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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F<yy>Wf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cXk6e.Uz  
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, oNuPP5d[]  
E[jXUOu-  
Q(IJD4  
R%b*EBZ  
  class filler &r'{(O8$N  
  { k<YtoV  
public : 8ji^d1G,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v}F4R $  
} ; &gGs) $f[  
7_Ba3+9jpa  
(]3ERPn#y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Hs"% S  
NqJ<!q)  
ptV4s=G2  
_{6,.TN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~LawF_]6  
;RWW+x8IB  
8%o~4u3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lo+xo;Nd  
`E3:;|  
 2Vp>"  
X,RT<GNNb  
二. 战前分析 (TEo_BW|+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 87^:<\pp  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \npz .g^c_  
W\it+/  
;".z[l*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); klgv{_b  
  /* --------------------------------------------- */ n$.1Wk"  
vector < int *> vp( 10 ); gB]C&Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  6Xdtr  
/* --------------------------------------------- */  d?:`n 9`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r0F_;  
/* --------------------------------------------- */ RVc)") hQj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q0V^PDF  
  /* --------------------------------------------- */ 0jR){G9+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T>#TDMU#Fm  
/* --------------------------------------------- */ w$gS j/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); paW'R+Rck  
N0=-7wMk(Z  
EfKM*;A  
[O=W>l  
看了之后,我们可以思考一些问题: "A%MVym."  
1._1, _2是什么? 9;=q=O/  
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。 U r^YG4(  
2._1 = 1是在做什么? C/F@ ]_y  
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。 L)q`D2|'  
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。 Uh|TDuM  
]{YN{  
! L4dUMo  
三. 动工 B-!guf rnY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y0,Ft/D  
qh%i5Mu  
gf+o1\5t@  
lZ}P{d'f.  
template < typename T > ~\2;i]|  
class assignment 8{oZi]ob  
  { p` $fTgm  
T value; 1{^CfamF  
public : +<&E3Or  
assignment( const T & v) : value(v) {} (FuEd11R  
template < typename T2 > {`a(Tl8V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8Bq-0=E  
} ; 8+9\7*  
TZe+<~4*i%  
wY/bA}%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JlUb0{8PE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vyE{WkZxR  
5\WUoSgy  
D>P;Izb  
0}B?sNr  
  class holder ?fV?|ZGZI  
  { {o( * f  
public : iecWa:('  
template < typename T > /^Y[*5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GjEqU;XBi  
  {  012Lwd  
  return assignment < T > (t); 6;gLwOeOHY  
}  m;c3Z-  
} ; 6Z Xu,ks}  
x.ba|:5  
l_6eI  
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: z?)He)d  
^CUSlnB\(  
  static holder _1; )#a7'Ba  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  7SaiS_{:  
WVOoHH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0Q7MM6  
而不用手动写一个函数对象。 ^}J<)}Q  
40u7fojg2  
"mR*7o$|  
%yfE7UPS]  
四. 问题分析 88+ =F XG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;= a_B1"9u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `%Q&</X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :5jexz."M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !.*iw k`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +Juh:1H  
6|5H=*)DH  
五. 问题1:一致性 `^x9(i/NE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| H'Nq#K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1 DqX:WM6  
o,1Dqg4P3  
struct holder 3 <9{v  
  { ET.dI.R8  
  // hCAZ{+`z  
  template < typename T > wN(&5rfS  
T &   operator ()( const T & r) const J'e]x[Y  
  { Z|I-BPyn  
  return (T & )r; DHv2&zH  
} ^^U%cuKg  
} ; !>3LGu,  
;}K62LSR  
这样的话assignment也必须相应改动: 6J\fF tB@V  
>La><.z~  
template < typename Left, typename Right > i'=2Y9S}  
class assignment ,5{$+  
  { q_sEw~~@!  
Left l; %m`zWg-  
Right r; lI6W$V\,  
public : &n>7Ir  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nR[^|CAR  
template < typename T2 > rEM#D]k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } at| \FOKj  
} ; H:Y&OZ  
[1SMg$@<  
同时,holder的operator=也需要改动: 2)9r'ai?a  
k"0;D-lTZ>  
template < typename T > <^c3}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m(_9<bc>  
  {  R%"K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vm,,u F  
} OhFW*v  
"(f`U.  
