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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9@ 6y(#s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0.C y4sH'  
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, - *!R  
yHl1:cf(y  
_6&x$ *O  
ozF>2`K }  
  class filler  2&O!<C j  
  { &a%|L=FY  
public : xSZgQF~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^ElUU?rX  
} ; W F<`CQg[  
40N8?kQ}?  
=vMFCp;mv  
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: EAU6z(X$  
yf+M  
.`& ($W  
V*rAZ0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1u7Kc'.xc  
"qUUH4mR`  
bB'iK4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qx|m{1~-  
<Yu}7klJE  
twU^ewO&  
W}bed],l  
二. 战前分析 Vo<V!G{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tvynl;Y/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b[Sd$ACd  
j2SJ4tB /  
a:Js i=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oCdWf63D  
  /* --------------------------------------------- */ X[:Hp`_$  
vector < int *> vp( 10 ); .w\AyXp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +0\BI<aG  
/* --------------------------------------------- */ .}S9C]d:a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); okJ+Yl.[?7  
/* --------------------------------------------- */ DVt;I$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); An!1>`8r  
  /* --------------------------------------------- */ n=l>d#}$%T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J`a$"G B.  
/* --------------------------------------------- */ %N_5p'W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [ !/u,  
*,X;4?:,  
jIwz G+)$P  
}YWLXxb;  
看了之后,我们可以思考一些问题: bmVksi2b  
1._1, _2是什么? ,\q9>cZ!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7{=/rbZT?  
2._1 = 1是在做什么? =.O8G=;DOA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yjlX@YXnw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -jdS8n4  
L\}o(P(  
.'JO7of  
三. 动工  -iWt~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )WavG1  
13wO6tS k  
[ZU6z?Pf  
]3]I`e{  
template < typename T > %!I7tR#;  
class assignment Gs;wx_k^  
  { .dX ^3  
T value; hAtf)  
public : nI.K|hU:P  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;QkUW<(  
template < typename T2 > "n3r,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HpY-7QTPJ~  
} ; 3:Q5dr+1_  
;rZR9fR  
OjTb2[Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UZ7Zzc#g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gKoB)n<[  
O4J <u-E$  
[E<NEl *  
m/uBM6SXx  
  class holder >J!4x(;Yh  
  { U8Z(=*Z3  
public : .1<QB{4~v  
template < typename T > =aZgq99  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N,fEta6  
  { 8&<C.n KP  
  return assignment < T > (t); &SuWmtq  
} _Y@vO  
} ; ewHk (ru  
%^tKt  
a(RTb<  
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: Hc^q_{}"  
7pf]h$2  
  static holder _1; -L&r2RF/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q`- JRY-  
5r)ndW,aN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3gtQS3$4s  
而不用手动写一个函数对象。 ;Gixu9u'  
6D3hX>K4  
KBJ%$OQV  
MJ"ug8 N  
四. 问题分析 6HocF/Ye  
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。 Gy 0 m  
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。 bQd'objpY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ug(;\*yg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A)6xEeyR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :Z)a&A9v  
r ,I';vm<`  
五. 问题1:一致性 *UBukn  
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?| RlW0U-%u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DmzK* O{  
mY6d+  
struct holder 0?c2=Y   
  { WOBLgM,|  
  // $>^DkrOd  
  template < typename T > z OwKh>]  
T &   operator ()( const T & r) const #o`y<1rN  
  { b7-M'-Km0_  
  return (T & )r; u~b;m  
} oA/[>\y  
} ; _mSDz=!Z3  
/bm2v;  
这样的话assignment也必须相应改动: \tR](, /  
Z[9) hGh  
template < typename Left, typename Right > _yx~t  
class assignment o>4mkh[3  
  { 0QJ :  
Left l; DpD19)ouy  
Right r; :c75*h`  
public : rdj_3Utv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j'L/eps?S  
template < typename T2 > ]k+XL*]'A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S+wy^x@@  
} ; `Xs3^FJt  
a ]~Rp  
同时,holder的operator=也需要改动: lL8pIcQW  
rK` x<  
template < typename T > ZVu_E.4.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QjT$.pU d  
  { f6/<lSoW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .,({&L  
} R:N4_4& C~  
Ygeg[S!7  
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。 8M6 Xd]{%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t)qu@m?FZ)  
HpLCOY1-  
return l(rhs) = r; B'NtG84  
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。 VrQgn9L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xE>jlr?  
