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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z9rs,_A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zy2@1-z6  
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, oWVlHAPj  
SSANt?\Z<  
w, u`06  
[c@14]e  
  class filler v4}kmH1  
  { 3AWNoXh  
public : _zQ3sm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YShtoaCx>  
} ; 6a G/=fq  
_DChNX   
|q?I(b4Q@  
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: t 7D2k2x9  
PgZ~of&  
U!sv6=(y@  
:('7ly!h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C'ZF#Z  
!m"(SJn"  
[{F8+a^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oLcOp.8h[  
s1XW}Dw  
/i+8b(x  
wVD-}n1"  
二. 战前分析 (o,&P9  
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。 tk5Bb`a  
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 h5 Y3 v  
OiAi{ 71  
w$*t.Q*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;ti{ #(Ux  
  /* --------------------------------------------- */ WY%LeC!t  
vector < int *> vp( 10 ); M>df7.N7%P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c?L_n=B  
/* --------------------------------------------- */ i]Or'L0c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aTC7H]e  
/* --------------------------------------------- */ apk06"/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mqGp]'{  
  /* --------------------------------------------- */ x\j6=|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .IYE+XzV  
/* --------------------------------------------- */ S2)rkX$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,,r%Y&:`6  
7~[1%`  
iq`y  
zzfwI@4  
看了之后,我们可以思考一些问题: r=dFk?8XbC  
1._1, _2是什么? S86%o,Saq\  
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。 uY;-x~Z  
2._1 = 1是在做什么? 7SE=otZ>  
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。 7>EjP&l  
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。 IMzhEm  
LQSno)OZ  
&*Eyw s  
三. 动工 LV{a^!f`y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?\:ysTVu  
j'i-XIs  
sbOa] 5]  
T"-HBwl  
template < typename T > @W|}|V5  
class assignment HUurDgRi]  
  { M?5[#0"&V  
T value; c$ Kn.<a  
public : }2M2R}D  
assignment( const T & v) : value(v) {} `P9vZR;  
template < typename T2 > 8}m] XO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eHG**@"X  
} ; pDD0 QO  
NL))!Pi  
w5|az6wZB!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 & v=2u,]T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +u*WUw! %  
Kd CPt!  
ymybj  
C^RO@kM  
  class holder elXY*nt8h  
  { 39?iX'*p  
public : ^<xpp.eY  
template < typename T > |SXMd'<3`Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JI5?, )-St  
  { I'G$:GX  
  return assignment < T > (t); _ I+#K M  
} ZbCu -a{v  
} ; YD$fN"}-  
6gfv7V2H  
lKEdpF<  
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;m-Vu!  
pm O}m>  
  static holder _1; [-_u{j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IZeWswz  
?G+v#?A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T>d-f=(9KH  
而不用手动写一个函数对象。 $I!vQbi  
cEO g  
)El#Ks5u  
#sy)-xM  
四. 问题分析 E>xdJ  
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。 $+zev$f  
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。 Q$G!-y+"i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |eWlB\ x8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e.n&Os<|<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]~CG zV  
@v_ )(  
五. 问题1:一致性 N54U [sy  
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?| ?AX./LI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 # 9Z];<g  
fZH:&EP  
struct holder F)) +a&O  
  { ]H) x  
  // )#Ea~>v  
  template < typename T > 5YMjvhr?W  
T &   operator ()( const T & r) const ` :Am#"j]}  
  { V[Fzh\2n  
  return (T & )r; ZffK];D  
} +j&4[;8P:  
} ; CHv~H.kh'  
_!H{\kU  
这样的话assignment也必须相应改动: #A@*k}/+  
"n:z("Q*  
template < typename Left, typename Right > JadXdK=gE  
class assignment i1ur>4Ns  
  { GUE 3|  
Left l; ^KhA\MzY  
Right r; $S|bD$e  
public : |2AK~t|t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jTaEaX8+  
template < typename T2 > i}N'W V`!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ` *x;&.&v  
} ; `Q^G k{9P  
>%x7-->IB  
同时,holder的operator=也需要改动: X a#`VDh  
g:`V:kbY$  
template < typename T > ^k]OQc7q'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BZ<Q.:)  
  { 4]u53`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X0+$pJ60  
} EKhwrBjS  
?V"X=B2  
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。 DzYi> E:*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xq- R5(k  
/=A^@&:_#  
return l(rhs) = r; +'Pf|S  
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。 XLz>h(w=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y|Tb&XPD  
_5EM<Ux  
template < typename Tp > xrxORtJ<  
class constant_t :o?On/  
  { IQf:aX  
  const Tp t; Z{xm(^'i  
public : &z8@  rk|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,]\L\ V  
template < typename T > &]3_ .C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $(K[W}  
  { 7RM$%'n \  
  return t; "detDB   
} s"?Z jV)`  
} ; F\F_">5  
ob05:D_bc9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n.n;'p9t@  
下面就可以修改holder的operator=了 q asbK:}  
!#` .Mv Z  
template < typename T > gUwg\>UC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b/HhGA0  
  { _so\h.lt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v8W.84e-  
} @ U xO!  
