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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C~.\2D`zy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [;-;{ *{G  
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, h5aPRPUg  
gth_Sz5!#  
zt|1tU:  
tOk=m'aUK  
  class filler Abmi=]\bx  
  { )`W|J%w+  
public : MX!N?k#KhP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;<0~^,Xm  
} ; "9*MSsU  
`W1TqA  
c;yp}k]\  
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: $ 6r> Tc](  
&:g1*+  
l;aO"_E1m  
)N3/;U;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r t)[}+ox  
sUxEm}z  
+>u 8r&Jw.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QJx<1#  
#!yX2lR  
.p'McCV=  
[;D1O;c'W.  
二. 战前分析 W_/$H_04+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hQ L@q7tUr  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +zo\#8*0MF  
jzi^ OI7  
Yyw3+3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j#p3<V S4  
  /* --------------------------------------------- */ 23bTCp.d  
vector < int *> vp( 10 ); A~0yMww:$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k"/}9[6:U5  
/* --------------------------------------------- */ x @9rc,by  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fL'Ci;.;+  
/* --------------------------------------------- */ "18cD5-#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RR/?"d?&  
  /* --------------------------------------------- */ F 6+4Yy+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l[WX77bp=  
/* --------------------------------------------- */ :8+x&zn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A&-2f]L tl  
,^v_gc  
Ck/w:i@>?  
4VsttT  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'XYjo&w  
1._1, _2是什么? )7E7K%:b,  
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。 (CYQ>)a  
2._1 = 1是在做什么? E( *CEW.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。 v806f8  
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。 \vL{f;2J  
!L)|N<  
Kj4L PG  
三. 动工 vr kj4J f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i~4$V  
(ze9-!%  
K)n058PO  
Ogh,  
template < typename T > \K Kt& bKL  
class assignment bNvc@oo  
  { v//Drj  
T value; `'bu8JK  
public : 1u }2}c|  
assignment( const T & v) : value(v) {} uXG$YDKqC  
template < typename T2 > sbhUW>%.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C,<FV+r=^  
} ; uCWBM  
Je K0><  
8ux  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o7v9xm+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;_=dB[M  
zItGoJu  
%wJ?+D/  
nIUts?mB  
  class holder ,v9*|>4  
  { UH5A;SrTqR  
public : z<cPy)F]"  
template < typename T > yOk]RB<'r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vsB3n$2@u  
  {  @]V_%,  
  return assignment < T > (t); Orlf5 {P  
} Cv`dK=n>  
} ; Z?eedVV@  
0o 8V8 :  
6D*x5L-1o  
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: J b7^'P  
 y]ya.YG  
  static holder _1; *44E'Dxv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O%} hNTS"  
--7@rxv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5~i}!n  
而不用手动写一个函数对象。 3#`Sk`z<  
Te>m9Pav  
sA,2gbW  
PiNf;b^9  
四. 问题分析 =cx_3gCr{  
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。 lO1]P&@  
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。 TSRl@QVy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RAxp2uif  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J@4 Z+l9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v dU)  
vC^n_  
五. 问题1:一致性 qcBamf  
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?| *OY Nx4k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (Ii+}Mfp  
e{ZS"e`!  
struct holder ^8g<>, $  
  { ;![rwra  
  // iis}=i7|  
  template < typename T > :l {%H^;1  
T &   operator ()( const T & r) const Uee$5a>(  
  { _xo;[rEw8  
  return (T & )r; p,mKgL63  
} L5]uT`Twa  
} ; qI2&a$Zb$  
WG5)-;>q|  
这样的话assignment也必须相应改动: )6U^!95  
Xc G   
template < typename Left, typename Right > R)]+>M-.  
class assignment e1R<+`]  
  { {"*gX&;~  
Left l; (S63:q&g  
Right r; VzuU 0  
public : nS^,Sq\Ak  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QM=Y}   
template < typename T2 > '#612iZo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A+"'8%o9}  
} ; Es1T{<G|w  
&f/"ir[8i  
同时,holder的operator=也需要改动: U1=\ `)u;  
 |u^~Z-.  
