typename T > mh;<lW\K/Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b[,J-/;JNL  
  { y&Sl#IQ L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )O~LXK=b  
} Iih~W&  
[<P(S~J  
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。 P3 se"pP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f3Ior.n(  
>oi`%V  
return l(rhs) = r; \G}EI|Wo  
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。 V.5gxr3QqW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d{2+> >d  
1P(rgn:8e  
template < typename Tp > 9X&Xc  
class constant_t &1Dq3%$c  
  { @ qWgokf  
  const Tp t; r# MJ  
public : tr0P ;}=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _cdrz)T  
template < typename T > +@[T0cXp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ScU?T<u:i  
  { W|J8QNL?jm  
  return t; ?}"$[6.  
} YL \d2  
} ; W]MKc&R  
 f.acH]p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 braHWC'VYg  
下面就可以修改holder的operator=了 aOHf#!/"sb  
d:*,HzG  
template < typename T > ^lhV\YxJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j*@^O`^v  
  { -L@4da[]i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Xdj` $/RI  
} NfizX!w&  
-b+VzVJZ  
同时也要修改assignment的operator() qeLfO  
x!GHUz*:uz  
template < typename T2 > (hej 3;W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r'xZF~}k"~  
现在代码看起来就很一致了。 QP f*!E  
xo2PxUO  
六. 问题2:链式操作 heJI5t,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  4b]/2H  
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。 \U $'3M  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p2 u*{k{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9}4P%>_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ! iuDmL  
Qa@b-v'by  
template < typename T > Iko1%GJ1Z  
struct result_1 -Yx'qz@  
  {  gSQq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6Mu_9UAl`  
} ; 1'DD9d{ qN  
sFv68Ag+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z18T<e  
nNJU@<|{*  
template < typename T > ?g gl8bzA  
struct   ref GlkTpX^b  
  { NrH2U Jm  
typedef T & reference; FJo  ?~  
} ; _u TaN  
template < typename T > -t~l!! N(  
struct   ref < T &> ApHs`0=(  
  { [4 L[.N@  
typedef T & reference; #DK@&Gv  
} ; ]OIB;h;3  
Zp@j*P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :YaEMQJ^  
.CGPG,\2  
template < typename T > G"P@AOw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KvENH=oh  
  { J'c]':U  
  return l(t) = r(t); u6^cLQO+  
} jp=z ^l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F]]1>w*/0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xUl=N   
?WPuTPw{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )H@"S]?7i"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vb^P{F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hG~4i:p <  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rTTde^^_  
最后的布局是: 3!E*h0$}  
                Add i) v ]  
              /   \ <q@/ Yy32  
            Divide   5 +KV?W+g)`  
            /   \ NG3!09eY  
          _1     3 cmG*"  
似乎一切都解决了?不。 N{oi }i6  
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。 u5D@,wSNz  
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。 oz3N 8^M  
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: {wsO8LX  
)CgKZ"  
template < typename Right > @BQJKPF*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x\( @ v  
Right & rt) const iF]G$@rbU  
  { We%HdTKT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qTc-Z5  
} 9C&Xs nk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I`hltJM'  
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。 s Dq{h  
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。 Gy}WZ9{  
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。 }!_x\eq^  
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。 Jr|"QRC  
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? ~,#zdm1r@  
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: l0Rjq*5hJ  
\"=4)Huv  
template < class Action > dCq-&3?t  
class picker : public Action oDz%K?29%  
  { TCShS}q;%  
public : z[Sq7bbYO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j v9DQr  
  // all the operator overloaded l Tpn/  
} ; O3ij/8f  
o[=h=&@5p  
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。 |,YyuCQcL[  
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: =NJ:%kvF  
z!`aJE/  
template < typename Right > I*h%e,yIO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $D;/b+a  
  { n^}M*#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Iv,Ub_Ll9  
} 2rxZN\gyL  
LPuc&8lGWf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wXUP%i]i=  
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。 O*qSc^9q  
dKk\"6 o  
template < typename T >   struct picker_maker *=G~26*!V  
  { )|52B;yZx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GFA D  
} ; 9gWR djK:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pI>yO~Ve  
  { m .:2G  
typedef picker < T > result; h\qQ%|X  
} ; {?X#E12vf  
d}d1]@Y\  
下面总的结构就有了: Z]L_{=*  
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。 C1V:_-  
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。 (i3V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]IF QD  
至此链式操作完美实现。 \/qo2'V j`  
B!PT|  
<V`1?9c7D1  
七. 问题3 sY|by\-c  
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。 aC!e#(q  
BH`%3Mw  
template < typename T1, typename T2 > ;i;2cq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ucP"<,a  
  { <H; z4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tr[(,kX  
} mBAI";L3  
.~3s~y*s  
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: ,Z3 (`ftC  
;JpsRf!  