FM$XMD0=  
同时也要修改assignment的operator() #mLF6 "A  
u6Fm qK]Dj  
template < typename T2 > ~CCRs7V/L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1p=^I'#  
现在代码看起来就很一致了。 AX,V* s  
{.qeVE{  
六. 问题2:链式操作 G?)NDRM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n*{aN}auJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?j9J6=2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9`]Gosz  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~VYZu=p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cw|3W]  
*UhYX)J  
template < typename T > uOUgU$%zqH  
struct result_1 s9+Rq*Qd  
  { 4<[,"<G~3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?-%Q[W  
} ; =+;l>mn?O  
8Y?zxmwn]  
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: 2kb<;Eh`G  
E j`  
template < typename T > EKo!vie G  
struct   ref _b|mSo,{Y  
  { Evu`e=LaG  
typedef T & reference; /5 yjON{  
} ; &u&+:m  
template < typename T > nb dm@   
struct   ref < T &> CC&opC  
  { kqy d3Si>  
typedef T & reference; CAg~K[  
} ; dJxdrs  
qM78s>\-h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HO[W2b  
rYez$e^r  
template < typename T > Wd "<u2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HR'sMu3  
  { P t< JF  
  return l(t) = r(t); PJ}d-   
} S v3O${B|  
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。 w3l2u1u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m#6RJbEz  
z7TMg^9 #  
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 Io_bS+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8'XAZSd(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -wn ,7;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v2eLH:6  
最后的布局是: :jL>sGvBv  
                Add q[?xf3  
              /   \ h [*/Tnr  
            Divide   5 `%S 35x9  
            /   \ "y~tAg  
          _1     3 fghw\\]3  
似乎一切都解决了?不。 )&/ecx"2Q  
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{PEplk  
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。 E$O-\)wY0  
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: -YvnX0j+  
!UHWCJ< <w  
template < typename Right > -)N, HAM>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FK;3atrz  
Right & rt) const ,GO H8h  
  { PU8>.9x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RvQa&r5l  
} @vyq?H$U;N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YoDL/  
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。 phCItN;  
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。 aF8'^xF  
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。 xhcFZTj/(  
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。 H@, h$$  
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? ^mwS6WH6  
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: pW&K=,7|  
Q Ev7k  
template < class Action > $'*q]]  
class picker : public Action oRkh>yj'  
  { U80h0t%  
public : `:b*#@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?iXN..6x  
  // all the operator overloaded 8MQb5( !  
} ; I9  (6  
t;HM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 LNNwy:_ !  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: x-nO; L-2p  
d#8 n<NM  
template < typename Right > [&(~{#}M:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XoNBq9Iu  
  { IL>VH`D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wK]p`:3  
} {,+{,Ere  
8sus$:Ry  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C))x#P36  
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。 ;_X2E~i[  
;cEoc(<?  
template < typename T >   struct picker_maker ;F_pF+&q  
  { gpw,bV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %6.WGuO  
} ; X aE;i57$l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z ".Xroq~  
  { \>$3'i=mQ  
typedef picker < T > result; rP{Jep!  
