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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1]"S?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 juQ?k xOB  
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, !1#=j;N`  
jxZ_-1  
h#Z~x  
S& F;~  
  class filler 4MoxP  
  { ++BQ==@  
public : K@?K4o   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7 b{y  
} ; C?]+(P  
or(P?Ro  
aZmac'cz{  
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: _$yS4=.  
*t`=1Ioj  
>6|Xvtf  
l - ~PX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q:m qA$n  
j2oU1' b  
~BgNM O;|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U%)*I~9  
m,Mg  
]?_V+F  
} a!HbH  
二. 战前分析 =WK's8FB;8  
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。 {5 (M   
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 d~y]7h|  
b@B\2BT  
,Y@4d79  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {(Ba  
  /* --------------------------------------------- */ EQX?Zs?C  
vector < int *> vp( 10 ); :M.]-+(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); / }(\P@Z  
/* --------------------------------------------- */ juMHc$d17  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A`V:r2hnb  
/* --------------------------------------------- */ vb$i00?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )Ut9k  
  /* --------------------------------------------- */ LAuaowE\v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  5s<.qDc  
/* --------------------------------------------- */ Vg7BK%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z& bIjp  
GK{~n  
1_> w|6;e  
nMOXy\&mI  
看了之后,我们可以思考一些问题: 58]t iP"  
1._1, _2是什么? EV_u8?va  
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。 +<3e@s&  
2._1 = 1是在做什么? !(sL  
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。 Q@rlqWgU ~  
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。 -Zqw[2Q4  
,S1'SCwVdJ  
<<&SyP  
三. 动工 FLQ^J3A,I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wv30;7~  
c#a>> V  
=91f26c!~  
Zig3WiD&  
template < typename T > P UC:Pl77  
class assignment x";4)u=  
  { d6A+pa'2  
T value; c1 1?Kq  
public : Nk?L<'  
assignment( const T & v) : value(v) {} US&:UzI.  
template < typename T2 > /p)y!5e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nr%P11U\c  
} ; W\O.[7JP  
I9YMxf>nI  
~uuM0POo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T5aeO^x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e*39/B0S  
\n-.gG  
6\m'MV`R!  
]C>h_,EZc  
  class holder Kk>va->R  
  { p+Fh9N<F9  
public : UM. Se(kS  
template < typename T > UC!"1)~mt`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :-j/Y'H_  
  { 4qyPjAG  
  return assignment < T > (t); sd |c/ayh~  
} G.qjw]Llf  
} ; 6t4{aa!L|9  
"gt*k#  
r: ,"k:C  
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: 1+Bj` ACP  
,DCrhk  
  static holder _1; C{YTHN n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]gVW&3ZW  
dDqT#N?Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (~^KXJ{->  
而不用手动写一个函数对象。 ]F4|@+\9  
;eP. B/N  
Fb^,%K:  
RY~m Q  
四. 问题分析 E\VKlu4  
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。 Jy0(g T  
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。 {QIdeB[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K# h7{RE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9iGp0_J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2&:nHZ)  
s+a#x(7{  
五. 问题1:一致性 V/J-zH&  
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?| mnM$#%q;%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #G("Oh  
_x<7^^VT  
struct holder n;r W  
  { D#11 N^-K  
  // @Cl1G  
  template < typename T > La si)e=$<  
T &   operator ()( const T & r) const /z4n?&tM  
  { 0;"  >.  
  return (T & )r; P,7beHjf  
} Sp@{5  
} ; a7e.Z9k!  
_@sSVh$+  
这样的话assignment也必须相应改动: OZno 3Hn  
G V%@A  
template < typename Left, typename Right > gm}zF%B"  
class assignment ( Uk\O`)m  
  { zl$z>z)  
Left l; `YK#m4gc  
Right r; z?(QM:  
public : yu=(m~KX   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K[9{]$(Z  
template < typename T2 > 19i [DR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 't3nh  
} ; z5t"o !  