template < typename T1, typename T2 > >JSk/]"  
struct result_2 dWR-}>  
  { MKdS_&F;~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  F,hiKq*  
} ; v8{ jEAK  
*8I+D>x  
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? 6 b/UFO  
这个差事就留给了holder自己。 cA,`!dG2,  
    +ConK>;  
<R;t>~8x  
template < int Order > <^+x}KV I  
class holder; f0^;*Y  
template <> aLo^f= S  
class holder < 1 > N<d0C  
  { ^-wdIu~p?  
public : Xa,d"R~  
template < typename T > r%:Q(|v?  
  struct result_1 X=1Po|  
  { kzkrvC+u  
  typedef T & result; lwVo%-  
} ; K3Sa6"U  
template < typename T1, typename T2 > 7%MD0qm-  
  struct result_2 e7O9q8b  
  { )2pOCAjL2  
  typedef T1 & result; l_q=@y  
} ; pq T+lai)#  
template < typename T > ]3KMFV}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ce&Q}_  
  { xr*%:TwCta  
  return (T & )r; 6@rebe!&=  
} YK{E=<:  
template < typename T1, typename T2 > y^u9Ttf{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `] fud{  
  { qj.>4d  
  return (T1 & )r1; g +RgDt9  
} ^CBc~um2  
} ; 9Z[EzKd<~'  
Y^Y1re+}  
template <> w'r?)WW$  
class holder < 2 > av8\?xmo.$  
  { Yl$R$u)  
public : 23(j<  
template < typename T > .="/n8B  
  struct result_1 V7gv@<1<y  
  { L vPcH  
  typedef T & result; &s{" Vc9]  
} ; yIq. m=  
template < typename T1, typename T2 >  %"jp':  
  struct result_2 &^7^7:Y=?  
  { Yk^clCB{A(  
  typedef T2 & result; prdc}~J8{  
} ; RV_(T+  
template < typename T > \jpm   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _\ &N<  
  { .%"s| D  
  return (T & )r; ahUc ;S:v#  
} v'e5j``=  
template < typename T1, typename T2 >  Lw1aG;5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wCitQ0?  
  { NZQl#ZJH:  
  return (T2 & )r2; ZzO^IZKlC  
} fep8hf B;  
} ; ^o8o  
v<AFcY   
AE@N:a  
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> >。 ll^#I/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6rll0c~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u}0U!  