} ; v<3KxP'a  
=h\unQ1T  
下面总的结构就有了: 'MgYSP<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 sOJXloeO[6  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Fy 1- >~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &+5ij;AD  
至此链式操作完美实现。 38mC+%iC  
b#nI#!p'  
jd`h)4  
七. 问题3 S=<OS2W7+r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j:2TicHDC  
s_;o1 K0  
template < typename T1, typename T2 > j-cp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5,R4:y ?cK  
  { m'zve%G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [XE\2Qa8e  
} `r'$l<(4WV  
=`ZRPA!aY  
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: hmkm^2  
=Y-.=}jp;  
template < typename T1, typename T2 > 5OCt Q4u  
struct result_2 d&* c3F  
  { =PF2p'.o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D7r&z?  
} ; s0O]vDTR,H  
W{%X1::q$  
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? Vk> &  
这个差事就留给了holder自己。 g=/!Ry=  
    "Zfm4Nx "  
1xEFMHjy  
template < int Order > $cW t^B'  
class holder; yJ/YK  
template <> ~t<G gNI  
class holder < 1 > jF-:e;-  
  { 9}wI@  
public : a&2UDl%K  
template < typename T > [vY#9W"!  
  struct result_1 5Gs>rq" #  
  { [D+,I1u2h  
  typedef T & result; TSD7R  
} ; Xs{PAS0  
template < typename T1, typename T2 > _7z]zy@PC5  
  struct result_2 {O:{F?  
  { PJ)l{c  
  typedef T1 & result; ur.krsU  
} ; + ZK U2N*  
template < typename T > jOU99X\0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pr:\zI  
  { @eM$S5&n$  
  return (T & )r; zO2=o5nF.  
} ?7]G )8G6  
template < typename T1, typename T2 > HSWki';G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iZLy#5(St  
  { '4Jf[  
  return (T1 & )r1; Q6HghG  
} A%2B3@1'q  
} ; HC} vO0X4  
\HIBnkj)3n  
template <> !?>QN'p.b  
class holder < 2 > vV xw*\`<6  
  { 74ho=  
public : U)xebU.!S  
template < typename T > }h sNsQ   
  struct result_1 DZ @B9<Zz{  
  { DS;\24>H  
  typedef T & result; et/:vLl13  
} ; <(@Z#%O9)  
template < typename T1, typename T2 > i\_LLXc  
  struct result_2 D w/vXyZ  
  { kia[d984w  
  typedef T2 & result; rFGPS%STS  
} ; k33\;9@k  
template < typename T > L2p?] :-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZH|q#< {l  
  { 2{.g7bO  
  return (T & )r; Yj'9|4%+|  
} I-}ms  
template < typename T1, typename T2 > U3C"o|   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QJj='+R>  
  { G pI4QzR  
  return (T2 & )r2; cxQAp  
} B~^*@5#0|  
} ; /{:XYeX  
%Z4*;VwQ  
7~FHn'xt  
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> >。 4#}aLP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: er5!n e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UOFb.FRP>  
;<q 2  
return l(i, j) = r(i, j); ! d<R =L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =%<, ^2o  
eM{u>n+`F0  
  return ( int & )i; IA<>+NS  
  return ( int & )j; vQ* RrHG?c  
最后执行i = j; `kJ)E;v;3  
可见,参数被正确的选择了。 Pjk2tf0j`  
]E-3/r$_cO  
1I`F?MT  
_?:jZ1wZ  
Arg/ge.y  
八. 中期总结 5q*s_acQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E a&NJ]& g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {f\wIZ-K A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L {P'mG=4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S't9F  
.hu7JM+  
9DJ&J{2W  
zt: !hM/Vt  
ZT@=d$Z&t  
?IYu"UO<)|  
九. 简化 zzhZ1;\  
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。 E& .^|<n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &BLCP d  
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: J}&Us p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,{!,%]bC  
  +-*/&|^等 :>.{w$Ln%  
2. 返回引用。 w$/lq~zU  
  =,各种复合赋值等 haBmwq(f  
3. 返回固定类型。 lHtywZ@%3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sWo}Xq#  
4. 原样返回。 < #ON  
  operator, ;YR /7  
5. 返回解引用的类型。 Gn=b_!  