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。 oL-2qtv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 psUE!~9,  
nZ E)_  
return l(rhs) = r; %j5ywr:  
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。  to>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o2naVxetE  
Skxd<gv  
template < typename Tp > `N'V#)Pi  
class constant_t ,[l`zp  
  { TH:W#Ot  
  const Tp t; 59lj7  
public : sJU`u'w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qybxXK:  
template < typename T > ]iVLHVqz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /iG7MC\`  
  { WbcS: !0  
  return t; 4TZ cc|B5  
} 8:dQ._#v  
} ; [Y8S[YY  
q7_+}"i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (s&&>M]r_  
下面就可以修改holder的operator=了 ? JXa~.dA  
 #^0(  
template < typename T > g) 1X&>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !OAvD#  
  { %u!b& 5]e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !MV@) (.  
} v* ~3Z1  
suVmg-d  
同时也要修改assignment的operator() HID([Wk  
NBOCt)C;H  
template < typename T2 > ^RNOcM|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S|AjL Ng#  
现在代码看起来就很一致了。 O|'1B>X  
L l}yJ#3,  
六. 问题2:链式操作 K 1W].(-@4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b1-&v|L  
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。 v&;:^jJ8  
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。 D*2\{W/  
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。 G5Ykbw#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bRsTBp;R`I  
uM S*(L_  
template < typename T > sn{tra  
struct result_1 ?9xu{B>6  
  { ~x]9SXD%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MKg,!TELe  
} ; t'(1I|7  
7x k|+!  
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: /+[63=fl  
1@qgF  
template < typename T > +B"0{>n}F  
struct   ref ;rR/5d1!  
  { %!|O.xxRR  
typedef T & reference; Mvcfk$pA  
} ; ar ^i|`D  
template < typename T > Or+p%K}-7  
struct   ref < T &> s\3q!A?S3  
  { sWqM?2g  
typedef T & reference; cUk*C  
} ; >*1}1~uU`'  
qTmD '2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: | C+o;  
VR0=SE  
template < typename T > tef^ShF]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QG3&p<  
  { 5?u}#zO  
  return l(t) = r(t); {C3Y7<  
} NNkP\oh\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 KoBW}x9Jp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i.y)mcB4  
l=={pb  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3z8C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `I;F$`\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K5 KyG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iiC!|`k"  
最后的布局是: C9~~O~7x  
                Add #Dy?GB08  
              /   \ X#p Wyo~  
            Divide   5 l#qv 5f  
            /   \ ^@6q  
          _1     3 PK2~fJB  
似乎一切都解决了?不。 QP(BZJC  
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。 *?% k#S  
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。 u{e-G&]^;  
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: <48<86TP  
#x@eDnb_  
template < typename Right > 5M_Wj*a}7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l=m(mf?QBg  
Right & rt) const rf K8q'@  
  { Ol/N}M|3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nsuX*C7  
} xge7r3i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g@ith&*=h  
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。 [(mlv42"  
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。 3HC  
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。 CA s>AXbs  
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。 H=^K@Ti:  
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? <V&5P3)d9  
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: 'MxSd(T =  
Gc,_v3\  
template < class Action > K|r Lkl9  
class picker : public Action L ^`}J7r  
  { 1DJekiWf  
public : (p)!Mq "^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )A8v];.]3  
  // all the operator overloaded aaW]J mRb  
} ; ~$,qgf  
=H`Q~ Xx  
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。 ml!5:r>  
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: <[~,uR7  
F5T3E?_  
template < typename Right > {MBTP;{*~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }"s;\?a  
  {  #ToK$8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lS5ny  
} <i. a pBH  
{S.>BXX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {]N3f[w  
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。 L,_.$1d  
a[!%L d  
template < typename T >   struct picker_maker N"7]R[*  
  { t0E51Ic@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B4H!5b  
} ; g_.^O$}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t+Bf#:  
  { 8?FueAM'  
typedef picker < T > result; FY3IUG  
} ; ['qnn|  
 :$r ^_  
下面总的结构就有了: YA]5~ ZE\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2f:^S/.A  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 evuZY X@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BOVPKX  
至此链式操作完美实现。 6;b9swmh  
XP?rOOn  
6dqsFns}e  
七. 问题3 cntco@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 IVxWxM*N<  
s][24)99  
template < typename T1, typename T2 > X@A1#z+s0]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %eWqQ3{P]  
  { ){;02^tX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kL*0M<0 (  
} qdD)e$XW,  
L@Nu/(pB=  
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: LRb, VD:/Y  
4_?7&G0(  
template < typename T1, typename T2 > q OhO qV  
struct result_2 {p<Zbm.  