_PPZ!r(  
template < typename Tp > da[=d*I.  
class constant_t FS'|e?WU  
  { 8-#_xsZ^;  
  const Tp t; ov3FKMG?  
public : q8Jhs7fv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "rl(%~Op  
template < typename T > "aL.`^.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?Z^?A^; }$  
  { DUrfC[jpv  
  return t; 8Cx6Me>,=  
}  lL\%eQ  
} ; YL?2gBT  
5& 2([  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EKgY  
下面就可以修改holder的operator=了 r!+..c  
QT8GP?F  
template < typename T > C4[)yJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c/6  
  { ;{L~|q J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8_W=)w6  
} 8(3n v[  
V><,.p8  
同时也要修改assignment的operator() @5RbMf{  
)tvP|  
template < typename T2 > :?!b\LJ2^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {<}9r6k;f  
现在代码看起来就很一致了。 #Vy8<Vy&w  
omP\qOc  
六. 问题2:链式操作 @1w[~QlV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z@<OR$/`L  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u+7S/9q8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 REg&[e+%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n[K LY!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bmzY^ %a  
| V: 9 ][\  
template < typename T > :kMF.9U:  
struct result_1 W5*Kq^6Pd  
  { b)+;=o%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P:#KBF;a  
} ; :{LNr!I?I  
BQ:hUF3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !qu/m B  
|LLDaA-=0  
template < typename T > 7!;H$mxP  
struct   ref @fQvAok  
  { 5r1u_8)'  
typedef T & reference; A.9ZFFz  
} ; Q]{ `m  
template < typename T > i7XM7 +}  
struct   ref < T &> gbrn'NT  
  { | LX Vf  
typedef T & reference; ]?7q%7-e.a  
} ; h/oC9?v  
<GWzdj?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C+L_f_6]  
*t{^P*pc  
template < typename T > 5O%?J-Hp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #b eLo J  
  { 29HyeLB@  
  return l(t) = r(t); F~$ay@g  
} -Hh.8(!XoO  
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。 gy`WBg(7x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |yinVfZ0C  
j.ZXLe~  
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 / q| o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *B)J(^M!q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $'x#rW>v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fhrj$  
最后的布局是: &J\<"3  
                Add 0z$::p$%u  
              /   \ i+Lqj  
            Divide   5 $KVCEe!X  
            /   \ `%/w0,0  
          _1     3 :w<Ga8\tZ  
似乎一切都解决了?不。 |jB/d@RE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 R=J5L36F  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @~QI3)=s  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?j;,:n   
5m yQBKE  
template < typename Right > MW2{w<-]7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r>ag( ^J\  
Right & rt) const =[:pm)   
  { iv ~<me0F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :Vy*MPS5  
} m%cwhH_B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G3o`\4p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }60/5HNr  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3UX6Y]E3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r+!29  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hCb2<_3CR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  r4M;]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: I8/tD|3  
c2u*<x  
template < class Action > 050V-S>s  
class picker : public Action 9S|a!9J  
  { []$L"?]0uk  
public : VfFbZds8f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KPAvNM  
  // all the operator overloaded sDB,+1"Y$  
} ; UP7?9\  
|=:<[FU  
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。 twox.@"U  
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: f@ILC=c<  
l<;~sag  
template < typename Right > 6Nws>(Ij  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7]_zWx,r  
  { *\Lr]6k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :O7n*lwx  
} je`Inn<  
h=4 GSU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \hWac%#  
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。 -zzoz x]S=  
dJe 3DW :  
template < typename T >   struct picker_maker _SnD)k+TgJ  
  { :=*V i`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &O5O@3:7]  
} ; `n RF"T_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +{#L,0t  
  { Us.k,  
typedef picker < T > result; Ae%AG@L  
} ; &`,Y/Cbw  
@*E=O|  
下面总的结构就有了: 8#w%qij  
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。 ME66BWg{  
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。 <.2jQ#So  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 of {K{(M7@  
至此链式操作完美实现。 a2[rY  
n]6-`fpD  
#-o 'g!  