:JzJ(q/  
同时,holder的operator=也需要改动: 7G23D  
nPjN\Es6  
template < typename T > 6"La`}B(T8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n#)kvr  
  { v;IuB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rq^VOK|L  
} JPkI+0  
LS4E.Xdn  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ASaNac-3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;V4f6[<]'z  
3NgyF[c  
return l(rhs) = r; {_X&{dZLX  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 NV9H"fI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e`Tssa+  
pv,I_"  
template < typename Tp > F vHd `  
class constant_t VY "i>Ae  
  { CI@qT}Y_  
  const Tp t; p}h9>R  
public : x: 2 o$+v3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} usI$  
template < typename T > Xldz& &@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KJ8Qi+cZ  
  { xu* dPG)v  
  return t; 6q~*\KRk  
} J.n-4J#@  
} ; IJofbuzw:  
JAI;7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aT PmW]w6  
下面就可以修改holder的operator=了 s%t =*+L\  
iPt{v5}]  
template < typename T > s F3M= uz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @]B 7(j<'R  
  { 4GqE%n+ta~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ri1:q.:I]  
} Vc| uQ8Mi  
jW_FaPW(p  
同时也要修改assignment的operator() r#/Bz5Jb*  
=s1Pf__<k  
template < typename T2 > FY<77i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :faB7wduW;  
现在代码看起来就很一致了。 +U,>D +  
N1u2=puJY  
六. 问题2:链式操作 - x]gp5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !7aJfs2  
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。 1<3!   
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。 O_y?53X  
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。 Zcxj.F(,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =bB7$#al  
?\![W5uuXG  
template < typename T > pN7 v7rs  
struct result_1 a1# 'uS9W  
  { "3:TrM$|A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K!_''Fg  
} ; }A'Ro/n  
Y!lc/[8  
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: O,?aVgY  
?FwjbG<  
template < typename T > Zywx.@!  
struct   ref '.d]n(/lZd  
  { t'L#8MJ  
typedef T & reference; (Y$48@x  
} ; 2Jc9}|,  
template < typename T > ,N`D{H"F  
struct   ref < T &> ${)s ~[  
  { nW `EBs  
typedef T & reference; +~1~f'4J  
} ; 2K$#U|Qi  
oY0`igH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lF.yQ  
uQtwh08i  
template < typename T > yaKw/vV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X"3Za[9j  
  { N3rQ]HZiP  
  return l(t) = r(t); MyJG2C#R  
} ]<?7Cp P  
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。 YR}By;Bq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (w{C*iB  
Bwg\_:vq  
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 _=;ltO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6b9 &V`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3Mt Alc0xp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 It3.  
最后的布局是: 'ai!6[|SD  
                Add \]+57^8r  
              /   \ \cRe,(?O  
            Divide   5 qb1[-H  
            /   \ g?d*cwtU  
          _1     3 KHJk}]K  
似乎一切都解决了?不。 ZP^7`q)6  
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。 uw`fC%-xh  
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。 [W2GLd]  
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: O)Mf/P'  
qmM%MPv  
template < typename Right > eGh7,wngH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p7kH"j{xD  
Right & rt) const +F3`?6UXz  
  { T&PLvyBL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mFXkrvOf,  
} ' 5%`[&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8  }(ul  
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。 #8[iqvE  
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。 a#o6Nv  
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。 K{x FhdW  
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。 %:WM]dc  
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? ,,KGcDBj  
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: O F CA~sR  
WbP*kV{  
template < class Action > .&Ok53]b  
class picker : public Action wz(D }N5  
  { j1{\nP/  
public : bxA1fA;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `[zd  
  // all the operator overloaded I_h{n{,sr  
} ;  p3YF  
czv )D\*  
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。 --9Z  
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: 5pI=K/-  
eX@7f!uz  
template < typename Right > +)gXU Vwd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~8 w(M  
  { Ud8*yB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &`J?`l X  
} p&#*  
b-XC\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QP?Deltp  
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。 11Hf)]M   
^,M&PP6  
template < typename T >   struct picker_maker )QvuoaJQ  
  { ^3:DeZf!u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f!"Y"g:@E  
} ; %g<J"/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J|BZ{T}d  
  { pt!Q%rXm  
typedef picker < T > result; \O7Vo<B&D  
} ; _7M!b 9oA  
hIr$^%  
下面总的结构就有了: 4JD 8w3u/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 o-D,K dY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 i!=2 8|_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .V\ M/q\Tv  
至此链式操作完美实现。 _2,eS[wP  
2%DleR'i  
3koXM_4_{)  
七. 问题3 *KXg;777  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 QF fKEMN  
G2,r %|7ta  
template < typename T1, typename T2 > (cj3[qq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (BA2   
  { n6a*|rE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s;0eD5b>x  
} /@.c 59r  
P"g Y|}|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I'[hvp  
D-8>?`n\  
template < typename T1, typename T2 > Gkr^uXNg#  
struct result_2 L#`9# Q  
  { r12{XW?~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  yq ?_#r  
} ; 0KF)+`CC>  
N&0MA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _uO#0 )l  
这个差事就留给了holder自己。 elgCPX&:W  
    ; YaR|)B  
YORFq9a{R  
template < int Order > Qn7l-:`?  