  operator*(单目) 4P[MkMoC  
6. 返回地址。 kBhjqI*  
  operator&(单目) u{_,S3Aa  
7. 下表访问返回类型。 gy%.+!4>v`  
  operator[] Fy"M 4;7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Et!J*{s  
  operator<<和operator>> &n;*'M  
{QM rgyQ E  
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。 EP#2it]0]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >U,&V%y  
ttUK~%wSx  
template < typename Left > wv\K  
struct value_return 3!b $R?kZ  
  { g%l ,a3"  
template < typename T > 'o6}g p)  
  struct result_1 pdRM%ug   
  { ;O% H]oN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \KnRQtlI  
} ; TdgK.g 4  
*0xL(  
template < typename T1, typename T2 > #Z1-+X8P  
  struct result_2 mA{?E9W  
  { udqrHR5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TG}owG]]  
} ; y62f{ks_/  
} ; sJ|pR=g)!  
 >9!J?HA  
mFF4qbe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >2znn&g Z  
-DdHl8  
下面我们来剥离functor中的operator() *sOb I(&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3~T ~Bs  
ekvs3a^  
return l(t) op r(t) B^/MwD>%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #zTy7ZS,0  
return op l(t) a*y9@RC}  
return op l(t1, t2) a~7D4G  
return l(t) op `s)4F~aVo  
return l(t1, t2) op V?j,$LixY  
return l(t)[r(t)] )vS0Au^C~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RFL * qd4  
i"}z9Ae~.  
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: n7fhc*}:`  
单目: return f(l(t), r(t)); !CUl1L1DSi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8{jXSCP#  
双目: return f(l(t)); dhtH&:J< ;  
return f(l(t1, t2)); Q4m> 3I  
下面就是f的实现,以operator/为例 4j=3'Z|  
2.aCo, Kb;  
struct meta_divide QcL@3QC  
  { U0_)J1Yp  
template < typename T1, typename T2 > D_d>A+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xRD+!3  
  { ;[::&qf  
  return t1 / t2; U`q keNd  
} d5l42^Z  
} ; ZU`9]7"87B  
Ax&!Nz+?  
这个工作可以让宏来做: gS~H1Ro  
!G-+O#W`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @}H u)HO  
template < typename T1, typename T2 > \ ;stuTj@vH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ab ,^y  
以后可以直接用 nZbI}kcm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'IX1WS&\"  
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 L*Z.T^h  
(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。。。) 9m M3Ve*  
N1ipK9a  
J _O5^=BP  
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 D`JBK?~  
K5qCPt`'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JJd qdX;  
class unary_op : public Rettype RRt(%Wm*  
  { &YXJ{<s  
    Left l; =:&xdphZ+  
public : .J75bX5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b]]8Vs)'  
J#..xJ?XRD  
template < typename T > ;\*3A22 #  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J,?#O#j  
      { \EfX3ghPI  
      return FuncType::execute(l(t)); 49MEGl;K0\  
    } F"] P|   
- Z,Qj"V  
    template < typename T1, typename T2 > L[Vk6e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *SNdU^!  
      { \P.h;|u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i=EOk}R  
    } _Q5mPBO  
} ; E%`J =C}  
p/<DR |  
]lC%HlID  
同样还可以申明一个binary_op '3b\d:hN  
r"dIB@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]W5*R07  
class binary_op : public Rettype 7'IIB1v.\  
  { Q~ U\f$N  
    Left l; j?2~6W/[  
Right r; ({!!b"B2  
public : ""-wM~^D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }YDi/b7  
5tlR rf  
template < typename T > 1tNL)x"w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % Ln`c.C  
      { }Ja-0v)Wf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eq6O6-  
    } ?#K.D vGJ  
[KK |_  
    template < typename T1, typename T2 > RM|J |R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ j\LB23  
      { +5zXbfO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z)3TB&;  
    } (TT=i  
} ; L"bJ#0m  
w<9rTHG8,  
i|^Q{3?o#  
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 9z#8K zXg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +Ryj82;59z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [9">}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。 ]pR?/3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yvB]rz} i  
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。。。 ]M5~p^ RB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WN'AQ~qA  
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) Pm/<^z%  
下面是修改过的unary_op xWG@<}H  
sq'm)g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kOQ)QX  
class unary_op I0}.!  