七. 问题3 fB 0X9iV6j  
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。 6OB3%R'p  
h\2iArw8  
template < typename T1, typename T2 > g;Zy3   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kA> e*6  
  { lD{*Z spz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dvM%" k  
} phQ{<wzwp  
s\< @v7A  
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: FKPR;H8>  
OIIA^QyV  
template < typename T1, typename T2 > J0imWluhQ  
struct result_2 tH~>uOZW  
  { 6 FN#Xg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p1\mjM  
} ; A+j!VM   
B>4/[ YHr;  
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? o7 0] F  
这个差事就留给了holder自己。 M!D6i5k,   
    gWL`J=DiU  
vOLa.%X]h  
template < int Order > 5,4m_fBoW  
class holder; ?\kuP ?\  
template <> U^eos;:s8  
class holder < 1 > &KY!a0s  
  { rP}[>  
public : i5=~tS  
template < typename T > $fB j}\o  
  struct result_1 M~n./wyC  
  { $wn0oIuW  
  typedef T & result; [k0/ZfFwV  
} ; vvu $8n  
template < typename T1, typename T2 > tLxeq?Oo]  
  struct result_2 Wffz&pR8  
  { , 6Jw   
  typedef T1 & result; Qm=iCZ|E^!  
} ; xI.0m  
template < typename T > /\;m/cwrl"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MMUlA$*t  
  { BOh^oQh  
  return (T & )r; B[q"o I`  
} Sfa=AV7K  
template < typename T1, typename T2 > 1*|/N}g)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +,]VXH<y  
  { .lq83; k  
  return (T1 & )r1; &r,)4q+  
} g~$UU(HX  
} ; `/?'^A%Ik  
=6+99<G|%M  
template <> +xgP&nw[-  
class holder < 2 > 3Fxr=  
  { a4gX@&it_k  
public : AW E ab  
template < typename T > awI{%u_(nA  
  struct result_1 CUHT5J*sY  
  { " Zx<hL*  
  typedef T & result; `23][V  
} ; 9UVT]acq  
template < typename T1, typename T2 > aj,o<J  
  struct result_2 1;DRcVyS+  
  { V#b=mp  
  typedef T2 & result; @OGG]0 J  
} ; fUGappb  
template < typename T > Zxhbnl6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N|Ag8/2A  
  { q3#+G:nh  
  return (T & )r; (Q @'fb9z  
} x$bUd 9  
template < typename T1, typename T2 > aL`wz !  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7(oA(l1V  
  { VX82n,'=t  
  return (T2 & )r2; TVx `&C+  
} "wuO[c&%/  
} ; jd,i=P%  
%q~q,=H$]  
fm`V2'Rm  
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)V*faD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 01n132k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Aq*?Q/pV  
:enR8MS  
return l(i, j) = r(i, j); <9piKtb|L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lSW'qgh  
f$6N  
  return ( int & )i; h6OQeZ.  
  return ( int & )j; ]@ke_' "  
最后执行i = j; i;U*Y *f  
可见,参数被正确的选择了。 "M!m-]  
_ilitwRN3  
-*MY7t3  
#{{p4/:  
u '/)l}  
八. 中期总结 Nh_\{ &r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: > *VvV/UU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]wdE :k,D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y`j=(|DV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vq^';<Wh.  
