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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )SQ*"X4"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L+LxS|S+M  
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, b Gq0k&  
gP"p7\ (  
)X@Obg  
C9E l {f  
  class filler _P 0,UgZz  
  { F, Y@  
public : +Mc kR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vpcHJ^19  
} ; wUWSW<  
.281;] =  
P*oKcq1R  
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: j}uFp|df<  
,B%M P<Rz1  
GE]fBg  
Bj09?#~[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &sR=N60n  
e:hkWcV  
<MZ$baK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Xt~`EN  
4o8uWS{`  
5W"nn  
mA}-hR%  
二. 战前分析 Q}FDu,  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 i/9QOw~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )W95)]  
 Q];gC{I  
MzT#1~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,C2qP3yg  
  /* --------------------------------------------- */ "u5Hm ^H  
vector < int *> vp( 10 ); }$!bD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4J0{$Xuu 0  
/* --------------------------------------------- */ mE(EyB<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y$b4Ga9j  
/* --------------------------------------------- */ ^ j;HYs_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9PjL 4A  
  /* --------------------------------------------- */ `<kHNcm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <8Ek-aNNt  
/* --------------------------------------------- */ ,oX48Wg_+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4b=hFwr[?  
CZRrb84  
x7K   
cE> K:3n  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^ AxU  
1._1, _2是什么? \bYuAE1q  
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。 ljVtFm<  
2._1 = 1是在做什么? *')BP;|V`  
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。 5QB] 2c^  
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。 vzJ69%E_  
e`k6YO  
hDJq:g wD  
三. 动工 {Md xIp[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zIt-mU  
c[E{9wp v  
#&0)kr66  
ZOc1 vj  
template < typename T > fiOc;d8  
class assignment J01w\#62pQ  
  { 7)$U>|=  
T value; J~KWn.  
public : x3=W{Fv@4  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^6[KzE#*  
template < typename T2 > $fhrGe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8v@6 &ras@  
} ; B3K!>lz  
1}#v<b$  
@?iLz7SPk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P7QOlTQI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n={} ='  
GY<ErS)2  
Mf7Q+_!  
&B^#? vmO  
  class holder )#k*K9[@  
  { J"QXu M  
public : _H}y7  
template < typename T > %])-+T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y[[f?rxz>  
  { 'EU{%\qM  
  return assignment < T > (t); j)ZvlRi,  
} CN8GeZ-G  
} ; ^@ s!"c  
:J]S+tQ)  
WsRG>w3"  
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: /_y%b.f^  
*%1:="W*|  
  static holder _1; jm&?;~>O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I2kqA5>)j  
JbpKstc;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -/|O*oZ  
而不用手动写一个函数对象。 I7TdBe-  
2Fi>nJ  
0/hX3h  
+*'  
四. 问题分析 ^_6%dKLK  
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。 ##d\|r  
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。 9UTWq7KJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [0.>:wT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W"Hjn/xSS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kwNXKn/   
y_J~n 9R  
五. 问题1:一致性 *bRer[7y  
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?| !iUdej^tx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b9ysxuUdS  
*}R5=r0  
struct holder 6-va;G9Fc  
  { hh}%Z=  
  // vLn<=.  
  template < typename T > XSt5s06TM  
T &   operator ()( const T & r) const mNN,}nHu  
  { ZiM#g1;  
  return (T & )r; $_ub.g|  
} '7o'u]  
} ; `%;n HQ"  
:,rD5a OQ  
这样的话assignment也必须相应改动: 4 q}1  
1<A+.W  
template < typename Left, typename Right > fHvQ9*T  
class assignment f/Km$#xOr  
  { jENarB^As  
Left l; cd{3JGg B  
Right r; 8yz A W&q  
public : GDw4=0u-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )|,-l^lC  
template < typename T2 > zYpIG8"o5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o O%!P<D  
} ; G&:[G>iSm^  
}hyK/QUCoN  
同时,holder的operator=也需要改动: ac>}$Uw)  
b0X*+q   
template < typename T > y2>v'%]2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T~8` {^  
  { AbUU#C7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8OH<ppi  
} ASY uZ  
6CO>Tg:%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 KIn^,d0H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y$s}-O]/-  
L`FsK64@  
return l(rhs) = r; ^!k^=ST1J  
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。 -aG( Yx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /:"%m:-P  
Ek _k_!  
