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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v)+wr[Qs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o 1#XM/Z  
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, rFn;z}J2  
o'%F*>#v  
Uz\B^"i|  
iH( K[F /  
  class filler )-[ 2vhXz  
  { i3*?fMxhu)  
public : {`KgyC W:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y+V*$73`  
} ; ~7b '4\  
9.lSF  
$ZXy&?4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 23y7l=.b/  
ay'= M`uO_  
)Bl% {C  
'9*wr*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l`gRw4 /$  
g 6>R yjN  
R?>a UFM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8b(UqyV  
e&7GW9FSg  
u-pE ;|  
Z,,Da|edH  
二. 战前分析 u$&7fmZ  
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。 ]BP/KCjAI<  
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 doP4N6   
GfJm&'U&  
L`x:Y>C(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '7wI 2D  
  /* --------------------------------------------- */ gO4J[_  
vector < int *> vp( 10 ); !o:RIwS3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vjZX8KAiZ  
/* --------------------------------------------- */ Rr4r[g#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )+oDa{dZ  
/* --------------------------------------------- */ w^p 'D{{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cpFw]w%]  
  /* --------------------------------------------- */ #TZYe4#f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RX=C)q2c  
/* --------------------------------------------- */ ]J;^< 4l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mmTc.x h  
KTBsH;6  
i layU  
JF%+T yMe  
看了之后,我们可以思考一些问题: \[]36|$LS  
1._1, _2是什么? eAu3,qoM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xlgN}M  
2._1 = 1是在做什么? m {_\@'q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  4rwfY<G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wRnt$ 1  
He)v:AH  
`"zX<  
三. 动工 1-r1hZ-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9!_`HE+(XJ  
Nypa,_9}  
jf*M}Q1jHE  
K$ #(\-M  
template < typename T > V2i*PK X  
class assignment {{SQL)yJ  
  {  Cj_cu  
T value; Rw^4S@~T  
public : u{ JAC!  
assignment( const T & v) : value(v) {} i)+@'!6  
template < typename T2 > _D$|lk-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C[&  \Xq  
} ; d=xU f`^  
%$`pD I)  
#&1mc_`/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5z5#_*)O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s$ &:F4=?  
eMPi ho  
<[8at6;  
`L]cJ0tAs  
  class holder #)GL%{Oa  
  { $;@^coz9U  
public : J6n@|L!yO  
template < typename T > vbmi_[,U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -% 5*c61  
  { ,wlF n  
  return assignment < T > (t); #=OKY@z/  
} (05/}PhB`  
} ; pLDseEr<  
h-<('w:A  
P`@d8 %*;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C6M|A3^T  
{tOu+zy  
  static holder _1; kHo0I8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ">v76%>Z7  
F7Mf>."  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DJS0;!# |O  
而不用手动写一个函数对象。 W[AX?  
#:3ca] k  
Y]Vt&*{JV  
+ Hc[5WL  
四. 问题分析 =;l .<{<VH  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K;k_MA310  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 CJ8XKy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ew*_@hVC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `J'xVq#O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (Dlh;Ic r9  
dPc*!xrq  
五. 问题1:一致性 5@ %$M$E  
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?| @mSdksB/L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p^3 ]Q  
3%bCv_6B  
struct holder B: \\aOEj  
  { ZgP=maQk  
  // 9.{u2a\  
  template < typename T > Dq/_^a/1  
T &   operator ()( const T & r) const jVC`38|  
  { x_pS(O(C  
  return (T & )r; 4zkn~oy  
} )h]~< fU  
} ; {F6>XuS=u  
0x7F~%%2  
这样的话assignment也必须相应改动: {;4Y5kj  
IppzQ0'=y1  
template < typename Left, typename Right > 8n+&tBq1  
class assignment Zyt,D|eWj  
  { mk(O..)2  
Left l; DDxbIkt  
Right r; `% IzW2v6  
public : a"SH_+T{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gqV66xmJ3  
template < typename T2 > i8iv{e2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U_i%@{  
} ; #S)] `YW  
cyrVz4_a  
同时,holder的operator=也需要改动: *`2.WF@E)  
=r"-Pm{  
template < typename T > XtY!fo *  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %:2EoXN"  
  { 7ss Y*1b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &.XlXihnt  
} l r80RL'_  
x93h{K f  
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。 1P4cB w%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <7'`N\a  
~puXZCatN  
return l(rhs) = r; |osu4=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。  lS@0 $  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t/55tL  
-#<6  
template < typename Tp > Lzmdy0!'  