G_J}^B*?%v  
F]PsS(  
DU$#tg}{  
5h`LWA B  
Kx&" 9g$  
九. 简化 4xr^4\ lk  
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。 Su"Z3gm5Kw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9Dgs A`{$  
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: "C\yM{JZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FRZ]E)9Z]b  
  +-*/&|^等 W dD889\  
2. 返回引用。 oKCy,Ot<  
  =,各种复合赋值等 /\b* oPWJ  
3. 返回固定类型。 *jbPy?%oY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9\<q =p~  
4. 原样返回。 N`,\1hHMT  
  operator, 3 dJ362  
5. 返回解引用的类型。 !cYID \}S,  
  operator*(单目) X,_K )f  
6. 返回地址。 0bM_EC  
  operator&(单目) %" 7UYLX  
7. 下表访问返回类型。 -` ViuDX=  
  operator[] =g! Pw]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {yWL|:#K  
  operator<<和operator>> VOM@x%6#c  
Wp8>Gfb2  
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。 Ycspdl+(S$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v N\[2r%S  
V%PQlc.X  
template < typename Left > `Ucj_6&Tqs  
struct value_return D@gC(&U/6  
  { ~M-L+XZl(  
template < typename T > 3&7? eO7*  
  struct result_1 VGD~) z57  
  { *oz#YGNm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2#R$-* ;#  
} ; a-Y6ghs  
_!qD/ [/  
template < typename T1, typename T2 > | U"fhG=g  
  struct result_2 EI6kBRMo  
  { su%-b\8K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GI/NouaNfm  
} ; [)s4:V  
} ; ~Yi4?B<  
g^(gT  
c{I]!y^!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cm)TFh6  
*>:phs~r{  
下面我们来剥离functor中的operator() 8Iw)]}T'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {+hABusq  
.=J- !{z  
return l(t) op r(t) o cW~I3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XV]xym~  
return op l(t) 8+}rm6Y+  
return op l(t1, t2) <3BGW?=WP  
return l(t) op l3>e-kP  
return l(t1, t2) op XZARy:+bc  
return l(t)[r(t)] bRy(`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q%])dZ!lE  
#<b\BqYG  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5)T[ha77u  
单目: return f(l(t), r(t)); [;Lgbgt3f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V&:x+swt  
双目: return f(l(t)); G&^8)S@1  
return f(l(t1, t2)); <i</pA  
下面就是f的实现,以operator/为例 !>> A@3  
%K|f,w=m  
struct meta_divide M' z.d  
  { g^+p7G  
template < typename T1, typename T2 >  5)'Y\~2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ajk}&`Wj"  
  { B2Y.1mXq  
  return t1 / t2; NL$z4m0  
} GkI'.  
} ; XdCP!iq*8  
E#:!&{O  
这个工作可以让宏来做: =EFh*sp  
_MTZuhY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2A~o)7JaZ  
template < typename T1, typename T2 > \ \]f+{d- &  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j AOy3c  
以后可以直接用 dv\bkDF4A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XH~(=^/_  
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  4bA^Gq  
(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。。。) 7:?\1 a  
FqA4 O U  
%AA&n*m  
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 ]b%U9hmL^f  
ZN $%\,<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b`D]L/}pr  
class unary_op : public Rettype v:4j 3J$z  
  { ; >H1A  
    Left l; CYy=f-  
public : Z3{1`"\<K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XJeWhk3R9  
ptT-{vG  
template < typename T > 02t({>`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ue 9Y+'-x  
      { _-y1>{]H  
      return FuncType::execute(l(t)); TYGI f4z  
    } 56<UxIa~  
tdxzs_V,-  
    template < typename T1, typename T2 > ;hDk gp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bpZA% {GS  
      { &"K_R(kN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :VP4:J^  
    } __ 9FQ{Ra  
} ; OgIRI8L  
GD.Ss9_h1  
}Mt)57rU  
同样还可以申明一个binary_op 0)d='3S  
G7"(,L` 5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > stajTN*J  
class binary_op : public Rettype N? Jy  
  { 3#t#NW*e  
    Left l; s,#We} bv  
Right r; 9zqo!&  
public : v[ML=pL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4Z%1eOR9V  
/A,w{09G  
template < typename T > 3S+9LOrhY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PF/K&&9}  
      { #)~u YQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 63l& ihj  
    } f4P({V  
a`xAk ^w+  
    template < typename T1, typename T2 > O$6&4p*F.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !hq*WtIk  
      { bVU4H$k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D#1R$4M=  
    } ]m1p<*0I$  
} ; &j1-Ouy  
i%.NP;Qq]M  
njxLeD e-  
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 aBReIK o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?HPAX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q( ~rk  
