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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3/@7$nV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Tc T%[h!  
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, SwV0q  
*y='0)[BD  
b{b2L.  
ow>^(>^~  
  class filler Ym8G=KA  
  { ZXFM_>y 5  
public : 506B =  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (XX6M[M8  
} ; U_wn/wcLS  
S}cpYjnH8  
jY(' ?3  
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: cuB~A8H#}  
w\:-lXw  
$ [by)  
B= jJ+R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0;#%KC,  
%kxq"=3  
Wr a W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nws '%MK)  
=%%\b_\L  
w9SPkPkYE  
Tu?+pz`h  
二. 战前分析 SWN i@  
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。 Nh^T,nv*l  
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 {W)Kz_  
4h@jJm  
E*:!G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1j`-lD  
  /* --------------------------------------------- */ Q&opnvN  
vector < int *> vp( 10 ); lQ<2Vw#Yl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +\fr3@Yc  
/* --------------------------------------------- */ =!*e; L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j#f+0  
/* --------------------------------------------- */ N/p9Ws  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0k@4;BYu  
  /* --------------------------------------------- */ &BY%<h0c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ryB^$Kh,,  
/* --------------------------------------------- */ d(3F:dbk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AE={P*g  
8V`NQS$  
9TIyY`2!  
,^pM]+NF|  
看了之后,我们可以思考一些问题: O#7ONQfBO  
1._1, _2是什么? Hzcy '  
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。 $3[IlQ?  
2._1 = 1是在做什么? n#uH^@#0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +iz5%Qe<f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5Q#;4  
Kfa7}f_  
Wb+^Ue  
三. 动工 y>Zvose  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e6z;;C@'G  
lM86 *g 'l  
K_{f6c<  
HJhPd#xCW  
template < typename T > jL(=<R(~y  
class assignment {>H#/I8si  
  { 6vbWe@#U/  
T value; (%}T\~`1z#  
public : 0#pjfc `:  
assignment( const T & v) : value(v) {} A[oLV"J6x5  
template < typename T2 > W$B&asO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *;"N kCf  
} ; |s-q+q{|  
}__g\?Yf  
!rZO~a0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |R8=yO%(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (~:k70V5  
T]Gxf"mK  
C)~YWx@v  
XKp.]c wP  
  class holder "u~l+aW0  
  { %jdV8D#Q  
public : >ygyPl ;1s  
template < typename T > r(h&=&T6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .;yy= Rj  
  { d)1)/Emyj  
  return assignment < T > (t); O<Qa1Ow7f  
}  7?-eR-  
} ; )z&0 g2Am  
(JH LWA H  
5LbU'5  
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: A%> Ir`I  
e4p:Zb:  
  static holder _1; h#'(i<5v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 / d=i 0E3  
r=Z#"68$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Rp4EB:*  
而不用手动写一个函数对象。 vo )pT  
4!p ~Mr[E  
)^7Y^u e  
sDT(3{)L7  
四. 问题分析 RIOR%~U  
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。 79U Th@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。 GenkYtS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vpcHJ^19  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wUWSW<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u 'DM?mV:-  
d af$`  
五. 问题1:一致性 -ZFeE[Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5JW+&XA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dya]^L}fL  
T=35?   
struct holder }ddwL  
  { xoF]r$sC8  
  // [SgWUP*  
  template < typename T > #qXE[%  
T &   operator ()( const T & r) const DnvJx!#R  
  { DE|r~TQ  
  return (T & )r; |};]^5s9  
} @P#uH5U  
} ; ";E Mu(IXb  
&f'\9lO  
这样的话assignment也必须相应改动: i#$9>X  
-FytkM^]6  
template < typename Left, typename Right > yn<H^c  
class assignment FL% GW:  
  { CnruaN@  
Left l; rLs)*A!  
