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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lQ8h-Tz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wz8 MV -D  
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, |)Q#U$ m  
6#J>b[Q  
gwA+%]  
N$!aP/b  
  class filler *?JNh;  
  { qG6?k}\\  
public : "jUM}@q5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |;(95  
} ; {Vw\#/,  
6>yfm4o  
vvTQ!Aa  
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: OV"uIY[%8V  
$fzO:br5WJ  
rexNsKRK_  
483/ZgzT`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iBM;$0Y  
wHT]&fZ  
{4 y#+[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D2y[?RG  
#VvU8"u  
IjPCaH.:t  
wHR# -g'  
二. 战前分析 nxjP4d>  
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。 TQ,KPf$0U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |zkZF|-  
zao=}j?  
@^2?97i c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O x),jc[/  
  /* --------------------------------------------- */ u_Wftb?9  
vector < int *> vp( 10 ); {vhP'!a6W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); anzt;V.;Y  
/* --------------------------------------------- */ U.GRN)fL4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0Ym_l?]m[  
/* --------------------------------------------- */ G%HuB5:u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hr/H vB  
  /* --------------------------------------------- */ 0| }]=XN^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "c5bz  
/* --------------------------------------------- */  z@8W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /$U< S"  
W=S<DtG2  
*U mWcFoF  
!U "?vSl  
看了之后,我们可以思考一些问题: <k'%rz  
1._1, _2是什么? uxOeD%Z>  
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。 &)$}Nk  
2._1 = 1是在做什么? ?;YymD_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tRCz[M&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JW}O`H9  
+V` *  
l+UUv]:1  
三. 动工 W7` fI*lc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,\RZ+kC>~  
s# 9*`K  
pQNTN.L9NZ  
-<{;.~nI.  
template < typename T > u85  dG7  
class assignment +B&,$ceyaJ  
  { '* eeup  
T value; ?/1Eu47  
public : K(3_1*e  
assignment( const T & v) : value(v) {} )j+G4  
template < typename T2 > | zyO;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vveL|j  
} ; nJhaI  
(3Dz'X  
o()No_.8H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [e`e bn[C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )>]@@Trx  
J=t@2  
M~ku4ZP  
NiSH$ MJ_  
  class holder @~CXnc0  
  { ^1-Vd5g  
public : )Y &RMYy  
template < typename T > I /z`)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fc<~R  
  { >]<4t06D  
  return assignment < T > (t); UJiy] y  
} !dV2:`|+  
} ; @#2KmM~I  
xO{$6M3-~  
z=6zc-$y 9  
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: EdTR]}8  
=k]2 Ad  
  static holder _1; WyU\,"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %PlA9@:IZ  
uZml.#@4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); phi9/tO\u  
而不用手动写一个函数对象。 z'9U.v'M)  
E*"oA1/I  
>/+R~ n  
6 hiWgbE  
四. 问题分析 1d 1 ~`B  
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。 #SX-Y)> 1@  
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。 ez14f$cJ+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?Q~o<%U7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IAi|4,y_L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /@?lV!QiO  
Fv-~v&  
五. 问题1:一致性 \A 5Na-/9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wE3fKG.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LUzn7FZk  
2GxkOch  
struct holder *t300`x  
  { 0=k  
  // 6E{(_i  
  template < typename T > 2&zklXuo:  
T &   operator ()( const T & r) const (9Of,2]&E  
  { V~sfR^FQ'  
  return (T & )r; ] @uuB\u  
} C@3UsD\s(  
} ; mRIBE9K+&  
im@QJ :  
这样的话assignment也必须相应改动: 97k}{tG  
7hhv/9L1  
template < typename Left, typename Right > w/e?K4   
class assignment x c|1?AFj  
  { Vt(s4  
Left l; `>& K=C?  