class constant_t 4<V%7z_.B  
  { ?*DM|hzOi  
  const Tp t; X$*MxMNs  
public : Y-2IAJHS8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {1?94rz  
template < typename T > qt_ocOr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `HVS}}{a  
  { xgDd5`W  
  return t; R[_Q}W'HG  
} g)?Ol  
} ; MoAie|MKe  
grD[7;1~:)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G47(LE"2b  
下面就可以修改holder的operator=了 J?6.yL;  
?^Gi;d5  
template < typename T > #jrtsv]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OaTnQ|*  
  { v C23  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m(>MP/  
} EPEWyGw  
;R5@]Hg6q  
同时也要修改assignment的operator() j1zrjhXI  
*y+N-uq  
template < typename T2 > cNbH:r"Ay  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iGq%|o>  
现在代码看起来就很一致了。 n[S-bzU^t  
}K .Rv(m  
六. 问题2:链式操作 u+/Uc:XK)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :g%hT$,]3b  
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。 J.E Bt3  
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。 }b5omHUE%  
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。 ^VC /tJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }VU^ 8D  
#B!| sXC  
template < typename T > DC samOA~  
struct result_1 1d$qr`  
  { +3yG8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L< XAvg  
} ; ?rm3Iac0S  
zqHG2:MN"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i:a*6b.U@N  
zG0]!A  
template < typename T > zRU9Q 2Y  
struct   ref f+ cN'jH E  
  { MzFFWk  
typedef T & reference; eo@kn yA<&  
} ; oF0DprP@  
template < typename T > |(%=zb=?X  
struct   ref < T &> rp '^]Zx  
  { oE.Ckz~*d  
typedef T & reference; }qw->+nD  
} ; .@Lktc  
L6?~<#-m\M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s=e`}4  
SK5_^4  
template < typename T > {/FdrS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w%?Zb[!&  
  { Z0/$XS9|h;  
  return l(t) = r(t); 6b7c9n Z  
} %[4u #G`  
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。 O$nW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4Q!|fn0Sv  
<NEz{1Z  
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 fN1b+ d~*6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p,V%wGM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q>q-6/|UX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <vE|QxpR  
最后的布局是: \@Gcx}Y8h  
                Add 74 W Ky  
              /   \ @Di!~e6  
            Divide   5 hx*4xF  
            /   \ <PFF\NE9  
          _1     3 nQOzKw<j%  
似乎一切都解决了?不。 W}y)vrL  
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。 cyLl,OA  
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。 %)72glB  
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: )7{r8a  
o!ZG@k?#  
template < typename Right > VJ8'T"^Hf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v}J0j  
Right & rt) const  @M OaXe  
  { I94-#*~I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $|g ;  
} v8WT?%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qw*) R#=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @tJ4^<`P{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 eZ$M#I=o  
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。 M KX+'p\w  
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。 t-5K dLB  
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? S[gACEZ =  
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: p>O/H1US;  
1{5t.  
template < class Action > oB%_yy+  
class picker : public Action UdVf/ PGx  
  { gkX7,J-0  
public : 'Hzc"<2Y\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !-N!Bt8;  
  // all the operator overloaded &S`g&  
} ; MD*dq  
x N7sFSV@  
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。 7AS_Aw1L  
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: Ch3MwM5]  
eX>*}pI  
template < typename Right > |V4<eF-0S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7p hf  
  { $}r.fji,c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gq;>DY]   
} 0{uaSR  
,[T/O\k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WF-jy7+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 z;dRzwL  
K3<A<&W_-  
template < typename T >   struct picker_maker ZjMnGRP  
  { 6D[]Jf,9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }vh4ix  
} ; t1U+7nM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (5E09K$  
  { 1og+(m`BL  
typedef picker < T > result; XXhN; -p  
} ; )`(]jx!  