Right r; Y^m2ealC  
public : Oe4 l` =2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0-pLCf  
template < typename T2 > N(>a-a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6NH.!}"G9  
} ; g66=3c9</6  
x^Tjs<#  
同时,holder的operator=也需要改动: [?x9NQ{  
WLW'.  
template < typename T > s|Ls  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hO(8v&ns3  
  { Mnyg:y*=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T0s7aw[zm  
} zqfv|3-!}  
DrLNY"Zq  
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。 }1]/dCv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @'L/]  
Os^sOOSY  
return l(rhs) = r; vzK*1R5  
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。 |7]7~ 6l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ou</{l/  
`fh^[Q|4n0  
template < typename Tp > -QjdL9\[c7  
class constant_t ,Q4U<`ds!  
  { pA)!40kz  
  const Tp t; {k] 2h4 &h  
public : Yh_H $uW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fiz2544  
template < typename T > .o91^jt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mbxJS_P  
  { s<gZB:~  
  return t; kK&tB  
} 7Ipt~K}  
} ; E*ybf'  
\]GO*]CaV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B!GpD@U  
下面就可以修改holder的operator=了 F{)YdqQ  
v1<gNb)`  
template < typename T > `bu3S }m7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Af1izS3  
  { yjs5=\@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J"QXu M  
} _H}y7  
L0uvRge  
同时也要修改assignment的operator() xEQ2iCeC  
'ah|cMRn  
template < typename T2 > H .)}|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~fw 6sY#  
现在代码看起来就很一致了。 HmKvu"3  
Yao>F--?  
六. 问题2:链式操作 5x?eu n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B+S &vV  
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。 5w"f.d'  
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。 ]\5@N7h  
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。 uMa: GDh7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .z&V!2zp  
m76**X  
template < typename T > 6g4CUP'Y  
struct result_1 #%z--xuJL  
  { #Z<pks2 y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5r"BavA  
} ; u\=gps/Z  
jC+>^=J(  
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: SjD,  
B%gk[!d}8  
template < typename T > ='u'/g$'&  
struct   ref 9UTWq7KJ  
  { [0.>:wT  
typedef T & reference; u{0+w\xH\  
} ; E{gu39D  
template < typename T > LqIMU4Ex  
struct   ref < T &> J0zudbP  
  { A Ntp7ad  
typedef T & reference; X<@ytHBv  
} ; 6 GX'&z  
N[X%tf\L]F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rg+28tlDn  
nR4L4tdS  
template < typename T > GjZ@f nF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VaC#9Tp2X  
  { "wL~E Si  
  return l(t) = r(t); A[J9v{bD  
} G~_5E]8  
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。 HVz-i{M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F48:mfj1r  
:p@H  
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 zMs]9o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g`)3m,\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ht+ng  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qY\zZ  
最后的布局是: (y|{^@  
                Add g0I<Fan  
              /   \ g! ~&PT)*  
            Divide   5 hY+3PNiI@  
            /   \ &b,.W; +  
          _1     3 C0/s/p'  
似乎一切都解决了?不。 Ht? u{\p@  
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。 udtsq"U_%  
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。 X5 lB],t"=  
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: SdC505m0*  
^k&zX!W  
template < typename Right > I9*o[Jp5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  z:9  
Right & rt) const k/AcXU%O+  
  { l2GMVAca  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L]B]~Tw  
} GJWC}$#T Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8(ny^]v|  
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。 L`FsK64@  
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。 ^!k^=ST1J  
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。 d|TRP,y  
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。 seY0"ym&e  
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? 2g-'.w  
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: Y?%MPaN:  
Lv,~Mf1|  
template < class Action > JfKhYRl  
class picker : public Action z/ T|  
  { 3Zg=ZnF  
public : S;NChu?8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WhE5u&`  
  // all the operator overloaded yGgHd=?  
} ; `}k!SqG  
9 pE)S^P  
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。 %8`zaa  
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: 95(c{ l/  
GiHJr1  
template < typename Right > ^i&Qr+v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;nLQ?eS\  
  { Z]$yuM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  Cih}  
} lnbw-IE!  
:d/Z&LXD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Fdd$Bl.&XS  
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。 8"wA8l.  