  { ( )T[$.(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  a*dQ _  
} ; oMH.u^b]fT  
^%T7.1'x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c,\i"=!$  
这个差事就留给了holder自己。 ^eq</5q D  
    :;]Oc  
P\2M[Gu(Q  
template < int Order > oA-:zz> wL  
class holder; #\rwLpC1u  
template <> u,. 3  
class holder < 1 > _"a=8a06G  
  { pJIv+  
public : 3(E $I5  
template < typename T > "f.Z}AbP  
  struct result_1 IZ,oM!Y  
  { |,C#:"z;  
  typedef T & result; m:QG}{<.h  
} ; r),PtI0X  
template < typename T1, typename T2 > sN=6gCau  
  struct result_2 NPnHH:\;  
  { %:v`EjRD0  
  typedef T1 & result; =qVP]  9  
} ; Y-!YhWsS  
template < typename T > :a[Ihqfg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LaFZ?7@|}  
  { 22hSove.  
  return (T & )r; V<Z'(UI  
} cR7wx 0Aj  
template < typename T1, typename T2 > 6=_~ 0PcY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PyC0Q\$%  
  { (?)7)5H  
  return (T1 & )r1; X@N$Z{  
} U\@A _ B  
} ; w*7|dZk{  
;U =q-tb  
template <> $m$;v<PSe  
class holder < 2 > vsB*rP=  
  { ;i uQ?MR3  
public : >pyj]y^3  
template < typename T > Njc%_&r  
  struct result_1 dhPKHrS  
  { ;r\(p|e  
  typedef T & result; NcS.49  
} ; w42OF7f  
template < typename T1, typename T2 > zk_Eb?mhwV  
  struct result_2 :Sg&0Wj+#j  
  { .>g1 $rj  
  typedef T2 & result; 6aO2:|:yP  
} ; +\ _{x/u1  
template < typename T > eP1nUy=T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5/><$06rq  
  { ^?"\?M1  
  return (T & )r; cV K7  
} 0rSIfYZa  
template < typename T1, typename T2 > \`.F\ Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |iYg >  
  { ,V] ]: eR  
  return (T2 & )r2; )>\}~s  
} Z$KLl((  
} ; -!M,75nU  
g:ErZ;[  
's?Ai2=#  
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> >。 Nt`b;X&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;#+0L$<t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G#`\(NW  
_cH@I?B  
return l(i, j) = r(i, j); b}9[s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }l0&a!C  
| $^;wP  
  return ( int & )i; U 5w:"x  
  return ( int & )j; LHCsk{3  
最后执行i = j; }ucIH@U{  
可见,参数被正确的选择了。 9-1#( Y6S  
VaZn{z  
*O$CaAr\s  
f|EUqu%E  
7v}x?I  
八. 中期总结 2RtHg_d_l  
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: '!h/B;*(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D87|q4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &-yGVx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &a)eJF]:!  