class holder; LxGE<xj|V%  
template <> !7g E  
class holder < 1 > xmDX1sL**  
  { G=8w9-Ww  
public : r]{fjw(~  
template < typename T > S%ri/}qI[{  
  struct result_1 LaE;{jY  
  { vl@t4\@3  
  typedef T & result; Hr$oT=x[  
} ; )r2$/QF9  
template < typename T1, typename T2 > lK^Q#td:`  
  struct result_2 ~EU[?  
  { hG,gY;&[6  
  typedef T1 & result; }eX_p6bBw  
} ; ndm19M8Y|  
template < typename T > -?b@6U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G5Ci"0  
  { I`%=&l[v_5  
  return (T & )r; 1>*]jj}  
} J{mP5<8>b  
template < typename T1, typename T2 > K)qbd~<\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wS2iyrIB  
  { Ssu{Lj  
  return (T1 & )r1; S iw9_c  
} \2<2&=h?  
} ; k~Pm.@,3o  
B-[SUmHr  
template <> J1<fE(X  
class holder < 2 > Yf:utCvv  
  { D^PsV  
public : co3H=#2a  
template < typename T > h6x+.}}  
  struct result_1 |4Ix2GD  
  { |Z;w k&  
  typedef T & result; .;tO;j |6  
} ; 7/vr!tbL`p  
template < typename T1, typename T2 > FGx_ qBG4|  
  struct result_2 Hcd>\0  
  { }bznx[4?I  
  typedef T2 & result; l@*/1O)v  
} ; 2al~`  
template < typename T > ud:?~?j&w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MatC2-aV1  
  { ~+>M,LfK  
  return (T & )r; "|DR"rr'j  
} RQ,(?I*8\  
template < typename T1, typename T2 > 16N8h]l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^qbX9.\  
  { /^[)JbgB  
  return (T2 & )r2; ID+'$u &  
} &SN$D5U'  
} ; N0RFPEQ~  
[/uKo13  
t=\V&,  
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> >。 A?}OOjA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CES FkAj~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lO $M6l  
K=5_jE^e  
return l(i, j) = r(i, j); a`pY&xq::  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pjj 5  
MF\n@lX  
  return ( int & )i; xYu~}kMu  
  return ( int & )j; =w A< F  
最后执行i = j; e3>Re![_.  
可见,参数被正确的选择了。 h.=B!wKK  
3 n:<oOV  
G0s:Dum  
~POeFZ  
'fA D Dh}  
八. 中期总结 u F*cS&'Z  
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: 1yB;"q&Xd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [ !R%yD;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b"FsT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <uTsX v  
y]jh*KD[  
H9)uni   
@&ZTEznbyt  
)q l?}  
}ZmdX^xB  
九. 简化 H4:TYh  
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。 $m=z87hX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :s'%IGy>:  
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: mTP.W#N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dY-a,ch"8p  
  +-*/&|^等 Y!7P>?)`,X  
2. 返回引用。 j=AJs<  
  =,各种复合赋值等 ewY[vbF  
3. 返回固定类型。 ;W+-x] O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^p7(  
4. 原样返回。 Fo G<$9  
  operator, @E>^\!nH  
5. 返回解引用的类型。 GC\/B0!  