#AB5}rPEI  
下面总的结构就有了: qrp@   
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。 Rzh.zvxTp  
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。 UgK c2~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z\Ur F0  
至此链式操作完美实现。 4xq|  
R|'W#"{@  
UKZ )Boo  
七. 问题3 \o/eF&  
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。 @MB)B5  
09anQHa  
template < typename T1, typename T2 > qB,0(I1-!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @tY]=pqn_  
  { ,c  ^nW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b=xn(HE8|  
} *Cf!p\7!  
e3W~6P  
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: z'$1$~I  
@v ^j<B  
template < typename T1, typename T2 > [:#K_EI5%  
struct result_2 >;hAw!|#  
  { S4 Uu/EX6S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OqDP{X:  
} ; UWqD)6  
W[*xr{0V  
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? v\4<6Z:4  
这个差事就留给了holder自己。 ,!@MLn  
    ;s{' cN[.  
0"% dPKi  
template < int Order > 9$z$yGjl  
class holder; D?"P\b[/  
template <> }.E^_`  
class holder < 1 > [%^sl>,7  
  { [8IO0lul+  
public : @-Q l6k  
template < typename T > o.A:29KoU  
  struct result_1 RPgz"-  
  { oo2d,  
  typedef T & result; 6Q [  
} ; nL/]Q'(5  
template < typename T1, typename T2 > Sk>=C0f:  
  struct result_2 p? o[+L<  
  { ?@,EGY <  
  typedef T1 & result; g ,EDE6`8  
} ; dB[4NT  
template < typename T > :R=6Ku>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "W%YsN0  
  { :tU^  
  return (T & )r; o4WQA"VxM  
} 0LH6G[  
template < typename T1, typename T2 >  jb&MC 2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y06^M?}  
  { mLZ1u\ 7W  
  return (T1 & )r1; k Alx m{  
} O8$~dzf,2  
} ;  )^{}ov  
8R3{YJ6@T  
template <> sb{K%xi%  
class holder < 2 > }u O YF  
  { * &:_Vgu  
public : `hj,rF+4  
template < typename T > }^Q:Q\  
  struct result_1 uW!XzX['  
  { "Esl I  
  typedef T & result; Mg`!tFe3  
} ; .yZLC%}  
template < typename T1, typename T2 > J@I>m N1\  
  struct result_2 ~h3G}EH  
  { 37zB X~  
  typedef T2 & result; 6Bjo9,L  
} ; ;F"!$Z/  
template < typename T > T\}U{9ELL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W"vLCHTh  
  { .<`)`:n+B  
  return (T & )r; *{w0=J[15  
} .u&xo{$'dS  
template < typename T1, typename T2 > .u7} p#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B~Kx Up  
  { V'XEz;Ze  
  return (T2 & )r2; XY'8oU`]{  
} c{/R?<  
} ; "?3=FBp&  
?CQE6ch  
bN. G%1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 n;Oe-+oSC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E #,"C`&*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X#&5?oq`  
)sm9%|.&  
return l(i, j) = r(i, j); C{J5:ak  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CXrOb+  
p2gdA J  
  return ( int & )i; ~][~aEat;V  
  return ( int & )j; ML12&E>  
最后执行i = j; 3<r7"/5  
可见,参数被正确的选择了。 <=7nTcO~  
vTK%8qoZ  
F6q=W#~  
I_ZJnu<  
gFTU9k<  
八. 中期总结 `nyz,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: utZI'5i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,H7_eVLWR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "mJo<i}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #,#_"  
4@0aN6Os  
< c^'$  
FFw(`[A_  
Cb+sE"x]  
ED>7  
九. 简化 zq</(5H  
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。 \XB,)XDB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B9"o Ru^}  
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: yf:0u_&]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1!1JT;gG^9  
  +-*/&|^等 (sKg*G2  
2. 返回引用。 Eq)b=5qrG?  
  =,各种复合赋值等 N9/k`ZGC  
3. 返回固定类型。 mx}5":}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RkG?R3e  
4. 原样返回。 *,X)tZ6VX  
  operator, .@&FJYkLYi  
5. 返回解引用的类型。 7-B|B{]  
  operator*(单目) 55O}SUs!P  
6. 返回地址。 _K#7#qp2  
  operator&(单目) IMD^(k 2  
7. 下表访问返回类型。 M#^q <K %  
  operator[] tQzbYzGb7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J8~hIy6]  
  operator<<和operator>> 2*D2jw  
8 siP  
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。 *I?-A(e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bnfeZR1m_  
ZiR}S  
template < typename Left > 2tK~]0x  
struct value_return n/;{-  
  { h's[) t  
template < typename T > eFs5 l  
  struct result_1 .K~V DUu  
  { w-WAgAch  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \)28,`  
} ; ^r}Uu~A>  
)q'dX+4=eL  
template < typename T1, typename T2 > \Nik`v*Pd  
  struct result_2 x%X3FbF]  
  { ?5">50  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G--vwvL  
} ; EUw4$Jt^p  
} ; fAStM:  
|6-9vU!LK?  