  { ukR0E4p  
Left l; XJ<"S p  
  \L*%?~  
public : _w\9 \<%  
uuY^Q;^I*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =<n ]T;  
V+`kB3GV  
template < typename T > gRY#pRT6d  
  struct result_1 << 6 GE  
  { s>>&3jfM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (e7!p=D  
} ; d {!P c<  
, /.@([C  
template < typename T1, typename T2 > T~]~'+<Pi  
  struct result_2 {xTq5`&gT  
  { %> XsKXj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pQa51nc  
} ; xTAfV N  
%%No XW  
template < typename T1, typename T2 > eQ>Ur2H8n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Hn}\5  
  { oXG_6E!^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [\ao#f0WR  
} \ja6g  
..`c# O&  
template < typename T > 1ubu~6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hV7EjQp  
  { | 1B0  
  return OpClass::execute(lt(t)); [PIMG2"G  
} i<ES/U\  
UPfE\KN+p#  
} ; `LkrG9KV{  
Dmh$@Uu#F  
1mmL`M1  
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 -gs I:-Xo  
好啦,现在才真正完美了。 o-8{C0>:  
现在在picker里面就可以这么添加了: gNZwD6GMe?  
3WwS+6R  
template < typename Right > ']nIa7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TQn!MUj/^  
  { oKn$g[,SJh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1`8s "T  
} N?@^BZ  
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。 t1Ts!Q2  
d'_q9uf'  
l+Wux$6U  
$J6 .0O  
pz^S3fy  
十. bind 1clzDwW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \n_7+[=E  
先来分析一下一段例子 =IL\T8y09  
1GN^ui a7  
FF8jW1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \m7\}Nbz0/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wet0qt]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )?jFz'<r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2* g2UP  
我们来写个简单的。 dy6zrgxygP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B!&5*f}*  
对于函数对象类的版本: !td!">r46e  
2c Xae  
template < typename Func > VN)WBv  
struct functor_trait vsI;ooR>  
  { R2)@Q  
typedef typename Func::result_type result_type; C@qWour  
} ; EE'2<"M  
对于无参数函数的版本: #4AU&UM+i  
q[Ai^79  
template < typename Ret > aqSOC(jU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >v,X:B?+FL  
  { od!44p]  
typedef Ret result_type; ranem0KQ)]  
} ; phDIUhL$z  
对于单参数函数的版本: 1L <TzQ  
U 4d7-&U  
template < typename Ret, typename V1 > dC6>&@ VX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I!/EQO|  
  { %E%=Za  
typedef Ret result_type; .w4|$.H  
} ; z_'^=9m  
对于双参数函数的版本: Qy:yz  
s4Ja y!A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Ug &  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rai'x/Ut}+  
  { qK'mF#n0#  
typedef Ret result_type; s`x2Go  
} ; e,s  S.  