H(Mlf  
template < typename T >   struct picker_maker iJ42` 51  
  { tnqW!F~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hw_7N)}  
} ; ./kmI#gaV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y[q W>  
  { h 7kyz  
typedef picker < T > result; H;*:XLPF  
} ; !IoD";Oi  
}llzO  
下面总的结构就有了: pX6T7  
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。 d(, -13  
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。 ^]'p927  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *-Lnsi^7v  
至此链式操作完美实现。 ,qiS;2(  
&gF{<$$  
S) V uT0  
七. 问题3 @U;-5KYYi  
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。 v7O{8K+  
x0.&fCh%  
template < typename T1, typename T2 > &IT'%*Y:V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S7aSUt!  
  { Ul@ZCv+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~/3cQN^  
}  .^@+$}   
""D rf=]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1>a^Q  
tl;?/  
template < typename T1, typename T2 > rZGbU&ZM8  
struct result_2 BOL_kp"   
  { 3I:DL#f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K/Q;]+D  
} ; &>I8^i  
Aplqx vth  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? RfN5X}&A  
这个差事就留给了holder自己。 'ZT!a]4  
    sf\;|`}  
.%->   
template < int Order > NXeo&+F  
class holder; V$q%=Sip  
template <> U{>!`RN  
class holder < 1 > >ID 3oi  
  { 5`x9+XvoN  
public : UeHS4cW  
template < typename T > >z^T~@m7l  
  struct result_1 8H;TPa  
  { dUb(C1h  
  typedef T & result; L8bq3Q'p  
} ; pKEMp&geo  
template < typename T1, typename T2 > nkhM1y  
  struct result_2 \vQ_:-A  
  { ;i:Uoyi  
  typedef T1 & result; BC@"WlD  
} ; Crpk q/M  
template < typename T > ::TUSz2/2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cR@z^  
  { s ]QzNc  
  return (T & )r; i":-g"d  
} J\;~(: ~  
template < typename T1, typename T2 > M?nnpO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  .)cOu>  
  { iZSj T"l^  
  return (T1 & )r1; 2vWkAC;   
} MIR17%G  
} ; =PZs'K  
oAvJ"JH@i  
template <> oR-_=U^  
class holder < 2 > t9K.Jc0  
  { zv0RrF^  
public : 2tWUBt\,g  
template < typename T > H>DJ-lG(  
  struct result_1 N_gjOE`x5  
  { (Nik( Oyj"  
  typedef T & result; 40g&zU-  
} ; l}O`cC  
template < typename T1, typename T2 > yaX,s 4p  
  struct result_2 /$9/,5|EA  
  { .}Zmqz[  
  typedef T2 & result; `Z@wWs  
} ; ,E>VYkoA  
template < typename T > |(P>'fat-p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e#zGLxa  
  { S0 yPg9v  
  return (T & )r; J2 5>t^  
} (nE$};c<b2  
template < typename T1, typename T2 > wfZ 'T#1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ak_;GvC!  
  { U;jk+i  
  return (T2 & )r2; Sl$dXB@  
} pp{);  
} ; U-lN_?  
uq 6T|Zm  
T.1z<l""  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6=')*_~/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lA]u8+gXd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M1ayAXO  
sdO;vp^:b  
return l(i, j) = r(i, j); 6iC}%eU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2j"%}&  
6&u,.  
  return ( int & )i; 9CN / v  
  return ( int & )j; 9J|YP}%  
最后执行i = j; G2jEwi  
可见,参数被正确的选择了。 Gg;#U`  
KBJ|P^W5j  
P' J_:\  
@+{S-iD"  
uY;/3 ?k&  
八. 中期总结 _nRshTt`V&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M>]%Iu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \JyWKET::_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gai?LXM l}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #Se  
/=3g-$o{`  
Ha/\&Z(  
q7)$WXe2LM  
_ssHRbE  
NeK:[Q@je  
九. 简化 i#-Jl7V[a  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #dl8+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ow$#kQ&R O  
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: Tbwq_3f K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n >eIQaV  
  +-*/&|^等 +}Q4 g]M8  
2. 返回引用。 8n73MF  
  =,各种复合赋值等 #m M&CscE  
3. 返回固定类型。 oVhw2pKpM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4sJx_Qi  
4. 原样返回。 Y^!40XjrD  
  operator, \hq8/6=4s  
5. 返回解引用的类型。 \u/5&[;  
  operator*(单目) 5Px.G*  
6. 返回地址。 MkYem6  
  operator&(单目) z44uhRh  
7. 下表访问返回类型。 21WqLgT3 4  
  operator[] NrU -%!Aw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NV91{o(-7  
  operator<<和operator>> b1& {%.3[  
KYl^{F  
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。 P"]+6sm&es  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M"FAUqz`  
hZ#tB  
template < typename Left > ,U tw!]  