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。 :5&D 6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 37kFbR@x  
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。。。 li3,6{S#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 46NuT]6/4  
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) o+=wQ$"tP  
下面是修改过的unary_op o 7kg.w|  
#&kj>   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /J-'[Mc'D[  
class unary_op xkRMg2X.>9  
  { RN-gZ{AW  
Left l; 1i$VX|r  
  7\%JJw6h  
public : %f&Y=  
HBe*wkPd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sk+XBX(}  
axUj3J>  
template < typename T > 1-E6ACq  
  struct result_1 r9{@e^Em  
  { -}UY2)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8_4!Ar>2  
} ; ds!n l1  
B;N<{Gb  
template < typename T1, typename T2 > ULz<P  
  struct result_2 bC:sd2s  
  { x@q.u3o9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z S=H1  
} ; k)7i^ 1U  
7oF3^K'S  
template < typename T1, typename T2 > {Cm!5QYy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,L-/7}"VHA  
  { #T8o+tv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 34!.5^T  
} KX9IC 5pR  
j H2)8~P  
template < typename T >  Ll; v[Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jfr'OD2$ %  
  { nu+K N,3R"  
  return OpClass::execute(lt(t)); /xJD/"Y3&  
} w*XM*yJHU  
&6OY ^6<  
} ; af | mk@  
6k;5T   
6vbKKn`ST  
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 1ygEyC[1  
好啦,现在才真正完美了。 G(wK(P0j  
现在在picker里面就可以这么添加了: X <8|uP4  
I ==)a6^  
template < typename Right > 'qT;Eht5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +Xw%X3o)  
  { dQ{qA(m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C8|Ls(4Ck  
} + GQ{{B  
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。 $,by!w'e:l  
?:9y !Q=  
Vv+nq_  
7<]&pSt=  
2o<*rH  
十. bind I"czo9Yspd  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W8^A{l4  
先来分析一下一段例子 &T,,fz$  
I1>f2/$z*  
Cydo~/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u|}\Af  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u~uz=Yse  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GYQ:G=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 A@< !'  
我们来写个简单的。 HcIJ&".~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A)9]^@,  
对于函数对象类的版本: ]pe7I P  
wnd #J `  
template < typename Func > (LTu=1  
struct functor_trait 8m' f8.x  
  { x`7Le&4f  
typedef typename Func::result_type result_type; K>.}>)0  
} ; MV$E_@pg  
对于无参数函数的版本: ,H6P%  
j%` C  
template < typename Ret > @uyQH c,V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &q|vvF<G  
  { aMe &4Q  
typedef Ret result_type; Vn5%%?]J  
} ; yT OZa-  
对于单参数函数的版本: tZ62T{, a  
bgE]Wk0  
template < typename Ret, typename V1 > 0o$RvxJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0(+<uo~6p1  
  { m33&obSP  
typedef Ret result_type; i5le0lM  
} ; Jm CHwyUK?  
对于双参数函数的版本: ? 0X$ox  
@Un/,-ck  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UeCi{ W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [/hoNCH!  
  { zu?112-v2  
typedef Ret result_type; -x6_HibbD  
} ; [x 7Rq_^  
等等。。。 )2y [#Blo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ! U@ETo  
NqF*hat  
template < typename Func > KtAEM;g  
struct func_return *bpN!2  
  { moFrNcso  
template < typename T > Jk}3c>^D  
  struct result_1 ?& :N|cltD  
  { I \1E=6"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *%jXjTA0D  
} ; ]p+KN>1e  
-n"f>c_{>  
template < typename T1, typename T2 > aoW2c1`?Z  
  struct result_2 yx?oxDJg  
  { :K~@JlJd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R-pON4D"*  
} ; 1d49&-N  
} ; L>/$l(  
zZ-/S~l  
aO1.9! <v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8HLL3H0  
T$MXsq  
template < typename Func, typename aPicker > ph b ;D  
class binder_1 |g{50 r'=  
  { J ##a;6@  
Func fn; Y_]y :H  
aPicker pk; h/C{  
public : (BH<\&yHE  
uHquJQ4  
template < typename T > Nz{qu}dt  
  struct result_1 ZJbaioc\  
  { -{*3<2rFK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]+ub R;  
} ; 1^NC=IS9z  
BIMX2.S1o  
template < typename T1, typename T2 > [YlRz  
  struct result_2 $H@   
  { oAN,_1v)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~-sgk"$  
} ; EK>x\]O%T  
`>KNa"b%$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &'e+`\  
aO |@w"p8  
template < typename T > ~,s'-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D`41\#ti  
  { aC9iNm8w  
  return fn(pk(t)); *cFGDQ !  