Right r; k_`h (R  
public : U&W/Nj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UaB2vuL*=  
template < typename T2 > o]DYS,v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DN;|?oNZ  
} ; WOQ>]Z  
E?FUr?-[  
同时,holder的operator=也需要改动: TPn#cIPG  
PsM8J  
template < typename T > yRR[M@Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9v/=o`J#  
  { )|6OPR@(#/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H.< F6  
} ^/I.? :+  
b(\Mi_J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \ #N))gAQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^p~QHS/  
"(mF5BE-E  
return l(rhs) = r; p,BoiYdi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "?^#+@LV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M<r]a{Yv  
4BZ7R,m#.  
template < typename Tp > [r1dgwh8  
class constant_t +~"(Wooi  
  { Nw '$r  
  const Tp t; Q^8/"aV\  
public : mFmxEv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tL M@o|:  
template < typename T > ZgfhNI\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B'I_i$g4w  
  { mD%IHzbn H  
  return t; C]&/k_k  
} ?)H:.]7-x  
} ; Sd/7#  
85USMPF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *D67&/g.  
下面就可以修改holder的operator=了 .hJcK/m  
]&s@5<S[  
template < typename T > *M.,Yoj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bg5i+a,?  
  { g> m)XY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &3Lhb}m  
} ??f,(om  
ZiPz~G0[^  
同时也要修改assignment的operator() \Vpv78QF;  
dL~^C I  
template < typename T2 > r>gf&/Pl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]c M8TT  
现在代码看起来就很一致了。 juI)Do2_  
5Z:T9F4  
六. 问题2:链式操作 $/ g<h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DOOF--ua  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 tRo` @eEX  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3WpQzuHPT  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 J%lrXm(l{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }0sLeGJ!  
|;\pAZ2  
template < typename T > y&/bp<Z  
struct result_1 MnlD87x@X  
  { ]WK~`-3C^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZYt1V"2VJ  
} ; WD1>{TSn  
hcM9Sx"!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B4*uS (  
kgI8PybY  
template < typename T > NkoyEa/^[  
struct   ref {9* l  
  { T-h[$fxR_  
typedef T & reference; +F.@n_}p-I  
} ; jrpki<D  
template < typename T > 8n["/5,  
struct   ref < T &> H^dw=kS  
  { J#5V>7G  
typedef T & reference; m6'9Id-:L  
} ; iRx`Nx<@  
0+&K;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hhz#I A6,  
{-Gh 62hDg  
template < typename T > &DjA?0`J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bk&kZI.D  
  { ,f@j4*)  
  return l(t) = r(t); BLAF{vVaf  
} my/KsB  
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。 FzykC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RI+Y+z  
. IM]B4m  
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 @6Lp $w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W)'*Dcd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xm5?C>vu(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g W_E  
最后的布局是: t/_\w"  
                Add =[zP  
              /   \ ^nK7&]rK  
            Divide   5 maa$kg8U*!  
            /   \ KoA+Vv9  
          _1     3 7w]3D  
似乎一切都解决了?不。 &8yGV i  
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。 "G,,:H9v  
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。 :iGK9I  
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: ,N;2"$+E  
fP6\Ur  
template < typename Right > =M}tet }  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const It<VjN9  
Right & rt) const [#YzU^^Ib  
  { e"*1l>g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =>kg]  
} 4GH&u,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +XSe;xk;rD  
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。 A@Lr(L  
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。  ?!<Q8=  
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。 7yXJ\(6R_  
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。 lMG+,?<uK&  
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? 5;G0$M0  
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: }/#*opcv  
n).*=YLN  
template < class Action > Bp@\p)P(  
class picker : public Action f*A B Im  
  { ;nJ2i?"  