  operator*(单目) yX~[yH+Pn  
6. 返回地址。 RrZjC  
  operator&(单目) Fp]8f&l8  
7. 下表访问返回类型。 4AM*KI  
  operator[] $~YuS_sYg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  j%}Jl  
  operator<<和operator>> J9 =gv0  
g7P1]CZ}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lewDR"0Kx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l =yHx\  
0/ Ht;(  
template < typename Left > o/zCXZnw#  
struct value_return gCJ'wv)6|%  
  { u .2sB6}  
template < typename T > mCGcM^21-x  
  struct result_1 R,\ r{@yrz  
  { kUUq9me&o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }m H>lN  
} ; ?W n(ciO  
^8m+*t  
template < typename T1, typename T2 > ZYsFd_  
  struct result_2 eFio,  
  { |u{QI3#'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]p!J]YV ]0  
} ; Rpk`fxAO  
} ; _6m3$k_[MJ  
wF uh6!J  
S0+zq<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QRlzGRueR&  
[j? <9  
下面我们来剥离functor中的operator() >>$|,Q-.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QVW6SY  
^PQV3\N  
return l(t) op r(t) ]CZLaID~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >D/~|`=p  
return op l(t)  z\tJ~  
return op l(t1, t2) OkZ!ZS h  
return l(t) op X6.O ;  
return l(t1, t2) op lAk1ncx  
return l(t)[r(t)] 6EU4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <dL04F  
C.E> )  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (@ E#O$'  
单目: return f(l(t), r(t)); {_Qxe1^g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6Qb)Uq3}]  
双目: return f(l(t)); gJ.6m&+  
return f(l(t1, t2)); @(c<av?  
下面就是f的实现,以operator/为例 3~</lAm;  
HzV+g/8>A  
struct meta_divide  ^qqHq  
  { n:'BN([]o  
template < typename T1, typename T2 > ^qx\e$R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M:M>@|)  
  { ]7t\%_  
  return t1 / t2; RuNH (>Eb  
} ? SP7vQ/  
} ; z[%v _S  
Q) BoWd  
这个工作可以让宏来做: O{#Cddt:r  
ZPsY0IzLo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _CJr6Evs  
template < typename T1, typename T2 > \ |u"R(7N*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K=x1m M+RK  
以后可以直接用 )_e"N d4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iFG5%>5F  
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 wmE,k1G  
(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。。。) [ |n-x3h  
j{R|]SjW2H  
Zk#i9[g9*  
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 )ek 5  
s66XdM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j!MA]0lTM  
class unary_op : public Rettype e K1m(E.=  
  { K}`p_)(  
    Left l; ,,_K/='m  
public : ~_db<!a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} = )l:^+q  
$lAb6e$n  
template < typename T > {2k< k(,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %4|}&,%%r  
      { #D/ }u./  
      return FuncType::execute(l(t)); *<1x:PR  
    } e1^{  
hf^`at  
    template < typename T1, typename T2 > J=SB/8tQ)T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VgsCwJ9w  
      { K: o|kd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |z|)r"*\4  
    } <6b\i5j  
} ; vYR=TN=Z4  
@~#79B"9&  
Sd$]b>b4O  
同样还可以申明一个binary_op *CY6 a  
$ l sRg:J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (zJ$oRq  
class binary_op : public Rettype f+TBs_  
  { Q`p}X&^a  
    Left l; 2}`Vc{\  
Right r; -?w v}o  
public : tct 5*.|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /zG-\eU  
4R*<WdT(  
template < typename T > N 1f~K.e\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XJlDiBs9=Q  
      { hXQg=Sj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l`FR.)2h  
    } .)^3t ~  
18p3  
    template < typename T1, typename T2 > @t; O"q'|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0]eh>ab>  
      { jU4)zN/`r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kjn&  
    } 5lHN8k=mm2  
} ; !/Bw,y ri<  
8~s-t  
:S99}pgY  
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 W:{PBb"x8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !w#ru?L{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3 !>L?  