} P)y2'JKL  
template < typename T1, typename T2 > ql.[Uq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u7J:ipyiq2  
  { M3KK^YRN  
  return fn(pk(t1, t2));  -+qg  
} BuM #&]s  
} ; 0*P-/)o x  
FDiDHOR  
,^ -%<  
一目了然不是么? \s8h.xjU  
最后实现bind C-49u<; ,  
4avkyFj!h  
'9vsv\A&  
template < typename Func, typename aPicker > OFv-bb*YZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1HSt}  
  { xK[ [b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :1t&>x=T  
} 3k_\ xQ  
 RF<f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oVUsI,8  
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。 qe1>UfY  
NV{= tAR  
十一. phoenix Vx[Q=raS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z< C39s  
jl;N Fk%  
for_each(v.begin(), v.end(), }3 ~*/30V  
( yhK9rcJq6}  
do_ -=:tlH n  
[ =dKk #*  
  cout << _1 <<   " , " #Sy~t{4  
] i%f C`@  
.while_( -- _1), ,,EG"Um6  
cout << var( " \n " ) U;ujN8  
) ~PpU'[  
); !: vQg+S  
b+AxTe("  
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: 4u2_xbT  
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 #EKnjh=Uq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e=jtF"&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qoph#\  
FbdC3G|oA  
C_[ d  
template < typename Cond, typename Actor > ?<0'h{zNy  
class do_while 3M^`6W[;  
  { ze+S_{  
Cond cd; =fy.'+  
Actor act; ]t17= Lr?  
public : 1G(wESe  
template < typename T > 2,|@a\H  
  struct result_1 zuJ` 704  
  { GXv2B%i8  
  typedef int result_type; h52+f  
} ; - 3<&sTR  
/'v!{m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `x L@%  
yYaYuf  
template < typename T > sSiZG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z>NA 9:  
  { F')E)tV  
  do \"yR[.Q?   
    { EO",|V-  
  act(t); O9N%dir  
  } S]&i<V1qX  
  while (cd(t)); f .h$jyp(  
  return   0 ; x41t=E](  
} "1P2`Ep;  
} ; _ -ec(w~/  
(d <pxx  
-%VFC^'5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k]TJL9Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tJGPkeA  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "VsS-b^P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Oh}@c~7;  
下面就是产生这个functor的类: <(qdxdUp  
(ke<^sv7!  
b]8\% =d  
template < typename Actor > I= z+`o8  
class do_while_actor .lc gM  
  { ,*p(q/kJh~  
Actor act; !<-+}X+o8$  
public : x||b :2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lnxA/[`a  
YWq{?'AaR  
template < typename Cond > @zix %x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sg]g;U  
} ; @[rlwwG,  
[9p@uRE  
E?m W4?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .e:+Ek+  
最后,是那个do_ NXE1v~9V  
"yXqf%CGE  
8H SGOs =8  
class do_while_invoker F|WH=s3  
  { %N<>3c<8P  
public : Pb :6nH=  
template < typename Actor > \ItAc2,Fl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~1{~iB2G  
  {  ~#z b  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0`WZ  
} %cMayCaI!@  
} do_; J= DD/Gp  
^A;ec h7I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y|.dM.9V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qSVg.<+  
最后来说说怎么处理break和continue `,wX&@sN  
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。 l %xeM !}  
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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