template < typename T >  :LTjV"f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B5#>ieM*  
  { Y\9zjewc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?Pt*4NaT;  
} (ZD~Q_O-  
%/%TR@/  
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。 `_pVwa<@w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]/?$DNjCc  
xL!@$;J  
return l(rhs) = r; 7$JE+gL/7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {$_Gjv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  4{D^ 4G  
?; tz  
template < typename Tp > %VO>6iVn  
class constant_t A1aN<!ehB  
  { V6^=[s R  
  const Tp t; cx*$GaMk  
public : O _^Y*!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7,R ~2ss5z  
template < typename T > na] 9-~4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =O~Y6|  
  { <e$%m(]  
  return t; zQsW*)L  
} :gx]zxK  
} ; i [2bz+Z?  
:eR\0cn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eY'RDQa  
下面就可以修改holder的operator=了 'F^"+Xi  
#UqE %g`J  
template < typename T > 2;ac&j1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &MJ`rj[%  
  { J!5&Nc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #} `pj}tQ  
} n6#z{,W<3  
|DXi~  
同时也要修改assignment的operator() )3)fq:[  
9_J'P2e  
template < typename T2 > d@+u&xrd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X->` ~-aj  
现在代码看起来就很一致了。 dwUs[v   
.|2[! 7CXH  
六. 问题2:链式操作 z_nY>_L83*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IMHt#M`  
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。 X/A(8rvCr  
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。 Qa,$_ ,E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 k$ w#:Sx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O+ J0X*&x  
Q^Q6| n  
template < typename T > X "Q\MLy  
struct result_1 $&. rS.*  
  { c- "#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (6X{ &  
} ; .-.b:gdO(  
CWS]821;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  cjf_,x  
LTnbBh*mc  
template < typename T > G5!!^p~  
struct   ref }ZfdjF8N!  
  { U/>l>J5  
typedef T & reference; L [X "N  
} ; kC/An@J^#  
template < typename T > RtF!(gd  
struct   ref < T &> {6HgKI  
  { Fz@U\\94z  
typedef T & reference; )S|&3\  
} ; #++D|oE  
X="]q|Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GT-ONwVDq  
h%Uq  
template < typename T > (T =u_oe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MQl GEJ  
  { >xIb|Yp)&  
  return l(t) = r(t); *:Y9&s^6j  
} 256V xn  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 O5A]{ W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z#s-(wf  
rh6 e  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4+F@BxpB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t9&=; s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m%)S <L7 l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p+^K$w^Cs  
最后的布局是: hCB _g  
                Add X@%4N<  
              /   \ zTfl#%  
            Divide   5 DfVSG1g  
            /   \ N'I9J?e Q  
          _1     3 :qtg`zM/4  
似乎一切都解决了?不。 fs8C ^Ik>~  
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。 X9ec*x  
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。 5YQJNP  
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: lYy:A%yDT  
f:ep~5] G  
template < typename Right > j`_tb   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <E7y:%L[Go  
Right & rt) const F-2Q3+7$  
  { )wk9(|[o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0MN)Z(Sa  
} cp4~`X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kjOI7`DU  
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^d}eWP`I  
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。 r9~IR  
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。 z=qxZuFkDs  
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。 r z5@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? PH=O>a`a_O  
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: oX?~  
gg$:U  
template < class Action > *)Pb-c  
class picker : public Action VoNk.h"T  
  { /B5rWJ2AS  
public : NP$ D9#   
picker( const Action & act) : Action(act) {} $%5vJiuk  
  // all the operator overloaded fP{IW`t}]  
} ; bl4I4RB  
$A>]lLo0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g7Z3GUCGL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Hx ojxZwm  
@EUvx  
template < typename Right > ?nD]p!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QMwV6cA  
  { h{CyYsQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CA ,2&v"  
} P8GGN  
vJuL+'[i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  T_<:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p?x]|`M  
x^y&<tA  
template < typename T >   struct picker_maker -Vj112 fI  
  { c5t7X-LB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ] {=qdgJ  
} ; I<hMS6$<LE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,ydn]0SS  
  { Fc a_(jw  
typedef picker < T > result; gr4JaV  
} ; OdtS5:L  
q=+wQ[a<  
下面总的结构就有了: HLl"=m1/>  
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。 M|qJZ#{4>  
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。 Zu/1:8x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z xR  
至此链式操作完美实现。 zq]:.s  
8 %^W<.Y  
r& nE M6  
七. 问题3 g HKA:j`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。 kTo{W]9]  
Q6fPqEX=  
template < typename T1, typename T2 > KwhATYWQb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iLf* m~Q  
  { USbFUHdDc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v\Zq=,+  
} tdnd~WSR  
&dJ\}O[r  
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: -_BjzA|  
n;~6'f xe  
template < typename T1, typename T2 > ~{[,0,lWU  
struct result_2 Z+Ppd=||,  
  { qz|xow/ns@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qj,^"rp1:  
} ; sKDL=c;?j  
JO\KTWtjO  
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? zc!q a"4yM  
这个差事就留给了holder自己。 yz_xWx#9  
    jW]Fx:mQi  
P.O/ZW>g  
template < int Order > 0]l9x}  
class holder; 7OLchf  
template <> 8V+  
class holder < 1 > z A@w[.  