struct value_return CX:^]wY  
  { FQ87[| S  
template < typename T > JZtFt=>q  
  struct result_1 woT"9_tN  
  { 3@&H)fdp6a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q#778  
} ; pvM8PlYo]`  
y k5P/H)  
template < typename T1, typename T2 > y,r`8  
  struct result_2 ,,Db:4qfjD  
  { dyp] y$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mvL'l)  
} ; B>]5/!_4  
} ; z84W{! P  
h1kPsgzR  
N Hh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M!hby31  
$%E9^F  
下面我们来剥离functor中的operator() ,mX|TI<*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A8RT3OiXA  
(gf\VYM-7  
return l(t) op r(t) FEZ6X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KGWENX_U  
return op l(t) q%'ovX(dm  
return op l(t1, t2) B~aOs>1 S]  
return l(t) op \I'Zc]  
return l(t1, t2) op `kv$B3  
return l(t)[r(t)] IL=v[)en4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gzfb|9 ,q  
b(yO  
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: KALg6DZe:  
单目: return f(l(t), r(t)); Gu}x+hG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5HIpoj;\(  
双目: return f(l(t)); 6nfkZvn  
return f(l(t1, t2)); '?>eW 2d  
下面就是f的实现,以operator/为例 1h#k&r#*3  
qN0#=X  
struct meta_divide Y1'.m5E  
  { I>3]4mI*a  
template < typename T1, typename T2 > 4GfLS.Ip  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /SKr.S61e  
  { 'f}S ,i +q  
  return t1 / t2; ]p*) PpIl  
} :fYwFD( 9  
} ; _Ry.Wth  
6uXW`/lvX  
这个工作可以让宏来做: 0oJ^a^|  
7qUtsDK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,%'0e /  
template < typename T1, typename T2 > \ yUSB{DLpla  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u`'z~N4}  
以后可以直接用 }H#t( 9,U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #rpqt{m l  
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 :I'Ezxv|  
(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。。。) -Wn.@bz6B  
'*XNgvX  
QBw ZfX  
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 \l:g{GnoT  
0xxzhlKNL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A]+h<Y~}  
class unary_op : public Rettype ],YYFU}  
  { u#M)i30j  
    Left l; /kA19E4  
public : H/3Zdj 9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \zI&n &T  
DqMK[N,0  
template < typename T > q-G|@6O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P\mm8s`f  
      { 9i<-\w^$  
      return FuncType::execute(l(t)); _o?(t\B9{  
    } c9 uT`h  
a-E-hX2  
    template < typename T1, typename T2 > w~U`+2a3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rc$!$~|I3Z  
      { mVK9NK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v|I5Gz$qpa  
    } ~8m>DSs)D  
} ; KY`96~z  
xN m32~  
_0*>I1F~  
同样还可以申明一个binary_op hcgc =$^  
p},Fwbl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .G_3blE;  
class binary_op : public Rettype M#cr*%  
  { l>UUaf|O  
    Left l; dn\F!  