H[DBL  
return l(i, j) = r(i, j); vU9j|z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MXP3Z N'  
+ FG Xx  
  return ( int & )i; K;'s+ZD  
  return ( int & )j; *dpKo&y  
最后执行i = j; |Bhj L,  
可见,参数被正确的选择了。 <tn6=IV  
Ve9*>6i&-4  
 KB5<)[bs  
(X?et &  
LD gGVl  
八. 中期总结 K^Ixu~  
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: 6mml96(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uG^RU\(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *>,#'C2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2'-!9!C  
sKniqWi  
 K?]c  
@x[Arx^?}  
:$f9(f&  
iebnQf  
九. 简化 g5[r!XO  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;Ob`B@!=b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZD#{h J-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =8W'4MC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V+>.Gf  
  +-*/&|^等 P/Zp3O H  
2. 返回引用。 [eLU}4v{  
  =,各种复合赋值等 ,xOOR   
3. 返回固定类型。 *R_mvJlT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i7jI(VvB^  
4. 原样返回。 \wb0%> 0  
  operator, ;-"'sEu}  
5. 返回解引用的类型。 (!:+q$#BK  
  operator*(单目) bPMkBm  
6. 返回地址。 >!BZ>G2  
  operator&(单目) VI(2/**  
7. 下表访问返回类型。 *U:0c ;h  
  operator[] !wr2OxK*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H+?@LPV*N  
  operator<<和operator>> ykBq?Vr  
Scz/2vNi`  
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。 Z_WJgH2c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vcz?;lg  
0UN65JBuD  
template < typename Left > %(d0`9  
struct value_return +et)!2N  
  { f~Ve7   
template < typename T > ?3; 0 SAh  
  struct result_1 x~n]r[!L  
  { 3x3 =ke!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mNdEn<W  
} ; MzpDvnI9  
*<#$B}!{  
template < typename T1, typename T2 > IRY/0v  
  struct result_2  .H7xG'$  
  { F&)(G\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x2$Y"b?vz  
} ; MgrJ ;?L  
} ; B nu5\P  
)^[PW&=W|x  
=q"o%dc`R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _d*QA{  
jrLV\(p  
下面我们来剥离functor中的operator() ^#p+#_*V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K<~J*k<v  
O]-s(8Oo3  
return l(t) op r(t) x!;;;iS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $Y=xu2u)  
return op l(t) 5"^Z7+6  
return op l(t1, t2) XFJz\'{  
return l(t) op ?a{es!  
return l(t1, t2) op 9 6j*F,{  
return l(t)[r(t)] !UF (R^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mb#&yK(h  
*jrQ-'<T  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +GFK!Pf  
单目: return f(l(t), r(t)); ^M7pCetjdW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q'R*a(pm  
双目: return f(l(t)); K/IG6s;Xj  
return f(l(t1, t2)); @*"H{xo.U  
下面就是f的实现,以operator/为例 "Wn8}T*  
)I(2t 6i  
struct meta_divide &p83X  
  { w[hT,$n  
template < typename T1, typename T2 > OTV$8{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I*OJPFZ^4  
  { QNxY`  
  return t1 / t2;  Mcm%G#  
} Q%.F Mf  
} ; rlP?Uh  
ty-erdsP  
这个工作可以让宏来做: Fz1K*xx'  
0.!!rq,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \ ix& U  
template < typename T1, typename T2 > \ ;^9y#muk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {qbx iL-  
以后可以直接用 SioP`*,}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "e@?^J)  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VB&`g<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) uraT$Q}  
xQ~N1Y2W  
4>}qdR1L4  
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 q&d5V~q  
R~!md  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NjP7?nXSx  
class unary_op : public Rettype \Rz-*zr&  
  { y6`zdB  
    Left l; Z?j4WJy-[  
public : 2YhtD A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :WHbwu,L$  
`ZZq Sc4  
template < typename T > 0.lOSAq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PsCr[\Ul  
      { AroYDR,3+  
      return FuncType::execute(l(t)); |Wz`#<t  
    } CaqqH`/E4  
L{uQ: ;w1  
    template < typename T1, typename T2 > / &#b*46  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C{2y*sx  
      { hB??~>i3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Fa-F`U@h(m  
    } 6:3F,!J!  