q0mOG^  
l;X|=eu'  
?9MVM~$  
10[Jl5+t  
FyL_xu\e  
九. 简化 8iQ[9  
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。 Cr/`keR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DC+wD Bp;  
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: SS|z*h Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;oO v/3  
  +-*/&|^等 }u{gR:lZ  
2. 返回引用。 yBe d kj  
  =,各种复合赋值等 we7c`1E  
3. 返回固定类型。 .aOnGp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {i~8 :  
4. 原样返回。 )vB2!H/  
  operator, y %8op:'  
5. 返回解引用的类型。 H5>hx {  
  operator*(单目) / jTT5  
6. 返回地址。 :6kjEI  
  operator&(单目) h~Q)Uy5N(D  
7. 下表访问返回类型。 t%1^Li  
  operator[] Vn=qV3OE]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 neF]=uCWnT  
  operator<<和operator>> *!e(A ]&  
<-Bx&Q  
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。 &<'n^n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a?5[k}\  
Z(0@1l`Z-`  
template < typename Left > .y5,x\Pq(  
struct value_return V_n<?9^4  
  { X26   
template < typename T > %bXtKhg5eJ  
  struct result_1 Mn:/1eY  
  { 7cg*|E@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -ZOBAG*  
} ; d^ ZMS~\*  
^}yg%+  
template < typename T1, typename T2 > g|<Sfp+;+  
  struct result_2 cTZ.}eLh  
  { ,38Eq`5&W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Tsb{25`+  
} ; 'fwU]Hm  
} ; &sVvWNO#2  
{Z;t ^:s#  
F9q8SA#"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7\ SUr9[  
BZK`O/  
下面我们来剥离functor中的operator() 4pz|1Hw7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }A$WO {2  
s Wjy6;  
return l(t) op r(t) ({}(qm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ewsKH\#  
return op l(t) nx":"LFI  
return op l(t1, t2) v0*N)eqDGd  
return l(t) op %!Q`e79g8  
return l(t1, t2) op N@o?b  
return l(t)[r(t)] xh@-g|+g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eBN)g^  
_#$9 y1bd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: bucR">_p  
单目: return f(l(t), r(t)); 7Ob*Yv=[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u8zbYd3  
双目: return f(l(t)); }}{!u0N},V  
return f(l(t1, t2)); %Tn#-  
下面就是f的实现,以operator/为例 2h30\/xkU  
?`?T7w|3 y  
struct meta_divide JMBK{JK>  
  { 5wtTP ;P  
template < typename T1, typename T2 > 1m<RwI3s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eKZ%2|+j!7  
  { 0Rxe~n1o  
  return t1 / t2; bJr[I  
} ug 7o>PX  
} ; XdEPbD-  
Vsq8H}K  
这个工作可以让宏来做: DmqX"x%P  
zRl~^~sY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DLPUqKL]  
template < typename T1, typename T2 > \ 8 }'|]JK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3. WF}8  
以后可以直接用 8U2dcx:G3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VU|dV\>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n_K~ vD  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) T>>YNaUL  
;a"q'5+Ne  
Nw J:!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 aiCFH_H4;L  
-l+P8:fL~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v"u^M-_  
class unary_op : public Rettype ][PzgzG  
  { ~o3Hdd_#}N  
    Left l; [jx0-3s:X  
public : }b3/b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1-SVCk -  
A!W0S  
template < typename T > d?idTcgs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m"tOe?  
      { `<\}FS`'  
      return FuncType::execute(l(t)); beY=g7|  
    } Ru!He,k7  
@pV5}N[]  
    template < typename T1, typename T2 > z(RL<N%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n ?[/ufl  
      { Zzua17  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &6 -k#r  
    } 4tA_YIv  
} ; 6" T['6:j  
D?jk$^p~m#  
p(SRjQt  
同样还可以申明一个binary_op kW3E =pr  
igf )Hb;5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ha>*?`?yI  
class binary_op : public Rettype $Byj}^;1  
  { iSRpfU  
    Left l; qKS;x@  
Right r; C z#Z<:  
public : T4e\0.If  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JF9yVE-  
pI+!92Z  
template < typename T > !X >=l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~iBgw&Y  
      { >>dm }X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {X]R-1>  
    } 9V uq,dv  
_gNz9$S  
    template < typename T1, typename T2 > 2U kK0ls  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;E2>Ovv  
      { YEu1#N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [t\B6XxT  
    } }n,Zl>T9  
} ; :!&;p  
qMBR *f  
Is<"OQ  
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 1&=0Wg0ig  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;.s l*q1A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f},oj4P\  
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。 ^he=)rBb?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >M!xiQX  
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。。。 _GQz!YA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jo +w>  
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) gxPx&Z6jF  
下面是修改过的unary_op O^>jdl!TZ  
_:n b&B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gm`}(;(A  
class unary_op TOF '2&H  
  { vh!v MB}}  
Left l; wu<])&F  
  k`HP "H  
public : bSwWszd~  
({0)@+V8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v <\A%  
" }gVAAvc7  
template < typename T > :yT-9Ze%q  
  struct result_1 $5`!Z%>/  
  { +Z2MIC|Ud  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3 vP(S IF  
} ; %m5Q"4O  
{MAQ/5  
template < typename T1, typename T2 > ;32#t[i b  
  struct result_2 Ax3W2s  
  { )Ag/Qep  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !;@_VWR  
} ; 9ILIEm:  
tHD  
template < typename T1, typename T2 > `;,Pb&W~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p_*M:P1Ma4  
  { YO{GU7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M_ 0zC1  
} 1xNVdI   
:R6bq!  