template < typename Tp > X +;Q=  
class constant_t Noz+\O\  
  { /' L20aN2  
  const Tp t; [?Y u3E\  
public : asP>(Li  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qTC`[l  
template < typename T > G+4a%?JH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0K>rc1dy  
  { 9F0B-aZ  
  return t; n4YEu\*  
} C yC<{D+  
} ; FMY r6/I  
oV ?tp4&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~cSC-|$^&  
下面就可以修改holder的operator=了 %r6LU<;1@  
9UOx~Ty  
template < typename T > 1j o.d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Oz^+;P1  
  { w$A*|^w1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8"wA8l.  
} "A__z|sQ  
SAs'u"EB  
同时也要修改assignment的operator() +;#hED; 8  
o]n5pZ\\W<  
template < typename T2 > ,8o]XFOr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R8EDJ2u#  
现在代码看起来就很一致了。 gv `jeN  
",E6)r  
六. 问题2:链式操作 }llzO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pX6T7  
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。 d(, -13  
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。 ig; ~ T  
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。 aO "JT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6BW-AZc  
rd]HoFE  
template < typename T > r!Eo8C  
struct result_1 0VoC|,$U  
  { $>/J8iB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mfG|K@ODM-  
} ; dge58A)Q  
8(KsU,%d  
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: jR@-h"2*A  
1|/2%IDUI  
template < typename T > WSDNTfpI  
struct   ref _<;#=l  
  { wVE"nN#  
typedef T & reference; ksDG8^9>]  
} ; "$0f.FO:i  
template < typename T > ( 4ow0}1  
struct   ref < T &> G2a fHL<  
  { Iay7Fkv  
typedef T & reference; GD[~4G  
} ;  t8GJ;  
z-7F,$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P%Q}R[Q  
VmBLNM?  
template < typename T > }E>2U/wpXY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &o4L;A#&  
  { _I{&5V~z  
  return l(t) = r(t); b% $S6.  
} 4 CX*,7LZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,)]ZD H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \`>Y   
l*'8B)vN2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Z|8f7@k{|+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?N11R?8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;i:Uoyi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (Egykh>  
最后的布局是: / 6gRoQ%j  
                Add -2 tZ  
              /   \ apY m,_  
            Divide   5 u8o7J(aQsR  
            /   \ 3M1(an\nW  
          _1     3 b17p; wS  
似乎一切都解决了?不。 "a,Tc2xk  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @Zq,mPaR$  
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。 _LK>3S qd  
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: }=f}@JlFB  
<V6#)^Or  
template < typename Right > JH)&Ca>S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r4D66tF  
Right & rt) const ni%^w(J3Q  
  { ;"Ot\:0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ K@~4!  
} pY8+;w EI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <mm}IdH  
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。 "X]u fZ7  
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。 //LXbP3/  
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。 ;V@} oD+  
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。 `gss(o1}  
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? { @-Q1  
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: /$9/,5|EA  
.}Zmqz[  
template < class Action > `Z@wWs  
class picker : public Action ,E>VYkoA  
  { G^2"\4R]p  
public : zG @!(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G&uj}rj  
  // all the operator overloaded /`s^.Xh  
} ; Nc"h8p?  
;<&s _C3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Tu6he8Q-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3_ zI$Z  
} KMdfA  
template < typename Right > j|[s?YJl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zJ9,iJyuD  
  { D 'u+3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O'wN4qb=F  
} -%t0'cKn,  
n[iil$VKh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5;|9bWH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1qQgAhoY  
rg'? ?rq  
template < typename T >   struct picker_maker 6&u,.  