} ; ;'P<#hM[$  
a`_w9r+v  
*Y<1KXFU  
同样还可以申明一个binary_op _>4Qh#6K  
@zi_@B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tr-muhuK  
class binary_op : public Rettype Dh.pH1ZY3n  
  { Eq6. s)10  
    Left l; <= Aqi91  
Right r;  LAO2Py#  
public : GjeRp|_Qd<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VK3e(7 b  
Yu_` >so  
template < typename T > rO7[{<97m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i8i~b8r]  
      { O~&j}WN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _ Y8j l,J  
    } J*m ~fZ^  
8c5%~}kG  
    template < typename T1, typename T2 > U~s-'-C /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +?bjP6w_g  
      { z,IUCNgM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H:!pFj  
    } 4$MV]ldUI  
} ; ,@r 0-gL  
'q, L*  
!B:wzb_  
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 +MvO+\/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rn5{s3?F~2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  YW'l),Z  
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。 {LoNp0i1a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *4?%Y8;bF6  
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。。。 5%;=(Oig  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N5|wBm>m  
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) \>p\~[cxt  
下面是修改过的unary_op L2{b~`UvP  
{D7v[P+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GRj#1OqL  
class unary_op IXof- I%8  
  { @lTd,V5f  
Left l; j V~+=(w)  
  bm#/ KT_8  
public : t)^18 z  
z-G*:DfgH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1CA% nqlng  
}x(Ewr  
template < typename T > 1}"Prx-  
  struct result_1 Bl/Z _@  
  { #bmbK{[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (Qj;B)  
} ; 0W!S.]^1  
$i"IOp  
template < typename T1, typename T2 > h}yfL@  
  struct result_2 Y:4 /06I  
  { /MV2#P@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4'GosQ85  
} ; W'L  
I/Q~rVt  
template < typename T1, typename T2 > xa$4P [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B)=)@h[f  
  { + 3c (CTz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  RR[1mM  
} +~za6  
bo40s9"-*W  
template < typename T > <(W:Q3?s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xY<*:&  
  { O2N~&<^  
  return OpClass::execute(lt(t)); cs0rz= ZdH  
} /[,0,B9!3  
pv@w 8*  
} ; k4`(7Z  
@ *n oma  
, ^@z;xF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug cxc-|Xori  
好啦,现在才真正完美了。 @ w?,7i-S  
现在在picker里面就可以这么添加了: fO,m_ OR:)  
gaU1A"S}  
template < typename Right > }-T :   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CC|=$(PgT  
  { IZOO>-g'f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *:8,w?Nt  
}  LXf *  
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。 ~w"e 2a  
+r$M 9  
h_\OtoRa  
mV#U=zqb!S  
\VHRI<$+5  
十. bind 7[It  
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。  .F/0:)  
先来分析一下一段例子 9a0|iy  
UaXWHCm`  
ewVks>lbz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kWbD?i-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )W |_f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _FP'SVa}D  
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。 Eu`K2_b  
我们来写个简单的。 lc\%7-%:5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b0uWUI(=  
对于函数对象类的版本: uy8mhB+]  
!m6=Us  
template < typename Func > s(cC ;  
struct functor_trait ~$]Puv1V>  
  { Nc:0opPM  
typedef typename Func::result_type result_type; ,Y`TP4Ip  
} ; l,:> B-FV  
对于无参数函数的版本: a}V<CBi  
DMiB \o  
template < typename Ret > 'DTq<`~?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QS%t:,0lp  
  { z@U5  
typedef Ret result_type; UNyk, #4  
} ; 8]&\FA8  
对于单参数函数的版本: _ pO1XM  
Hgbrlh  
template < typename Ret, typename V1 > 9@wmngvM*Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {;+9A}e  
  { /dwj:g0y  
typedef Ret result_type; >(C5&3^  
} ; v%;Ny ab6$  
对于双参数函数的版本: FZx.Yuv  
q" @%WK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,"?xy-6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MQq!<?/  
  { 2 sK\.yS  
typedef Ret result_type; <8BNqbX  
} ; <F ?UdMT4y  
等等。。。 Jp-6]uW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dyVfDF  
?b xa k  
template < typename Func > >;+q,U}  
struct func_return ] D+'Ao^'  
  { `ZGKM>q`  
template < typename T > T[%@B"  
  struct result_1 E^? 3P'%^  
  { L16">,5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vQmqYyOc2  
} ; $Go)Zs-bL?  