public : R]o0V*n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s5 {B1e  
  // all the operator overloaded {p$@)b  
} ; {$5g29  
54B`T/>R:E  
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。 gz~ug35  
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: Jt #HbAY  
+0j{$MPZ  
template < typename Right > @t@B(1T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8)1=5 n  
  { wt;`_}g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N-t"CBTO  
} N=7iQ@{1   
]N;n q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mq:WBSsV  
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。 US=K}B=g  
K :kb&W  
template < typename T >   struct picker_maker p_%,JD  
  { SAj#+_db  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6k![v@2R  
} ; xB[W8gQ6fa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mP/#hwzB&q  
  { .{ZJywE<  
typedef picker < T > result; H+-x.l`  
} ; C9!FnvH  
,grx'to(X  
下面总的结构就有了: J] w3iYK  
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。 mdQe)>  
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。 a7uL {*ZR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jIwN,H1$-  
至此链式操作完美实现。 3 {hUp81>  
Fw{68ggk  
Yk)fBPHr  
七. 问题3 m/jyc# L:u  
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。 %'=2Jy6h  
zUDXkG*Lv  
template < typename T1, typename T2 > -;ra(L`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !syyOfu`}  
  { 8a]g>g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); avM8-&h  
} `HnZ{PKf  
0v9i43[S|J  
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: @o*~\E<T  
M(:bM1AD`u  
template < typename T1, typename T2 > 9Iq<*\V 4  
struct result_2 +'iqGg-  
  { TQ :e! 32  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \kf n,m  
} ; FV7'3fIa  
?Q+*[YEJ5  
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? KKb7dZbt<  
这个差事就留给了holder自己。 zY@0R`{@p  
    NS""][#  
.Ln98#ZR  
template < int Order > 3Nwix_&S  
class holder; yB/F6/B~  
template <> s-(c-E09  
class holder < 1 > _V e)M%  
  { W8u&5#$I  
public : w1(5,~OB  
template < typename T > `8#xO{B1  
  struct result_1 S 1^t;{"  
  { o0F,!}  
  typedef T & result; [`s.fkb8  
} ; Z]WX 7d  
template < typename T1, typename T2 > __s'/ 6u  
  struct result_2 0u&x%c  
  { RRYcg{g  
  typedef T1 & result; )F\kGe  
} ; fv+d3s?h  
template < typename T > X2;72  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pDJN}XtjT  
  { r#_0_I1[  
  return (T & )r; ?~T(Cue>  
} /*BK6hc  
template < typename T1, typename T2 > %Ie,J5g5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]q4LN o  
  { t6`(9o@}  
  return (T1 & )r1; KF@%tR}V{  
} q4Bw5 ~n  
} ; *?C8,;=2r  
0-aaLC~Z>  
template <> #O,w{S  
class holder < 2 > !};Ll=dz  
  { Z%LS{o~LK.  
public : ]N0B.e~D  
template < typename T > ) ?B-en\  
  struct result_1 $I/ !vV  
  { v$x)$/]n  
  typedef T & result; ^_ V0irv  
} ; .I]v D#o  
template < typename T1, typename T2 > Mae2L2vc  
  struct result_2 iRcac[uV  
  { z.\\m;s  
  typedef T2 & result;  $s]&9 2  
} ; '@WBq!p  
template < typename T > \L$]2"/v-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fk6=;{  
  { 9!_LsQ\)  
  return (T & )r; UY,u-E"  
} bA$ElKT  
template < typename T1, typename T2 > >gq=W5vN(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &U=_:]/  
  { #nft{AN  
  return (T2 & )r2; -kP2Brm  
} 9-&@Y  
} ; .YH#+T'  
{|j-e{*  
$AvaOI.l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p`Tl)[*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y#-c<o}f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OVgak>$  
EG &me  
return l(i, j) = r(i, j); W>?aZv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mr_NArF  
"Wk K1u  
  return ( int & )i; 8'fF{C  
  return ( int & )j; RtxAIMzh?  
最后执行i = j;  ]SL+ZT  
可见,参数被正确的选择了。 /:BC<]s  
Uvi@HB HJ  
*Sbc 8Y  
SX =^C  
=%>E8)Jb  
八. 中期总结 jJ@@W~/)B  
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: @n9iOf~<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]d%Ou]609  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ts@ e ,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W$l4@A  
DIvxut  
?v F8 y;Jh  
(r'NB  
I{H!K rM!  