  { 9CN / v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `8y &  
} ; k~vmHb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gg;#U`  
  { F2:7UNy,  
typedef picker < T > result; 3p^WTQ>(  
} ; ?%LD1 <ya  
J]~fv9~P  
下面总的结构就有了: C$(t`G  
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。 6*LU+U=`  
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。 M,#t7~t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3>jz3>v@  
至此链式操作完美实现。 dT|z)-Z`  
NeK:[Q@je  
i#-Jl7V[a  
七. 问题3 f0[xMn0Tu  
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。 ,F *e^#>  
ebao7r5@  
template < typename T1, typename T2 > RB\WttI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W*s`1O>  
  { X,q= JS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6F(yH4  
} 7"[lWC!As5  
m9q%l_  
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: vc!S{4bN  
Wh<lmC50(  
template < typename T1, typename T2 > +(/Z=4;,[  
struct result_2 1a)_Lko  
  { 57j:Lw~   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O.4"h4{'  
} ; lGM3?AN  
BT#>b@Xub  
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? pUwX cy<n  
这个差事就留给了holder自己。 ^Qr P.l#pZ  
    cPN7^*  
EjF}yuq[  
template < int Order > CVUJ(D&Q  
class holder; 5m bs0GL  
template <> Eyn3Vv?v  
class holder < 1 > ~::R+Lh(  
  { /9yiMmr5W  
public : Sx~_p3_5U  
template < typename T > C= m Y  
  struct result_1 vV'^HD^v  
  { iwVra"y  
  typedef T & result; K;97/"  
} ; $e;!nI;z  
template < typename T1, typename T2 > *.+>ur?t  
  struct result_2 -'0AV,{Z  
  { Mu( Y6  
  typedef T1 & result; FlgB-qR]<n  
} ; QbNv+Eu5  
template < typename T > jQr~@15J#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $XI<s$P%(%  
  { PRLV1o1#  
  return (T & )r; !'gz&3B~h  
} <s2l*mc  
template < typename T1, typename T2 > =;a4 Dp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y5NbY02E  
  { TZP{=v<  
  return (T1 & )r1; ?dmMGm0T9  
} \}Wkj~IX  
} ; '|/_='  
X or ,}. w  
template <> %zD-gw>  
class holder < 2 > Gzfb|9 ,q  
  { R] [M_ r  
public : hHg g H4T  
template < typename T > &59#$LyH`%  
  struct result_1 [.I,B tY+  
  { WV@Tm$ r  
  typedef T & result; $`Xx5 Ts7  
} ; '-S&i{H  
template < typename T1, typename T2 > ?.A|Fy^  
  struct result_2 c6uKK h>  
  { }F`Tp8/&j  
  typedef T2 & result; 6C0_. =7#  
} ; oto od  
template < typename T > ?xo,)``  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oU@ljSD  
  { _%2Umy|  
  return (T & )r; pzax~Vp  
} 7qUtsDK  
template < typename T1, typename T2 > ,%'0e /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vg.%.~!9  
  { GufP[|7b-  
  return (T2 & )r2; R>U<8z"i  
} t(Zs*c(  
} ; &+j^{a  
L@4zuzmlb  
9aU:[]w  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {e%abr_B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3uw7 J5x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^'fKey`  
oGVSy`ku  
return l(i, j) = r(i, j); cO RMR!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H|)1T-%  
-n *>zGc  
  return ( int & )i; :]^P ^khK  
  return ( int & )j; u,akEvH~a  
最后执行i = j; # VV.[ N  
可见,参数被正确的选择了。 %7evPiNB  
?Bzi#Z  
tv OAN|+F  
@."o:K  
rc$!$~|I3Z  
八. 中期总结 6}T%m?/}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W #L"5pRg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AMd)d^;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `zp2;]W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MH.,s@  
bX H^Bm  
[/Z'OV"tU  
yOK])&c  
M#cr*%  
l>UUaf|O  
九. 简化 GeaDaYh#T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 NoO+xLHw8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S8OVG4-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DjzUH{6O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 daIL> c"  
  +-*/&|^等 ?GNF=#=M  
2. 返回引用。 G\+nWvV7  
  =,各种复合赋值等 +w.Kv ;  
3. 返回固定类型。 _qeuVi=A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ij(4)=  
4. 原样返回。 GWInN8.5  
  operator, ZGpTw[5ql  
5. 返回解引用的类型。 @pG lWw9*  
  operator*(单目) uT}TSwgp  
6. 返回地址。 T#n1@FgC  
  operator&(单目) q83~j `ZJ$  
7. 下表访问返回类型。 GD[ou.C}k  