  { dt(Lp_&v  
public : {0Ej *%  
template < typename T > >RKepV(X7  
  struct result_1 ux>LciNq  
  { _kQOax{c/  
  typedef T & result; > `+lEob  
} ; qEnmms1  
template < typename T1, typename T2 > :A`jRe.  
  struct result_2 =}[m_rp&  
  { l7uEUMV  
  typedef T1 & result; yeN(_t2.  
} ; n$3w=9EX *  
template < typename T > 8PvO_Gz5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u1/q8'RW  
  { \D}$foHg  
  return (T & )r; 4 zipgw  
} n2&M?MGX  
template < typename T1, typename T2 > WmZ,c_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *5R91@xt  
  { c_syJ<  
  return (T1 & )r1; y?8V'.f|  
} LH>h]OTQF  
} ; KZwzQ"Hl  
yb'v*B ]  
template <> RBOhV/f  
class holder < 2 > kk+:y{0V  
  { [I%'\CI;  
public : HG[gJ7  
template < typename T > txy'7t  
  struct result_1 F1&7m )f$l  
  { #L xfE<^  
  typedef T & result; /{nZ I_v#  
} ; r }Nq"s<  
template < typename T1, typename T2 > >I9|N}I  
  struct result_2 q%wF=<W  
  { z. xRJ  
  typedef T2 & result; 1DM$FG_Z-  
} ; ^%Fn|U\u  
template < typename T > mcSZ1d~,(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gBE1a w;  
  { $lf\1)B~*  
  return (T & )r; cb9@ 0^-  
} ;($ 3,d8  
template < typename T1, typename T2 > t)b /c:ql  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6>- Gi  
  { zjwo"6c>  
  return (T2 & )r2; x DX_s:A  
} R5'_il  
} ; k1M?6TW&  
t: qPW<wc  
9XW[NY#)#  
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> >。 2Jn?'76`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f'B#h;`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0p!N'7N  
`;#I_R_K  
return l(i, j) = r(i, j); kl9<l*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1Yy*G-7}  
dF0:'y  
  return ( int & )i; Kw,ln<)2  
  return ( int & )j; 'K3%@,O  
最后执行i = j; {m 5R=22^  
可见,参数被正确的选择了。 LX iis)1  
? p^':@=  
Y# ?M%I%j  
v*EErQML8b  
_@ @"'  
八. 中期总结 cUM#|K#6  
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: Fj0h-7L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }}~ t! /x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z;[Z'_B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rj {D#5  
u"M^qRhD  
k0!D9tk  
*(]@T@yN  
wvg>SfV,e  
S:xG:[N@  
九. 简化 "=XRonQZ  
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。 -xc'P,`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "Yf?33UNZ  
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: Qv:J#uVw?O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m4kUA"n5  
  +-*/&|^等 ^tKJ}}  
2. 返回引用。 K9f7,/  
  =,各种复合赋值等 %TRH,-@3h  
3. 返回固定类型。 "Kt[jV;6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8??%H7~  
4. 原样返回。 qGc>+!y  
  operator, <=7^D  
5. 返回解引用的类型。 O8S"B6?$~'  
  operator*(单目) >l|dLyiae  
6. 返回地址。 OX/}j_8E^(  
  operator&(单目) $)Pmr1==  
7. 下表访问返回类型。 *`.4M)Ym~  
  operator[] 3ZU<u;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &y=~:1&f  
  operator<<和operator>> 7q,M2v;  
~`x<;Ts  
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。 a]|k w4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  <IL$8a  
)9JuQ_ R  
template < typename Left > +{S^A)  
struct value_return ce P1mO  
  { *ocbV`  
template < typename T > >VWH bo  
  struct result_1 #3act )m  
  { -QUvd1S40  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _fQBXG2  
} ; ;'J{ylRQ  
9oA.!4q  
template < typename T1, typename T2 > XDi[Iyj  
  struct result_2 '^Ce9r}  
  { $N1UEvC%Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f; 1C)  
} ; kKg%[zXS  
} ; g>*t"Rf:  
y*Wl(w3  
E-q*u(IW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m]NyEMYg  
l+1GA0'JP  