&Q\k`0vzVB  
九. 简化 [Q6$$z92Q  
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。 7~P!Z=m^^f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $gk=~p|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8(A k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w)YTHY (k;  
  +-*/&|^等 &?y|Pn  
2. 返回引用。 |\"%Dy[m  
  =,各种复合赋值等 K&dc< 4DC  
3. 返回固定类型。 u8<Fk !  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u V'C_H  
4. 原样返回。 **6X9ZIX[  
  operator, :,/ \E  
5. 返回解引用的类型。  %\B?X;(  
  operator*(单目) 6/(Z*L"~6k  
6. 返回地址。 <3=k  
  operator&(单目) JE$ $6X  
7. 下表访问返回类型。 LA6Ik_-F  
  operator[] (V/! 0Lj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I3l1 _  
  operator<<和operator>> bOV]!)o  
mryT%zSlM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 abEdZ)$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z!~{3M  
}y*rO(cu7G  
template < typename Left > ?ia O6HD  
struct value_return N a.e1A&?j  
  { uIJ zz4  
template < typename T > &mA{_|>  
  struct result_1 z^%`sUgP  
  { REk^pZ3B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !+Sd%2o  
} ; ry* 9  
j{/wG::  
template < typename T1, typename T2 > =_2(S6~  
  struct result_2 N$Tzxs  
  { ]tbl1=|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }k8&T\V!  
} ; wG22ffaki  
} ; ~%: TE}  
+]VW[ $W  
:?#wWF.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0J= $ A  
G#'G9/Tm  
下面我们来剥离functor中的operator() *vzj(HGO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k.H4Mf(4  
C\ cZ  
return l(t) op r(t) zfGr1;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a-5#8  
return op l(t) gkx<<)y l  
return op l(t1, t2) -N2m|%B  
return l(t) op -PiZvge  
return l(t1, t2) op ZQ#AEVI,  
return l(t)[r(t)] .8CfCRq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q&wv{  
fEyc3K'5V  
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: h&b s`  
单目: return f(l(t), r(t)); B :1r;8{j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >9Y0t^Fl  
双目: return f(l(t)); _#o75*42tT  
return f(l(t1, t2)); r9^~I  
下面就是f的实现,以operator/为例 TIP H#W:v  
jouT9~[L'  
struct meta_divide T\T>\&nY+|  
  { 7I{rhA  
template < typename T1, typename T2 > CH=k=)() ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7{ QjE  
  { V%J_iY/BUb  
  return t1 / t2; -$y/*'  
} O'W[/\A56M  
} ; 2fdC @V  
0a v2w5>af  
这个工作可以让宏来做: z8w@pT  
Y2y = P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BUEV+SZ4  
template < typename T1, typename T2 > \ mDIN%/S'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =$vy_UN  
以后可以直接用 RsP^T:M}$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 95  X6V  
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 fu`|@S  
(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。。。) brt` oR  
Cqw`K P  
J`A )WsKkb  
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 YoRD9M~iG~  
G/}nwj\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K6oQx)|  
class unary_op : public Rettype A)o%\j  
  { f<2<8xS  
    Left l; G%fNGQwT  
public : K db:Q0B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^g N?Io  
_ ~E_#cNn  
template < typename T > 0Y ld!L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (k5d.E]CK  
      { 3VmF1w 2  
      return FuncType::execute(l(t)); ^9*Jz{e  
    } SV_b(wP9  
)'t&LWS~  
    template < typename T1, typename T2 > NiH.Pv)Oa'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #N|A@B5 x  
      { I-|1eR+3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1cPjgBxv#  
    } qu0dWgK  
} ; j2,w1f}T  
NpxND0  
~-2q3U Py  
同样还可以申明一个binary_op >W@3_{0  
>WW5;7$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9TOqA4  
class binary_op : public Rettype i@spd5.  
  { Gw}b8N6E  
    Left l; Yu9.0A_) :  
Right r; U10:@Wzh  
public : H=7Nh6v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RB/;qdqR  
G[[<-[C]5  
template < typename T > eWAgYe2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .ID9Xd$fky  
      { %(n^re uP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AoN |&o  
    } ?$rH yI  
7e`h,e=  
    template < typename T1, typename T2 > ;CdxKr- d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0@PI=JZ%  
      { fIg~[VN"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Av^<_`L :  
    }  k8ej.  