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。 Sp`fh7d.(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xU13fl  
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。。。 J!A/r<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k$0|^GL8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7\0|`{|R@  
下面是修改过的unary_op g3|Y$/J7P  
7<QYT+6xV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {GX &)c4  
class unary_op =Qj+Ug'  
  { :L [YmZ  
Left l; q]iKz%|Z/  
  iUxDEt[t*  
public : }W@#S_-e8  
-@ UN]K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Z-. [Y  
>Oi2gPA  
template < typename T > jsqUMy-  
  struct result_1 ek(kY6x:  
  { RQ*|+ ~H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [TbG55  
} ; VM<oUKh_3  
%7C%`)T]  
template < typename T1, typename T2 > *fQ ?A|l!x  
  struct result_2 XC7Ty'#"KX  
  { mV**9-"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O{")i;v @  
} ; gc,J2B]61  
\~z?PA.$  
template < typename T1, typename T2 > C>JekPeM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OXIu>jF  
  { Z/NGv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 75\RG+kQ  
} U+9- li  
\N`fWh8&  
template < typename T > {m_A1D/_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c#\ah}]Vo  
  { xJ=ZQ)&]  
  return OpClass::execute(lt(t)); _A;vSp.`  
} ;"d,~nLn  
|c 06ix;).  
} ; Xc8= 2n  
To#E@Nw  
C;d|\[7Z  
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 $ ,; ;u:-  
好啦,现在才真正完美了。 ( E"&UC[  
现在在picker里面就可以这么添加了: teq^xTUF[  
G!!-+n<  
template < typename Right > S{^6iR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nl=m'4 @`  
  { -!'Oy%a#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ueWR/  
} b!4N)t>gl  
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。 t-*VsPy  
Tsm)&$JI8  
9atjK4+o  
;xW8Z<\-  
LaIW,+  
十. bind RsqRR`|X?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )XmCy"xx  
先来分析一下一段例子 T@K7DkP@  
45Nv_4s  
*<`7|BH3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P[Y{LKAbb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'L>&ZgLy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,h%D4EVx  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G*P[z'K=  
我们来写个简单的。 (TT3(|v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: blRY7  
对于函数对象类的版本: Hk<X  
ffmG~$Yh_  
template < typename Func > UC8vR>e\  
struct functor_trait x !#Ma  
  { GN:Ru|n  
typedef typename Func::result_type result_type; k%EWkM)?  
} ; -:)DX++  
对于无参数函数的版本: ttK,((=@  
wFK:Dp_^  
template < typename Ret > nuf@}W>y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }Kv h`@CiJ  
  { c[(yU#@  
typedef Ret result_type; V+qFT3?-  
} ; -kG3k> by_  
对于单参数函数的版本: b\SXZN)Be  
VqcBwJ!?p  
template < typename Ret, typename V1 > /~H[= Pf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <u6c2!I{  
  { -vyIOH,  
typedef Ret result_type; G"G{AS  
} ; :.C+?$iuX  
对于双参数函数的版本: JfI aOhKs]  
tP}Xhn`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P_,v5Qx"-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d4jVdOq2  
  { R^jlEt\&P  
typedef Ret result_type; X HWh'G9  
} ; _ oQtk^fp  
等等。。。 =}~NRmmF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^7i^ \w0  
DY)D(f/&3  
template < typename Func > =jJ H^Y2  
struct func_return 0L!er%GM  
  { y<O@rD8iA  
template < typename T > %)zk..K{l  
  struct result_1 PYdIP\<V  
  { l_^T&xq8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?F!EB4E\y}  
} ; whV&qe;sw  
"V:   
template < typename T1, typename T2 > wY' "ab  
  struct result_2 XxmJP5  
  { eeZIa`.sX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \9046An  
} ; 99J+$A1  
} ; CkRyzF  
t[%x}0FP-F  
U5|B9%:&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BmJkt3j."  