下面我们来剥离functor中的operator() |J#mgA}(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d^.fB+)A3  
(l3P<[[?  
return l(t) op r(t) sS|N.2*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \aG:l.IM0  
return op l(t) 4l*4w x""v  
return op l(t1, t2) W8 m*co  
return l(t) op L'Fy\K\  
return l(t1, t2) op A_WtmG_9  
return l(t)[r(t)] &u/T,jy`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zWh[U'6  
]o]*&[C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: cCH2=v4hU  
单目: return f(l(t), r(t)); pZ4]oK\*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); va/$dD9  
双目: return f(l(t)); Zu/}TS9bi  
return f(l(t1, t2)); 2!35Tj"RFE  
下面就是f的实现,以operator/为例 $xf{m9 8  
4W''j[Y/  
struct meta_divide *OQr:e<}  
  { G:2m)0bW  
template < typename T1, typename T2 > ;9hi2_luV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -v(.]`Wo&;  
  { &<E*W*b[  
  return t1 / t2; w&7-:."1i  
} 8f<[Bu ze  
} ; 058+_xX  
Gq/f|43}@O  
这个工作可以让宏来做: @ 0RB.-  
zU9G: jH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q7 Clr{&  
template < typename T1, typename T2 > \ C  +%&!Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zU'\r~c  
以后可以直接用 &&;ol}W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]' F{uDm[  
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 5Go&+|cvJ  
(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。。。) }bVWV0Aeim  
-PSI^%TR#  
Uaho.(_GP  
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 &ns !\!  
89@e &h*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {g>k-.  
class unary_op : public Rettype siHS@S  
  { Tej-mr3P  
    Left l; eswsxJ/!  
public : Jn>7MuG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `!j|Ym  
XACbDKyS  
template < typename T > <<da TQV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H3"[zg9L:a  
      { /QsFeH  
      return FuncType::execute(l(t)); ^ )Lh5   
    } Xh/i5}5 t  
,f4mFL0~N  
    template < typename T1, typename T2 > w`vJE!4B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iTt"Ik'  
      { wR?M2*ri  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o Ohm`7iy  
    } e4V4%Qw  
} ; AT:T%a:G?  
>69+e+|I  
$Wy7z^ t  
同样还可以申明一个binary_op an 3"y6.8  
NW`.RGLI<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xP.B,1\X  
class binary_op : public Rettype ,x?H]a)  
  { {g2cm'hD  
    Left l; IPU'M*|Q  
Right r; .-;K$'YG  
public : oVsj Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FKd5]am  
L)'JkX J  
template < typename T > u:pdY'`"#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "-4V48ci  
      { PnsQ[}.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oQC*d}_E}  
    } l[O!_bH  
2roPZj  
    template < typename T1, typename T2 > x+vNA J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h94SLj]  
      { OYJy;u3"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {_1^ GIIS  
    } Z1FO.[FV  
} ; zi23k=  
N7%+n*Z  
5r<%xanXW/  
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 "-y\F}TE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sq&*K9:z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U A T46  
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。 J'4{+Q_pa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K,[g<7X5  
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。。。 2*Uwp; 0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O`O{n_o^u  
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) aC>r5b#:  
下面是修改过的unary_op TRrO-  
.9Bimhc6K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0}qij  
class unary_op />XfK,c-  
  { Z&=K+P  
Left l; BBw`8!  