} ; A**PGy.Ni  
I=Xj;\b  
d7Devs k  
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 =OF]xpI'&a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0w ] pDj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D<XRu4^;  
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。 y5lhmbl: e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !7fVO2m T  
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。。。 9Kd:7@U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s~MCt|a  
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) qz/d6-0"  
下面是修改过的unary_op B#;0{  
joJ:* oL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "?TKz:9r  
class unary_op jneos~ 'n8  
  { e.ksN  
Left l; 8ORr  
  5Dlx]_  
public : 04cNi~@m  
r:uW(<EP^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Di8;Tq  
\mp5G&+/Q  
template < typename T > [xsiSt?6  
  struct result_1 iKN800^u  
  { ck4g=QpD{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tM;S )S(=  
} ; P_3U4J  
G`r*)pdm  
template < typename T1, typename T2 > [E/}-m6g  
  struct result_2 )!(etB=`y  
  { JqmKD4p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Jci1o  
} ; _ 0Ced&i  
bB|P`l L  
template < typename T1, typename T2 > "sU  ~|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ O"8Tzr  
  { `OmYz{*r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z("Fy  
} 0al8%z9e@  
GcYT<pwN6  
template < typename T > :Y;\1J<b1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LQrm/)4bF5  
  { Ghpk0ia%d  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,HM~Zs  
} [r5k8TB1  
Jz6,2,LN  
} ; '}q1 F<&  
&k2nt  
znl_~:.4]X  
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 Tx'ctd#Y  
好啦,现在才真正完美了。 N$SJK  
现在在picker里面就可以这么添加了: +B0G[k7  
^  M4-O~  
template < typename Right > K'zG[[P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {l-V  
  { v lsS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8^Ov.$rP  
} j,/t<@S>  
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。 `F<[\@\d5  
B =`"!?we  
9&`ejeD  
.wfN.Z  
Z*rA~`@K6  
十. bind d4#Ra%   
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。 d@72z r  
先来分析一下一段例子 ^BFD -p  
op%?V :  
(\6R"2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dnP3{!"b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 on q~wEr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cOr@dUSL  
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。 SAEV "  
我们来写个简单的。 `b{.K,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $q6'VLPo  
对于函数对象类的版本: s*B-|  
Kc:} Ky  
template < typename Func > dn1Tu6f;|  
struct functor_trait pH1 9"=p<  
  { 20t</lq.  
typedef typename Func::result_type result_type; /:}z*a  
} ; ohA@Zm8O  
对于无参数函数的版本: c.\J_^  
)*Qa 9+ :  
template < typename Ret > d^w*!<8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > : a4FO  
  { F& 'HZX  
typedef Ret result_type; ,T|%vqbmw  
} ; } bs2Rxkh  
对于单参数函数的版本: 69v[* InSd  
] cv|A^  
template < typename Ret, typename V1 > 0+\~^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?Ze3t5Ll  
  { ",ic" ~  
typedef Ret result_type; Nv iPrp>c  
} ; ZREAEGi{  
对于双参数函数的版本: H5N(MihT  
dIo|i,-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nAp7X-t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4D/mm(2d$  
  { >)N}V'9  
typedef Ret result_type; Lz VvUVk  
} ; RhJL`>W`  
等等。。。 2,>q(M6,EA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R<!WW9IM  
8elT/Wl  
template < typename Func > A/U tf0{3"  
struct func_return n]B)\D+V^  
  { sv^; nOAc  
template < typename T > T_}\  
  struct result_1 vR?L/G^.  