  operator[] *sB-scD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fHd!/%iG  
  operator<<和operator>> F>QT|  
`f+8WPJPZ  
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。 d BMe`hM)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eq~c  
)6>|bmpU  
template < typename Left > a*':W%7  
struct value_return K@P`_yxN  
  { EotwUT|  
template < typename T > 8F^,8kIR  
  struct result_1 2d2@J{  
  { [9O~$! <%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E,LYS"%_  
} ; ZJ9Jf2 c  
ls24ccOs  
template < typename T1, typename T2 > l^!A  
  struct result_2 -#wVtXaSc  
  { Yxd{&47  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'dc+M9u)_q  
} ; e[QxFg0E  
} ; )4~sQ^}  
r)p2'+}pV  
28R>>C=R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7<:Wq=e!r  
3_MS'&M  
下面我们来剥离functor中的operator() '}Wu3X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P-+M,>vNy[  
ZSXRzH~0  
return l(t) op r(t) )@,90Vhh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1/2V.:bg  
return op l(t) z]c,} Q  
return op l(t1, t2) Q)Iv_N/  
return l(t) op icPp8EwH  
return l(t1, t2) op /c@*eU  
return l(t)[r(t)] )[^y t0%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] abo>_"9-  
~`2&'8  
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: u`Z0{d  
单目: return f(l(t), r(t)); {^cF(7p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I f3{E  
双目: return f(l(t)); PZuq'^p  
return f(l(t1, t2)); !ww:O|0  
下面就是f的实现,以operator/为例 c6,s+^^  
l Io9,Ke  
struct meta_divide A<SOT>m]  
  { d1V^2Hb?  
template < typename T1, typename T2 > oWp}O?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kS+r"e .TM  
  { ({%oi h  
  return t1 / t2; zb;(?!Bd#  
} s:+HRJD|  
} ; pw,O"6J*  
X,TTM,1w  
这个工作可以让宏来做: O3kg  
U g}8y8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !/Iq{2LX  
template < typename T1, typename T2 > \ 0]T.Lh$3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rQ~\~g[tP  
以后可以直接用 JF~1' "_f:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c62dorDqy  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "1XXE3^^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VG_uxKY  
qoC]#M$oo#  
+yf(Rs)!  
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 GilQtd3\  
A~Z6jK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >4n+PXRXX  
class unary_op : public Rettype zL:&Q<  
  { ZV'$k\  
    Left l; lWx  
public : T'ED$}N>~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;n`R\NO9  
4q>7OB:e  
template < typename T > (O\U /daB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f64(a\Rw!^  
      { d_Q*$Iz)3  
      return FuncType::execute(l(t)); #z ON_[+s9  
    } 0QMTIAW6h  
d<Ggw#}:m  
    template < typename T1, typename T2 > 0A;" V'i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X E|B)Q(  
      { Zg V~W#t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &v^!y=Bt  
    } ?X\3&Ujy$  
} ; r&}(9Cq&"y  
U1ZIuDg'E  
KH7VR^;mk  
同样还可以申明一个binary_op {?E<](+0  
E {tx/$f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g;pR^D'M5C  
class binary_op : public Rettype jY7=mAd  
  { B:4Ka]{YO  
    Left l; d1v<DU>M  
Right r; L}'Yd'  
public : &&=[Ivv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qG<7hr@x]  
,7GWB:Sk  
template < typename T > sI_7U^"[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eGm:)   
      { ]' Y|N l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N]NF\7(  
    } ! Tx&vtq  
TZ[Zm  
    template < typename T1, typename T2 > +nZUL*Ut/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Uk>?XAr  
      { i AdGgK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X) V7bVW  
    } [4sEVu}  
} ; HPrq1QpK  
q\%cFB}  
<aJ $lseG  
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 AS)UJ/lC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E<tK4?i"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e}'gvm  
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。 )qL&%xz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  qve ./  
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。。。 H`~;|6}]n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $B;_Jo\|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NzQ9Z1Mxy  