template < typename T > ^_I} x)i*@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M/D)".;  
  { B (/U3}w-  
  return OpClass::execute(lt(t)); pZZgIw}aS  
} L gmvKW|  
fa* Cpt:  
} ; >4m'tZ8  
-37a.  
a^qNJ?R !  
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 Y-piL8Xc  
好啦,现在才真正完美了。 6TWWl U^e  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5/[H+O1;  
u/b7Z`yX}  
template < typename Right > kID[#g'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q0?\]2eet9  
  { a~h:qpg c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bo"%0 ?3n  
} 5\mTr)\R  
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。 1:C:?ZC#c  
n6WY&1ZE~  
wCMQPt)VS  
+`mGK:>  
ymY1o$qWB}  
十. bind Mj>}zbpk /  
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。 Eu}b8c  
先来分析一下一段例子 3>ex5  
foF19_2 ,  
4!62/df  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Gz I~TWc+G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?)Nj c&G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 djQv[Vc {  
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。 ]e:/"   
我们来写个简单的。 E! /[gZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %OR|^M  
对于函数对象类的版本: $lIWd  
idc`p?XP  
template < typename Func > B@Co'DV[/]  
struct functor_trait \e=_ 2^v!_  
  { pD"vRbYF  
typedef typename Func::result_type result_type; f8 /'%$N  
} ; !9*c8bL D  
对于无参数函数的版本: snM Z0W  
P;ZU-G4@   
template < typename Ret > QB!~Wh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m8Vdb"0  
  { Y&H}xn  
typedef Ret result_type; 2N#$X'8  
} ; rj ]F87"  
对于单参数函数的版本: PupM/?57  
!"Yj|Nu6  
template < typename Ret, typename V1 > g]@ (E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iO /XhSD  
  { |LG4=j.l  
typedef Ret result_type; z@|dzvjl Q  
} ; 'z@0  
对于双参数函数的版本: Kr'f-{  
c'6g*%2k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'XQ`g CF=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <oKGD50#  
  { DDT_kK;  
typedef Ret result_type; xp'_%n~K@  
} ; NvE}eA#  
等等。。。 UEs7''6RM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %t=kdc0=_  
+i ?S  
template < typename Func > +=Jir1SLV  
struct func_return >% p{38  
  { !1T\cS#1%  
template < typename T > MfO:m[s  
  struct result_1 7`vEe 'qz  
  { CQ7{1,?2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G2 ]H6G$M  
} ; !J1rRPV  
_cTh#t ^  
template < typename T1, typename T2 > :Eh\NOc_O  
  struct result_2 onCKI,"  
  { *,C(\!b !?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7 J^rv9i4  
} ;  mvW%  
} ; w&$d* E  
rt3qdk5U  
# ?1Sm/5k`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [P zv4+  
}<@j'Ok}.  