等等。。。 #. Dl1L/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k)knyEUi  
r8(oTx  
template < typename Func > 3Y P! B=  
struct func_return  C6gSj1  
  { 6O/L~Z*t  
template < typename T > Uv59 XF$  
  struct result_1 M.H!dZ  
  { S:!5 |o|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KLe6V+ki*  
} ; ~ T}D#}  
E zcch1  
template < typename T1, typename T2 > 1'~+.92Y  
  struct result_2 +/&rO,Ql  
  { S[y'{;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m !:F/?B  
} ; Ps0 Cc_  
} ; `pbCPa{Y  
D0#U*tq;  
k[mp(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z( :\Vj"  
(B\Kb4m  
template < typename Func, typename aPicker > y1 a%f.F`  
class binder_1 yi^X?E{WnX  
  { 6%EpF;T`  
Func fn; 4"PA7 e  
aPicker pk; OC5oxL2HTe  
public : 0084`&Ki  
B)/&xQu  
template < typename T > J|xXo  
  struct result_1 7_Vd%<:  
  { 0of:tZU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G,A?yM'Vw  
} ; tLJ 7tnB  
M]V j  
template < typename T1, typename T2 > @{V`g8P>  
  struct result_2 4=q4_ \_T  
  { Rq1 5AR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AYNz {9  
} ; fe4/[S{a   
OY"BaSEOw}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q|YnNk>1  
nkq{_;xp  
template < typename T > VIWH~UR)&!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G} [$M"}  
  { GF9iK|i/  
  return fn(pk(t));  V13^SVM  
} ~i-n_7+  
template < typename T1, typename T2 > 0Wd5s{S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \sGJs8#v][  
  { %.[AZ>  
  return fn(pk(t1, t2)); 2v?#r"d  
} >Dv=lgPF  
} ; H{P*d=9v  
(N}\Wft%  
#)D$\0ag  
一目了然不是么? BI2'NN\  
最后实现bind ,DKW_F|  
]$K58C  
-b%' K}.C  
template < typename Func, typename aPicker > 6#d+BBKIc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Md:*[]<~  
  { uF,%N   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cL %eP.  
}  ">|L<  
Qm3 RXO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W*c^(W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1%.CtTi  
.Xta;Py|J  
十一. phoenix cCtd\/ \  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  qzD  
IL8&MA%  
for_each(v.begin(), v.end(), w4y ???90)  
( 4>=Y@z  
do_ :)_P7k`>e/  
[ Ft2 ZZ<As  
  cout << _1 <<   " , " yOjTiVQ9  
] .R+n}>+K  
.while_( -- _1), USf;}F:-C  
cout << var( " \n " ) KG5B6Om5'  
) ng2yZ @$  
); 78z/D|{"  
D//Ts`}+n  
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: My9fbT  
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 p'SY 2xq-,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \LS s@\$ g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bir tA{q  
)Z?\9'6e4  
#|xj*+)H  
template < typename Cond, typename Actor > ]=^NTm,  
class do_while z81`Lhg6  
  { %c c<>Hi  
Cond cd; wd:SBU~f5*  
Actor act; kZ_5R#xK  
public : ~o ;*{ Q  
template < typename T > YF");itH  
  struct result_1 eR1]<Z$W\  
  { =uR[Jewa  
  typedef int result_type; a67NWH  
} ; Xo4K!U>TzZ  
fl9J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N'5!4JUI  
M\9p-%"L  
template < typename T > {u7_<G7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EJrQ9"x&n  
  { 9%Ftln6  
  do rFv=j :8  
    { o2(*5*b!@e  
  act(t); 7^8<[8  
  } -,xsUw4  
  while (cd(t)); My >{;n=}  
  return   0 ; W^nG\"T^  
} 0Z[8d0  
} ; ;(Qm<JAa  
0j~C6 vp  
_EZrZB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b~;+E#[*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a U*cwR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Yyh X%S%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 cbA90 8@s  
下面就是产生这个functor的类: 8-R; &  
zTt6L6:u  
z+@Jx~<i  
template < typename Actor > ~|)'vK8W  
class do_while_actor 93N:?B9  
  { sz b],)|18  
Actor act; 4~{q=-]V  
public : A =k{Rl{LA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ddjaM/.E  
&mvC<_1n  
template < typename Cond > a)8M'f_z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hbdM}"&]  
} ; 0~XZ  
SfwAMNCe  
V5LzUg]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AA,n.;zy<  
最后,是那个do_ Q|o~\h<  
wN!5[N"  
!n/"39KT  
class do_while_invoker a2un[$Jq`  
  { ]q@6&]9  
public : d1>Nn!m  
template < typename Actor > h|1 /Q (  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7l3sd5  
  { n P4DHb&5  
  return do_while_actor < Actor > (act); dAcy;-[[P  
} ',p`B-dw  
} do_; h{cJ S9e}  
toCT5E_0=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? * <_8]C0>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VS\~t  
最后来说说怎么处理break和continue paW7.~3 R  
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。 +O @0gl  
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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