下面是修改过的unary_op : [q0S@  
'OwyyPBF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +#2)kg 9_  
class unary_op Z$ p0&~   
  { LxLy+yC#p  
Left l; !\FkG8  
  X'f.Q  
public : Q8T`wd$D#  
3 iRA$C-p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "13 "`!m  
-(i(02PX  
template < typename T > #2RiLht  
  struct result_1 /kgeV4]zR  
  { hfqqQ!,l!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :_ROJ  
} ; ?+~cA^-3T  
O}Hf62"  
template < typename T1, typename T2 > fH\X  
  struct result_2 fmfTSN(Q~`  
  { pd3,pQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y4E/?37j  
} ; > @_im6  
+vW)vS[  
template < typename T1, typename T2 > V8WFQdXc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g:7,~}_}^  
  { 7ER|'j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?^i1_v7 Bi  
} "T2"]u<52  
L[g0&b%%-  
template < typename T > *>NX%by)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]0c+/ \b&  
  { |F[=b'?  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'm3t|:nMU  
} X T[zj <&_  
)?=YT  
} ; `Out(Hn  
IvHh4DU3Z  
=-KMb`xT  
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  foRD{Hx  
好啦,现在才真正完美了。 a(IY\q[Wh  
现在在picker里面就可以这么添加了: *T`-|H*6@  
SJ?6{2^  
template < typename Right > #>[a{<;Kn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DC+b=IOz  
  { 7 <9yH:1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D}3T|N  
} {2&m`D bm  
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。 fB1TFtAh  
$P z`$~  
,CvG 20>  
<eN_1NTH_  
oVvc?P  
十. bind ~]HN9R^&  
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。 5| B(\wqG  
先来分析一下一段例子 5|QzU|gPn  
Z[Qza13lo  
 YZc>dE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y [#pC<^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  =<}<Ny  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \OILWQ[/  
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`G/=/GZ  
我们来写个简单的。 =,y |00l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 80b;I|-T,  
对于函数对象类的版本: \1"'E@+  
O.`Jl%  
template < typename Func > #[{3} %b  
struct functor_trait N_eX/ux  
  { VU`OO$,W  
typedef typename Func::result_type result_type; oA] KE"T  
} ; $ _j[2EU  
对于无参数函数的版本: h4|i%,f  
rxn Frx  
template < typename Ret > Ub1hHA*)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %`MQmXgM  
  { #Z+i~t{e(  
typedef Ret result_type; fhPkEvJ  
} ; /X"/ha!=&D  
对于单参数函数的版本: 7?j;7.i s(  
IU FH:w]  
template < typename Ret, typename V1 > M<O{O}t<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > , DdB^Ig<r  
  { %nN `|\  
typedef Ret result_type; 5r~# 0Zf*  
} ; 5 @U<I  
对于双参数函数的版本: F{06 _T  
`?T#Hl>j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l^GP3S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ca i <,3H  
  { <+MyZM(z>  
typedef Ret result_type; ]i(-I <`  
} ; 8Jf.ECQT  
等等。。。 9. 'h^#C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j /=i Mq  
&Z(K6U#.  
template < typename Func > **9x?s  
struct func_return F+R?a+e  
  { ^;!0j9"* :  
template < typename T > $mf u:tbP  
  struct result_1 ,.eWQK~  
  { 1b=lpw 1}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oSiMpQu08  
} ; |4$M]Mf0  
b@RHc!,>jV  
template < typename T1, typename T2 > `&\Q +W  
  struct result_2 theZ]5_C  
  { ahx>q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JB!:JML  
} ; sn7AR88M;  
} ; |*Z$E$k:  
Lg8nj< TF  
*I}`dC[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'iLpE7  
4tL<q_  
template < typename Func, typename aPicker > ~ wg:!VWA)  
class binder_1 X%yO5c\l2  
  { ]7-&V-Ct*  
Func fn; Qt_dEl  
aPicker pk; coYij  
public : :0Z^uuk`gq  
?X@fKAj  
template < typename T > ;iDPn2?6?x  
  struct result_1 N0hE4t  
  { fXrXV~'8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d%l{V6  
} ; ^u 3V E  
f0Bto/,>~  
template < typename T1, typename T2 > LU!dN"[k  
  struct result_2 h-iJlm  
  { rG,5[/l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3u%{dGa  
} ; z-M3  
9x,RvWTb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]Q[p@gLd  
jzU.Bu.  