u8 |@|t  
template < typename Func, typename aPicker > y:qx5Mi  
class binder_1 1v;'d1Hg;  
  { WLE%d]'%M  
Func fn; lo"j )Zt  
aPicker pk; P;j&kuW|zL  
public : ^Y$QR]  
\BLp-B1s  
template < typename T > `Ac:f5a  
  struct result_1 E|Q{]&$;Z"  
  { ZH\0=l)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %_>Tcm=  
} ; 66/Z\H^d  
|a%B|CX  
template < typename T1, typename T2 > 9X!ET!  
  struct result_2 Y [4vRzc  
  { $"/UK3|d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ojX%RU  
} ; 3voW  
Kl2}o|b   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IDj_l+?c  
U9x4j_.q  
template < typename T > g8KY`MBnC&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +yGY 785b  
  { >J.Qm0TY(  
  return fn(pk(t)); I=U+GY:  
} Sc$gnUYD{  
template < typename T1, typename T2 > -<xyC8 $^$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YbzM6u2  
  { yDzdE;  
  return fn(pk(t1, t2)); i[PvDv"n  
} AU/#b(mI  
} ; `(3SfQ-  
F{;; :  
tzPC/?  
一目了然不是么? A1Ka(3"  
最后实现bind y">fN0{<  
kQy&I3  
:"VujvFX  
template < typename Func, typename aPicker > sA3UeTf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6nc0=~='$  
  { ?<! nm&~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MvBD@`&7  
} :VJV5f{  
h!v/s=8c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B "*`R!y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZBF1rx?  
m*`cuSU|o  
十一. phoenix !5&%\NSv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {$0&R$v3  
+GYS26  
for_each(v.begin(), v.end(), YwGH G{?e  
( O"\nR:\  
do_ '[Xl>Z[  
[ xHHV=M2l(s  
  cout << _1 <<   " , "  +tIz[+u  
] *o!l/>4g  
.while_( -- _1), ,7<DGI_y  
cout << var( " \n " ) yQ'eu;+]  
) vu<#wW*9  
); 9^au$KoU  
{M [~E|@D  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: D;jK/2  
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 '#A:.P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ocwE_dR{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VRtO; F  
.1LPlZ  
Z["BgEJ  
template < typename Cond, typename Actor > +TF8WZZF.d  
class do_while g,=^'D  
  { +RS$5NLH  
Cond cd; qi&D+~Gv!  
Actor act; S7CV w,2  
public : /=T H08  
template < typename T > =-Nsc1&  
  struct result_1 ab@=cL~^  
  { @;;G88=  
  typedef int result_type; L<=)@7  
} ; N xFUO0O3  
4%J|DcY2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g8l5.Mpx  
GD&htob(  
template < typename T > ;%Q&hwj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =U"dPLax  
  { =m9i)Q  
  do !R6ApB4ZI  
    { &\^rQi/tf  
  act(t); {fU?idY)c  
  } =!CU $g  
  while (cd(t)); P6YQK+  
  return   0 ; ?mU\ N0o  
} ~RInN+N#  
} ; 4H-j .|e  
|1Hc&  
,9\Snn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1"YpO"Rh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |` "?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c+2sT3).D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 W#{la`#Bu  
下面就是产生这个functor的类: B |&F%P0:  
,{8v4b-  
-zKxf@"  
template < typename Actor > g<a<*)&  
class do_while_actor yFjVKp'P  
  { H\#:,s{1  
Actor act; 0x~`5h  
public : X;VQEDMPU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pj; I)-d/  
'zxoRc-b@N  
template < typename Cond > hcyO97@r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h e&V# #  
} ; J +q|$K6  
"!KpXBc,>  
5)M 2r!\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 si(cOCj/  
最后,是那个do_ `!i-#~n  
9i%9   
{G*OR,HN  
class do_while_invoker $r79n-  
  { %4,?kh``D  
public : #epy%>  
template < typename Actor > `R+,1"5=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c AEokP  
  { 9$RI H\*  
  return do_while_actor < Actor > (act); IzUo0D*@  
} BQ#L+9%  
} do_; Uc&iZFid2K  
H;S%Y`V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Gx'TkU=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nIBFk?)6  
最后来说说怎么处理break和continue hs(W;tR@W  
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。 Hg+ F^2<y  
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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