  L`YnrDZK  
public : =iRi 9r'l  
^Ois]#py  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GBvB0kC)c  
VuwBnQ.2k  
template < typename T > V-CPq  
  struct result_1 !W/Og 5n  
  { $Trkow%F]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =1lKcA[z  
} ; g/so3F%v .  
D5)qmu  
template < typename T1, typename T2 > x{u_kepv[k  
  struct result_2 ?L#C'Lz2+  
  { cD8.rRyD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q{!lLka  
} ;  M}}9  
3O<<XXar  
template < typename T1, typename T2 > qFW- ~T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^aDos9SyV  
  { ?rWqFM:hb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *9%<}z  
} VG+Yhm<SL  
E$/`7p8)  
template < typename T > 3=) /-l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z-uJ+SA  
  { zzuDI_,/  
  return OpClass::execute(lt(t)); B4R!V!Z*  
} 'g#Ml`cm  
fyx-VXu  
} ; TQ" [2cY  
AynWs5|z=  
|!dyk<}oIu  
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 '/SMqmi  
好啦,现在才真正完美了。 SxC$EQ gL  
现在在picker里面就可以这么添加了: $I-$X?  
ExI?UGT  
template < typename Right > 3j0/&ON  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P6S^wjk  
  { <(?ahO5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y<k-dbr  
} Gu~y/CE'  
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。 N2;T\xx,  
|A 7Yv  
:D-d`OyjG>  
Ka2U@fK"  
`8\pihww  
十. bind QY-P!JD  
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。 >Fz_]z   
先来分析一下一段例子 b`E0tZcJ  
B8Jev\_  
'rHkJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Iqe4O~)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %B3E9<9>U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  ;e()|  
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。 BkA>':bUr  
我们来写个简单的。 Uk-^n~y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jN 5Hku[?  
对于函数对象类的版本: tHXt*tzq  
dI-=0v-|  
template < typename Func > w48T?  
struct functor_trait q>r9ooN  
  { B c*Rn3i@  
typedef typename Func::result_type result_type; +KDB^{  
} ; :cG_aO kid  
对于无参数函数的版本: Q0,]Q ]_  
-a]oN:ERb  
template < typename Ret > 3w ?)H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c>!>D7:7  
  { >t'/(y  
typedef Ret result_type; ]0xbvJ8oK  
} ; `BMg\2Ud*  
对于单参数函数的版本: w@X<</`  
]XJpy-U  
template < typename Ret, typename V1 > jr*A1y*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '%V ;oJ"  
  { tn6\0_5n  
typedef Ret result_type; kxhvy,t  
} ; "X>Z!>  
对于双参数函数的版本: 0+;.T1?  
/81Ux@,(e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `9s5 *;Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rgB`< [:b  
  { KKa"Ba$g  
typedef Ret result_type; Bca\grA  
} ; 9,82Uta  
等等。。。 ??aOr*%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <QugV3e  
!a ~>;+  
template < typename Func > d'kQE_y2.  
struct func_return tu6c!o,@  
  { 7zVaj"N(  
template < typename T > Bg"b,&/^u  
  struct result_1 \UGs_5OT  
  { "xa<Q%hk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j?+FS`a!  