aEdMZ+P.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .n IGs'P  
u*l>)_HD  
下面我们来剥离functor中的operator() / w dvm4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BpA7 z/  
TCzz]?G]la  
return l(t) op r(t) ; t7F%cDA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {C`M<2W]  
return op l(t) a.u{b&+9  
return op l(t1, t2)  @B{  
return l(t) op >}.~Y#Ge  
return l(t1, t2) op uu4! e{K  
return l(t)[r(t)] 7202N?a {  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,FYA*}[  
b7xOm"X,N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: oBai9 [+  
单目: return f(l(t), r(t)); d<?Zaehe\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G8F;fG N  
双目: return f(l(t)); c5f57Z  
return f(l(t1, t2)); =WCE "X  
下面就是f的实现,以operator/为例 2:.$:wS  
m q<:^  
struct meta_divide g0~m[[  
  { , -d2wzhW  
template < typename T1, typename T2 > BB,-HhYT0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1\-lAk!   
  { ( K-7z  
  return t1 / t2; Lo'G fHE  
} WZA1nzRc  
} ; Y edF%  
Qmd2C&Xw  
这个工作可以让宏来做: T}p|_)&y  
j}h%, 7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K:4 G(?w  
template < typename T1, typename T2 > \ z,qNuv"W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ctb , w  
以后可以直接用 UHl1>(U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pmuk !V}f  
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 ,+Ya'4x  
(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。。。) dg N #"  
<+ <o X"I  
]~m=b` o  
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 BH^cR<<j  
A?ESjMy(R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <1V>0[[e  
class unary_op : public Rettype _=5\$6  
  { g[{rX4~|  
    Left l; CZv^,O(M?2  
public :  9mv6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )A;jBfr  
^3&-!<*  
template < typename T > Q|Pm8{8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )/v`k>E  
      { /X\:3P  
      return FuncType::execute(l(t)); e $5s],,n  
    } ciPaCrV  
dfeN_0` -  
    template < typename T1, typename T2 > %+$!ctn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \cAifU  
      { Zvz}Z8jW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4,6?sTuX  
    } G>^ _&(c@2  
} ; \?k"AtL  
,S3uY6,  
7mS_Cz+cB  
同样还可以申明一个binary_op &4F iYZ  
.V^h<d{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Eid~4a  
class binary_op : public Rettype #fe zUU  
  { ~!dO2\X+  
    Left l; i ;YRE&X  
Right r; ,6\oT;G  
public :  ~\+m o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =$%_asQJ  
FE?^}VH  
template < typename T > +?[iB"F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [%7oq;^J  
      { {B\lk:"X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1\Vp[^#Vx  
    } R 9Y k9v  
7vsXfIP+  
    template < typename T1, typename T2 > "CWqPcr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \M-$|04Qt  
      { ZGWZ2>k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4}=Z+tDu>  
    } []eZO_o6j  
} ; e/u (Re  
V_7QWIdiy>  
x\XOtjJr  
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 _S#3!Wx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u'EzYJ7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h7W<$ \P  
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。 DC%H(2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <DM:YWNa  
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。。。 0_-NE4SM/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qc`UDD5  
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) FiJU *  
下面是修改过的unary_op 9 l9|w4YJs  
5l(Q#pSX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *6%r2l'kZ  
class unary_op ~w9ZSSb4  
  { (!`]S>_w9  
Left l; Nl`8Kcv  
  rN^P//  
public : !NFP=m1  
qy|si4IU8,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b:}+l;e5 2  
2EOt.4cP  
template < typename T > 'lU9*e9  
  struct result_1 ;!k1LfN  
  { yp=2nU"o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .jh uC#x{/  
} ; Pv`^#BX'  
or u.a   
template < typename T1, typename T2 > A}b<Lg  
  struct result_2 C`D5``4  
  { ipEsR/O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R4"g? e  
} ; ;&|ja]r  
j+n1k^jC  
template < typename T1, typename T2 > j0k"iv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $H/3t?6h`  
  { Xv'M\T}6C+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4b8!LzKS  
} Y>+\:O  
UKx91a}g  
template < typename T > ' hL\xf{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aIk%$Mat  
  { c8gdY`  
  return OpClass::execute(lt(t)); x~}RL-Y2o  
} ,|b<as@X  
aU2O5z&  
} ; a Kb2:1EQ  
JLRw`V,o7  
:?{ **&=  
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 Fk>/  
好啦,现在才真正完美了。 z@$7T: H>  
现在在picker里面就可以这么添加了: `7Ni bZX0  
B5!$5 Qc  
template < typename Right > bzmT.!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k oC2bX  
  { K!k,]90Ko  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mz[rB|v"/7  
} 9xC,i )  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `w]=x e  
jGd{*4{3+  
yjpV71!M  
R1X9  
[X=-x=S,  
十. bind 1A">tgA1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U=p,drF,A  
先来分析一下一段例子 }V?SedsY  
_odP:  
&?/h#oF@\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N/Z3 EF_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +%8c8]2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IC/'<%k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 BM1uZJ0  
我们来写个简单的。 #~q{6()e:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: myFj w@  
对于函数对象类的版本: LqPn$rZ|$  
d5%A64?  