Right r; 0Mu8ZVI{  
public : o$ce1LO?|N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dw=Z_+J  
n6-Ic',;  
template < typename T > v7(|K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}{o2r@  
      { d `kM0C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gww^?j#  
    } vNt>ESPB  
=_=Z;#`cXk  
    template < typename T1, typename T2 > b_jZL'en  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @7s,| \  
      { &U~r}=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Gp3/<"Wy$  
    } _`_IUuj$E  
} ; !e'0jf-~  
KKjxg7{K  
B`B%:#  
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 XLmMK{gs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o~x39  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~'2r&?=\  
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。 bk wa{V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .W :  
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。。。 LBkcs4+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K@P`_yxN  
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) EotwUT|  
下面是修改过的unary_op e?| URW  
T]6c9_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V< vPFxC  
class unary_op 2]} Uov  
  { +&7Kk9^  
Left l; ,=Nw(GI  
  F[CT l3X  
public : o? i.v0@!K  
v] T(z L|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5 Y Q  
1_NG+H]x9  
template < typename T > Z|(c(H2  
  struct result_1 "Ug/ ',jkV  
  { D*cyFAF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,xYsH+ybA  
} ; S&3X~jD(1  
=~hsKBt*  
template < typename T1, typename T2 > rocB"0  
  struct result_2 (.,'}+1  
  { >HPvgR/#BY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {zz6XlKPj  
} ; lU $4NU wM  
FKox0Jmh=  
template < typename T1, typename T2 > g. ?*F#2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TH>?Gi) "  
  { o8'Mks  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V5O=iMP  
} ySQ-!fQnP  
fJWxJSdi  
template < typename T > K3rBl!7v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Ig+uDGk  
  { :4 j a@~  
  return OpClass::execute(lt(t)); [v0ri<sm  
} .%?- As  
H^D 3NuUC  
} ; TF=k(@9J?  
* -KJh_  
ypD<2z^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug z!s. 9  
好啦,现在才真正完美了。 +9zJlL^A%  
现在在picker里面就可以这么添加了: A<SOT>m]  
d1V^2Hb?  
template < typename Right > DD!MGf/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {N!E5*$Tr  
  { EmX>T>~#D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9zZ5Lr^21  
} 8QVE_ Eu  
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。 StU  4{  
mDQEXMD  
rGnI(m.  
|rHG%VnBH  
u>}w-  
十. bind U g}8y8  
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。 M3Khc#5S(  
先来分析一下一段例子 P +dA~2k  
Y=vVxVI\  
B;Xoa,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7fju  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t7w-TJvP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~u /aOd  
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。 &8<<!#ob  
我们来写个简单的。 yo\N[h7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: khU6*`lQ  
对于函数对象类的版本: 7/H^<%;y  
fJN*s  
template < typename Func > C.J`8@a]?  
struct functor_trait ~+O`9&  
  { m'cz5mcD  
typedef typename Func::result_type result_type; E X%6''ys  
} ; o84UFhm   
对于无参数函数的版本: 3CR@' qG-  
;,1=zhKU.  
template < typename Ret > lPM3}52Xu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pOC% oj  
  { f64(a\Rw!^  
typedef Ret result_type; M1oPOC\0.  
} ; $hkq>i \  
对于单参数函数的版本: 5D,.^a1 A  
z Yw;q3"  
template < typename Ret, typename V1 > @#RuSc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;LCTCt`  
  { `|$'g^eCL  
typedef Ret result_type; I2f?xJ2/Z  
} ; 7~_I=-  
对于双参数函数的版本: ^SZw`]  
G&q'#3ieC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CuH2E>wz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Btj#EoSI_  
  { HTmI1  
typedef Ret result_type; xfjd5J7'  
} ; gtiEhCF2W  
等等。。。 [r)e P({  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w|IjQ1{  
kv6Cp0uFg  
template < typename Func > 1y J5l,q  
struct func_return JVtQ ,oZ  
  { 6{q;1-8j+j  
template < typename T > y$X(S\W  
  struct result_1 R}8XRe  
  { ,`k _|//}=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r-}-C!  