template < typename Func, typename aPicker > 682Z}"I0  
class binder_1 eg<bi@C1|  
  { \}6;Kf}\  
Func fn; 3<=,1 cU  
aPicker pk; spU)]4P&  
public : 0tIS Xu-  
d\MLOXnLq;  
template < typename T > "xcX' F^  
  struct result_1 N#V.1<Y  
  { m^'uipa\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5Dp#u  
} ; =4uSFK_L  
AIb2k  
template < typename T1, typename T2 > xX3'bsN  
  struct result_2 ^ PI5L  
  { ~vLW.:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gM>t0)mGK  
} ; L!/\8-&$P  
4${jr\q]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~DO4,  
tMj;s^P1  
template < typename T > kK 8itO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s?8<50s  
  { 4=uhh  
  return fn(pk(t)); 64Lx -avf  
} MRU7W4W-~/  
template < typename T1, typename T2 > j R=s#Xz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^@P1 JNe  
  { I8oo~2Q w  
  return fn(pk(t1, t2)); a`Gx=8  
} 8eA+d5k\.  
} ; Vz14j_  
%1pYE Hn  
"~UUx"Y  
一目了然不是么? - (#I3h;I  
最后实现bind EM>}0V  
%h1N3\y9i(  
yx V:!gl  
template < typename Func, typename aPicker > IUR<.Y`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t+oJV+@  
  { &`b "a!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \xg]oKbn  
} Y`+=p@2O2o  
,mRyQS'F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bq/:Nd[y  
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。 7+./zN  
Vcd.mE(t%  
十一. phoenix $/Aj1j`"9+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L@=3dp!\Cu  
}@if6(0  
for_each(v.begin(), v.end(), Qf@I)4'  
( u3Gjg{-N7  
do_  $R<Me  
[ nRd)++  
  cout << _1 <<   " , " 4|A>b})H  
] 0$r^C6}f  
.while_( -- _1), FP[!BUOf"  
cout << var( " \n " ) k X {0y  
) \OlmF<~  
); ?UM*Xah  
keRE==(D  
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: Em[DHfu1Q  
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 fs/*V~@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VDTcR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KfF!{g f  
>u9Nz0?j  
tabT0  
template < typename Cond, typename Actor > P%K4[c W~  
class do_while Wg`R_>qQSm  
  { y qtKy  
Cond cd; J>d.dq>r  
Actor act; m%?V7-9!k  
public : @F(mi1QO  
template < typename T > X.`~>`8  
  struct result_1 !3T&4t  
  { fM^[7;]7e  
  typedef int result_type; #^+DL]*l  
} ; "RIZV  
fNGZo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <w3!!+oK"  
Z"unF9`"1  
template < typename T > g^zs,4pPU<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fhB}9i^]tg  
  { 0p89: I*0  
  do UA|u U5Q  
    { 1}~(Yj@f%  
  act(t); 4Qn$9D+?  
  } K98i[,rP  
  while (cd(t)); YKQr, Now  
  return   0 ; !A48TgAeE  
} ]qhPd_$?D'  
} ; ~/j\Z  
YJ$1N!rG  
1;VHM'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cX3lt5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ws4cF N9P?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f 2l{^E#h  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;;&}5jcV  
下面就是产生这个functor的类: -W>'^1cR  
F-6c_!  
\TU3rk&X  
template < typename Actor > y(K" -?  
class do_while_actor ~i 7^P9  
  { 0Won9P  
Actor act; 3G kv4,w<  
public : k5]j.V2f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R :B^  
qe5feky  
template < typename Cond > J=/5}u_gw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *2jK#9"MP  
} ; r&FDEBh  
Yw0[[N<SW  
Ewg:HX7<(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e1P"[|9>R  
最后,是那个do_ Ci rZ+o  
8_N]e'WUh  
K(aJi,e>  
class do_while_invoker L@fY$Rw  
  {  O#I1V K  
public : Sfdu`MQR  
template < typename Actor > R LD`O9#j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z(Jt~a3o  
  { n?V+dC=F}  
  return do_while_actor < Actor > (act); -lv)tHs<  
} K$d$m <  
} do_; hJPlq0C  
fDSv?crv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0]4(:(B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bJD;>"*  
最后来说说怎么处理break和continue ge8/``=  
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。 63A}TBC  
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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