{!xDJnF;  
template < typename T1, typename T2 > `gz/?q  
  struct result_2 _:+ k|I  
  { lf}%^od~6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FQM9>l@6)>  
} ; jf=\\*64r4  
} ; E(Zm6~  
zXML<?w  
Ir6g"kwCKq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8K2=WYN  
Le*gdoW.  
template < typename Func, typename aPicker > LTcZdQd$  
class binder_1 Vr hd\  
  { |nmt /[  
Func fn; 91M5F$  
aPicker pk; ]}L tf,9  
public : Ao$|`Lgj=z  
(w-@b70E  
template < typename T > [ps 5  
  struct result_1 PG@6*E  
  { 5G l:jRu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V;u FYt; E  
} ; k:#u%Z   
.~fov8  
template < typename T1, typename T2 > t4<+]]   
  struct result_2 ,tak{["  
  { y\ax?(z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nx@,oC4  
} ; Y'76!Y  
`_!R;f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U &RZx&W  
J }|6m9k!  
template < typename T > 4P^CqD&i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zo:NE0 0  
  { o<Qt<*  
  return fn(pk(t)); J*t_r-z  
} mZ~f?{  
template < typename T1, typename T2 > sE!$3|Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HM &"2c  
  { 3|=L1Pw#  
  return fn(pk(t1, t2)); c+501's  
} i!yE#zew  
} ; G$VE o8Blb  
8dwKJ3*.  
IGF25-7B  
一目了然不是么? z m+3aF  
最后实现bind aV#phP  
Q:8t1ZDo  
<KFl4A~  
template < typename Func, typename aPicker > 2*a5pFkb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i9D<jkc  
  { 6mV^a kapv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kiq[PK  
} cFr `9A\-n  
_kdt0Vr,L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 czT]XF  
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。 ]nq/y AF%  
#,9#x]U#v  
十一. phoenix =Y5_@}\0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _ O;R  
\ `R8s_S  
for_each(v.begin(), v.end(), Fb6d1I^wR  
( #~[{*[B+  
do_ ^Vg-fO]V  
[ xB5QM #w\  
  cout << _1 <<   " , " `o?PLE;)p  
] s&1}^'|  
.while_( -- _1), v\D.j4%ij  
cout << var( " \n " ) N 5.kDT  
) BH0s ` K"  
); : ZadPn56  
C4)m4r%  
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: ;*cCaB0u  
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 ;cGY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #wp~lW9!s9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4@QR2K|  
<[?ZpG  
f([d/  
template < typename Cond, typename Actor > DA>TT~L  
class do_while avW33owb@  
  { {xf00/  
Cond cd; Q^):tO]!Ma  
Actor act; MH|R@g  
public : * 'Bu-1{  
template < typename T > i&j]FX6q  
  struct result_1 q^h/64F  
  { 7G%:ckg  
  typedef int result_type; [DvQk?,t  
} ; o8~<t]Ejw  
$E}N`B7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \LM.>vJ  
>L433qR  
template < typename T > ~.CmiG.7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N v6=[_D  
  { qWD(rq+9  
  do O bc>f|l]  
    { u}89v1._Jn  
  act(t); b-RuUfUn0  
  } I8Y #l'z  
  while (cd(t)); a3L-q>h  
  return   0 ; 3sp-0tUE  
} B_* Ayk  
} ; 3~?m?vj|Y  
n?"("Fiw  
*t_Q5&3L+U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pA6A*~QE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QW_BT ^d"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 49YN@ PXC  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 C8D`:k  
下面就是产生这个functor的类: -_= m j  
g([M hf#  
Re*_Dt=r  
template < typename Actor > k; >Vh'=X  
class do_while_actor Kl<NAv%j  
  { }b]eiPWN  
Actor act; jZ''0Lclpc  
public : i&{%} ==7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A9MTAm{  
3i~X`@$k>  
template < typename Cond > b@O{eQB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 28vQ  
} ; ;SX~u*`R  
zbgGK7  
u<4bOJn({  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GJ F &id  
最后,是那个do_ RFX{]bQp9  
!(gSXe)*  
O{ 0it6  
class do_while_invoker e^;%w#tEqI  
  { P3nBxw"  
public : rA E5.Q!u  
template < typename Actor > AH_qZTv0{Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '8[; m_S  
  { Tgh?=]H  
  return do_while_actor < Actor > (act); -hc8IS  
} v0?SN>fZ  
} do_; vmh>|N4a7  
3gnO)"$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RC?vU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nLx|$=W  
最后来说说怎么处理break和continue 6OoOkNWF  
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。 6b9J3~d\E  
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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