} ; ohUdGO[/  
ui:=  
template < typename T1, typename T2 > C|MQ $~5:w  
  struct result_2 f`jc#f5+'  
  { ^$v3eKA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A /(lKq  
} ; aSC9&Nf;  
} ; G8nrdN-9  
"- 31'R-  
<a4 TO8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xg<Hxn,<M  
=pcF:D#+  
template < typename Func, typename aPicker > 7FLXx?nLY  
class binder_1 F>zl9Vi<  
  { ~e `Bq>  
Func fn; fmfTSN(Q~`  
aPicker pk; pd3,pQ  
public : Y4E/?37j  
$<nCXVqL,  
template < typename T > %@Oma  
  struct result_1 & $'z  
  { \8S ~c8Z~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '$G"[ljr  
} ; aZ Xmlq  
20b<68h$:  
template < typename T1, typename T2 > gn8 |/ev  
  struct result_2 Q8D&tJg  
  { 8'Z:ydj^,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k|vI<:'p,  
} ; iDoDwq!l_  
#*9-d/K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  7I=C+  
a,|?5j9,P  
template < typename T > ?m7:if+ y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /J3ZL[o?Q  
  { r X'*|]  
  return fn(pk(t)); JTU#vq:TY  
} vAb^]d   
template < typename T1, typename T2 > qJPT%r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YO+{,$  
  { 5O <>mCF  
  return fn(pk(t1, t2)); z'7[Tie  
} lDc-W =X=  
} ; fB1TFtAh  
KS}hU~  
^/U27B  
一目了然不是么? ke_ [  
最后实现bind `'I{U5;e  
]:(W_ qEA  
mYxyWB  
template < typename Func, typename aPicker > dq\FBwfe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6at1bQ$  
  { bWWXc[O2&(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %FZ2xyI.  
} {ZU1x C  
.zg8i_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \OILWQ[/  
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。 asJ!NvVG'  
'1?\/,em  
十一. phoenix <TGn=>u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t_z,>,BqJ  
h RC  
for_each(v.begin(), v.end(), h `}}  
( *&BnF\?m  
do_ V7d) S&*V  
[ Z@a9mFI?  
  cout << _1 <<   " , " \u,}vpp z  
] =Prb'8 W  
.while_( -- _1), p)aeH`;O  
cout << var( " \n " ) \Ig68dFf%  
) K5Q43 e1  
); {\H/y c|@  
54lu2gD'  
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: mw$r$C{  
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 7?j;7.i s(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IU FH:w]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N;Dp~(1 J1  
>F1kR\!  
dZ#&YG)?e  
template < typename Cond, typename Actor > {7u[1[L1  
class do_while j#r6b]k(Hv  
  { vo>d!rVCV  
Cond cd; `?T#Hl>j  
Actor act; 3@+b }9s8  
public : hu_ ^OlF  
template < typename T > }%b;vzkG5  
  struct result_1 ]i(-I <`  
  { 8Jf.ECQT  
  typedef int result_type; 9. 'h^#C  
} ; > fnh+M  
*IgE)N >  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} De7T s  
A?_=K  
template < typename T > ZkL8e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]]7 mlQ  
  { O[tvR:Nh  
  do Q!- 0xlx  
    { P-F)%T[  
  act(t); 3LDS Z1f  
  } A.<H>=Z# O  
  while (cd(t)); H]Hv;fcC  
  return   0 ; fjvN$NgVs  
} r/pH_@  
} ; Grs]d-xI  
mxor1P#|  
`E+Jnu,jC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QaUm1 i#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ? WJ> p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^` un'5Vk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 mc=LP>uoS  
下面就是产生这个functor的类: f#+el y  
EY*(Bw  
R1Sy9x .  
template < typename Actor > C{TA.\   
class do_while_actor hxce\OuU0h  
  { %ZHP2j %~  
Actor act;  "KcA  
public : n>@oBG)!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~l;[@jsw F  
f{SB1M   
template < typename Cond > )`^p%k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6'\6OsH  
} ; dJ"iEb|4  
hW{j\@R  
*s@Qtgu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rG,5[/l  
最后,是那个do_ z-M3  
9x,RvWTb  
]Q[p@gLd  
class do_while_invoker ss;R8:5  
  { 8~5cJPi6  
public : a0r"N[&  
template < typename Actor > ,{\Bze1fn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t_mIOm)S%  
  { ^vG8#A}]  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6e&>rq6C  
} >0Q|nCx  
} do_; N !TW!  
(O0Urm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2^?:&1:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v4@Z(M  
最后来说说怎么处理break和continue  }fp-5  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 cwGbSW$t  
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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