template < typename T > ~?B;!Csk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'SQG>F Uy  
  { ,{\Bze1fn  
  return fn(pk(t)); t_mIOm)S%  
} '_|h6<.k[  
template < typename T1, typename T2 >  XL7h}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lu Q~YjH  
  { Mq';S^  
  return fn(pk(t1, t2)); cuOvN"nuNj  
} %Uz(Vd#K  
} ; bn |zl!Pq  
oK 6(HF'&  
f/CuE%7BR  
一目了然不是么? 4CGPO c  
最后实现bind ^eW}XRI  
J\ e+}{  
$9?cP`hmi  
template < typename Func, typename aPicker > 5`f@>r?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &89 oO@5  
  { 0uBl>A7qhn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2NB L}x  
} i<pk6rO1  
)BRKZQN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eh"3NRrN  
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。 |_u aS  
\U@rg4  
十一. phoenix ?-1r$31p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &=4(l|wcg  
LM2TZ   
for_each(v.begin(), v.end(), RT%pDym\  
( sXNb}gJ  
do_ CbN!1E6).  
[ *Q1~S]g  
  cout << _1 <<   " , " ]9\!;Bz^J  
] P./VmY'  
.while_( -- _1), c6Y\n%d&  
cout << var( " \n " ) W_0>y9?  
) :d ~|jS  
); 6oui]$pH  
u,3#M ~  
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: ^iQn'++Q  
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 t(="h6i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aF7nvu*N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ak:c rrkx  
7'OtruJ   
 ,m,)I  
template < typename Cond, typename Actor > q4V7  
class do_while s: 3z'4oX  
  {  6m6zA/  
Cond cd; <8,cuX\  
Actor act; I*VCpaA  
public : g[w,!F  
template < typename T > `U2DkY&n  
  struct result_1 -j&Tc` j_  
  { umdG(osR  
  typedef int result_type; 5+fLeC;  
} ; s`#(   
Q[#vTB$f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7w3CXY  
s@fTj$h  
template < typename T > Wa?; ^T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Y{k7^G}A  
  { IEyL];K  
  do UUMtyf  
    { >CkjUZu]&  
  act(t); J!DF^fLe  
  } DS<  }@  
  while (cd(t)); Ux+Q  
  return   0 ; I2H6y"p N  
} ncx(pp  
} ; T 6~_Q}6  
T7f ${  
A=kH%0s2p@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hS9;k9w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9aJ%`i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8iekEG$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。 VM0j`bs'K*  
下面就是产生这个functor的类: gkHNRAL  
cCR+D.F  
mXXt'_"  
template < typename Actor > k#5}\w!  
class do_while_actor c5mZG7-  
  { U"50_O  
Actor act; +d|mR9^([  
public : asC_$tsMe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +CI1V>6^  
F-*2LMe  
template < typename Cond > ?ByM[E$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xz:J  
} ; y_.!!@,  
QFIL)'K  
+Y+Y6Ac[}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ){Ob,LEU&  
最后,是那个do_ "kc/J*u-3  
M|] "W  
Ka`=WeJ|  
class do_while_invoker Yf[Qtmh]I  
  { M5x U9]B  
public : >fIk;6<{  
template < typename Actor > mJM _2Ab  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B7z -7&TE  
  { ,()0' h}n  
  return do_while_actor < Actor > (act); y1/o^d+@  
} r0m*5rd1  
} do_; @}:uu$OH  
]@Sj`J[fd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y7^{yS[,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  kQ   
最后来说说怎么处理break和continue Ldn8  
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。 'fL"txW  
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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