  { Z6b3gV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X |f'e@  
} ; .~5cNu'#m  
K6 ,5C0  
template < typename T1, typename T2 > Oed&B  
  struct result_2 7#,+Q(2  
  { (WW,]#^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "gCSbMq(Vq  
} ; S)"5X)mq  
} ; |7zm!^t$  
]sjOn?YA+  
2="C6 7TK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OD"eB?  
tE{7S/?h  
template < typename Func, typename aPicker > l!ye\  
class binder_1 aAko-,URC  
  { ,gU9y wg  
Func fn; &%Hj.  
aPicker pk; )`rC"N)  
public : $`'^&o;&f  
$gZ|=(y&r  
template < typename T > 1F5F2OT$8  
  struct result_1 33\b@F7b  
  { `bZ_=UAb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RWBmQg^]X  
} ; >?e*;f$VdJ  
e_6 i896  
template < typename T1, typename T2 > JoZC+G  
  struct result_2 xuelo0h,  
  { "0L@cOyG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /]xd[^  
} ; %!rsu-W:Y  
Yb =8\<;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pr<?E[  
:B- ,*@EU  
template < typename T > {uj9fE,)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ==(M vu`  
  { raJyo>xXb5  
  return fn(pk(t)); `T9<}&=!  
} ]Wa,a T'  
template < typename T1, typename T2 > n.l p ena  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d(a6vEL4  
  { bM^'q  
  return fn(pk(t1, t2)); 72-@!Z0e  
} `hlyN]L  
} ; z|P& 8#txM  
cDTDim1F  
GW $iK@  
一目了然不是么? <{-DYRiN  
最后实现bind F"23>3  
v!`M=0k  
YgWnPp  
template < typename Func, typename aPicker > "Pys3=h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1<R \V  
  { w\t{'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &2\.6rb.  
} y6j TT%  
%n}]$ d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0\Oeo8<7)~  
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。 R1q04Zj{2  
gieX`}  
十一. phoenix U |4% ydG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *gT TI;:  
]c5GG!E-g  
for_each(v.begin(), v.end(), 98O z  
( 1g/mzC   
do_ Bv=Z*"Fv  
[ Vfw$>og!  
  cout << _1 <<   " , " jY?%LY@5I  
] ;%82Z4  
.while_( -- _1), d#z67Nl6  
cout << var( " \n " ) "{0kg'fU  
) 3 S5QqAm  
); /r?X33D!  
E{Q^ZSV3B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ZK'I$p]b  
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 =q"3a9 pb7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pI^n("|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WD)[Ac[  
Y|lMa?\E  
uuC/F_='B  
template < typename Cond, typename Actor > {jq-dL  
class do_while p' gv5\u[w  
  { H5aUZ=  
Cond cd; _88~uYG  
Actor act; `H|g~7KD&  
public : I%s/h4x^B[  
template < typename T > QTyl=z7  
  struct result_1 $ `ho+  
  { . }1!MK5  
  typedef int result_type; BW*zj=N%  
} ; }gn0bCJy  
<=`@`rm{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,#m\W8j  
x-W0 h  
template < typename T > C'$U1%: j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CRf^6k_;(  
  { Cv=0&S.  
  do lubS{3<  
    { 7)]G"m{  
  act(t); A6Qi^TI  
  } RcE%?2l D  
  while (cd(t)); ]zm6;/ S  
  return   0 ; 2-CK:)n/#  
} 2]'ozs$|v  
} ; w])Sz*J  
&S{F"z  
oc?VAF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &KB{,:)?  
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。 U9q*zP_jV  
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。 9PBmBP ~  
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。 a|>MueJ  
下面就是产生这个functor的类: AuCVpDH  
aqN.5'2\  
5Tu.2.)N  
template < typename Actor > :`|,a (  
class do_while_actor *5NffiA}-  
  { BZBsE :(F  
Actor act; WV% KoM,%  
public : g?`J,*y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I F@M  
Nf~<xK  
template < typename Cond > -Z@ p   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O| 2Q- @D  
} ; _Dv^~e1c  
ppYz~ {"r  
}0TY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F,bl>;{[{  
最后,是那个do_ 6 qq7:  
Em 7q@  
8?$2;uGL  
class do_while_invoker v3NaX.  
  { MoA{ /{  
public : g,;MV7yE  
template < typename Actor > J B|I/\(A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B?M+`;  
  { y/ FisX  
  return do_while_actor < Actor > (act); )v9[/ ]*P  
} qq` RfZjL  
} do_; j0GI[#  
p#kC#{<nE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U!5@$Fu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 anvj{1  
最后来说说怎么处理break和continue xI@~Ig  
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。 ![ QQF|  
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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