} ; 4bhm1Q  
st|$Fu  
template < typename T1, typename T2 > bh6Mh< +  
  struct result_2 NV9D;g$Y  
  { m!|u{<,R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6t *pV [  
} ; N/8qd_:8  
} ; 2 Nr j@q  
r{#od 7;  
ub{<m^|)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gr4Hh/V  
}7g\1l\  
template < typename Func, typename aPicker > P@lExF*D1:  
class binder_1 `T{{wty  
  { `w@fxv   
Func fn; )mB+#T<k-  
aPicker pk; hp%|n:.G  
public : 4M6o+WV  
dU3UCD+2y  
template < typename T > @mNf(&  
  struct result_1 /.aZXC$]  
  { v~?d7p {  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z\oq b) a  
} ; "7JO~T+v  
&tj0Z:  
template < typename T1, typename T2 > :w#Zs)N  
  struct result_2 vy,ER<  
  { 82YTd(yB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GW ?.b_6*  
} ; z(:0@5  
Ii?<Lz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TCX*$ac"  
*,%H1)Tj}  
template < typename T > q<@f3[A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zKx?cEpE  
  { KR^lmN  
  return fn(pk(t)); R KFz6t  
} "e69aAA,  
template < typename T1, typename T2 > XK`>#*"V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k*J}/HO  
  { 2rB$&>}T  
  return fn(pk(t1, t2)); TF} <,aR  
} `5r*4N<  
} ; ^e"BY(  
d}EGI  
L oe!@c  
一目了然不是么? `ihlKFX  
最后实现bind 8do]5FE  
qmdl:J|?  
mv/'H^"[_  
template < typename Func, typename aPicker > 8+k\0fmy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7 }4T)k(a  
  { .</d$FM JE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I+kGEHO}  
} 8Focs p2  
'VS!<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ett%Y*D+J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 AY5%<CWj8  
94=Wy-  
十一. phoenix zy(sekX;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lco JltY{5  
Om0Z\GP=  
for_each(v.begin(), v.end(), @.yp IE\  
( 'v GrbmK  
do_ Y#V`i K  
[ jX-v9eaA  
  cout << _1 <<   " , " M`-#6,m3  
] X~*1  
.while_( -- _1), u> XCE|D*  
cout << var( " \n " ) +7U$qEG  
) w=vK{h#8  
); fJBp,{0  
yd$_XW p?\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KS!mzq-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BD&JbH!(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hk3}}jc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &p8b4y_  
-M2c8P:.b  
<.HX_z3l  
template < typename Cond, typename Actor > %"r3{Hs  
class do_while (TM1(<j  
  {  )o`|t  
Cond cd; &|'1.^f@;E  
Actor act; #K.OJJaG  
public : 12U1DEd>-  
template < typename T > OCnQSkj  
  struct result_1 a x4V(  
  { \L>3E#R-Q  
  typedef int result_type; RZ#b)l  
} ; 5 < wIJ5t  
1//d68*"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;{[&&qMwU  
wHq*)7#h#  
template < typename T > >B<jR$`6@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W&#Ps6)8  
  { [#`)Bb&w  
  do 5,cq-`  
    { J.W0F #?  
  act(t); X,y0 J  
  } .|^L\L(!  
  while (cd(t)); 1v)ur\>R  
  return   0 ; [`Seh$  
} \2KwF}[m  
} ; 48vKUAzx`  
S+ gzl#r  
)ZC0/>R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BF{v0Z0/}k  
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。 FBJw (.Jr  
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。 ZjF5*A8l  
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。 pKJ0+mN#"  
下面就是产生这个functor的类: 3qwi)nm  
w/BaaF.0  
_^]2??V  
template < typename Actor > -7,xjn  
class do_while_actor ;*>Y8^K&Q  
  { EVZuwbO)|  
Actor act; }iZO0C  
public : 2L Kpwz?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L}Nc kL  
P>n}\"z4  
template < typename Cond > C +S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FC[8kq>Hk  
} ; `1k0wT(  
d+[GMIxg  
MWTzJGRT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TR}ztf[e  
最后,是那个do_ mucKmb/  
[hC-} 9  
"I+71Ce  
class do_while_invoker }TE4)vXs  
  { 7vO3+lT/Y;  
public : S bI7<_  
template < typename Actor > uvC ![j^~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9jW/"  
  { M9so3L<N0  
  return do_while_actor < Actor > (act); $fZVh%  
} w6FtDl$  
} do_; P(AcDG6K  
v d A 3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U?BuV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =E$Hq4I  
最后来说说怎么处理break和continue Ot,eAiaX  
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。 $bSnbU <  
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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