template < typename Func > .3A66 O~zT  
struct functor_trait kp[+Iun?  
  { U/m6% )Yx(  
typedef typename Func::result_type result_type; GrW+P[j9  
} ; [(5;jUmF@  
对于无参数函数的版本: 'AE)&56  
E:f0NV3"1  
template < typename Ret > y1(smZU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^{_`jE  
  { S>aN#  
typedef Ret result_type; hJ>{`Tw  
} ; Y>{K2#k  
对于单参数函数的版本: #]oVVf_  
Z[yQKy  
template < typename Ret, typename V1 > QSW62]=vV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .KGW#Qk8  
  { /<9VKMR_k  
typedef Ret result_type; Lf&p2p?~c  
} ; 3lqR(Hh3  
对于双参数函数的版本: k+{ -iPm{  
D:U:( pg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Rgw\qOb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #qGfo)  
  { _y#t[|}w  
typedef Ret result_type; cj`g)cX|  
} ;  Y5 $5qQ  
等等。。。 ~(aQ!!H6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E5UI  
^!L'Ao y;E  
template < typename Func > FRQ0tIp  
struct func_return E9;cd$}K  
  { ns9iTU)  
template < typename T > K3$83%E  
  struct result_1 SG2s!Ht  
  { XL>c TM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fD  
} ; $(H%|Oyn  
='q:Io?T  
template < typename T1, typename T2 > YgNt>4K  
  struct result_2 ~C6d5\  
  { 6e(|t2^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zdrCr0Rx,  
} ; 'due'|#^  
} ; FN NEh  
O6NgI2[O  
dFFJw[$8w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I$9^i#O'3  
q{HfT d  
template < typename Func, typename aPicker > \/g.`Pe  
class binder_1 7"Sw))H|  
  { 4d#w}  
Func fn; NK2Kw{c"iI  
aPicker pk; ml<X92Y  
public : obKWnet  
"5"6mw?  
template < typename T > \ce (/I   
  struct result_1 ZdJwy%  
  { CpNnywDRwU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4HQP,  
} ; (lq7 ct  
mD{<Lp=  
template < typename T1, typename T2 > `,gGmh  
  struct result_2 YhYcqE8  
  { h@}KBK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bmgK6OyVR  
} ; aT1T.3 a  
p%toD{$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /4J2F9:f  
6FNs4|(d  
template < typename T > 2\h}6DGx2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 20750G  
  { \g< 9_  
  return fn(pk(t)); xP%`QTl\  
} EN />f=%  
template < typename T1, typename T2 > px;5X4U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T\ZWKx*#  
  { rqbX9M^  
  return fn(pk(t1, t2)); VN`T:!&  
} &$F4/2|b%  
} ; }#}IR5`=E  
7Gb1[3  
u3)Oj7cX  
一目了然不是么? GWo^hIfJ  
最后实现bind \?uaHX`1  
fq(r,h=|  
[SGt ~bRJ  
template < typename Func, typename aPicker > zK`fX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~>u]ow=  
  { Y2709LWmP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WM$)T6M  
} GyI(1O AW  
v Yt-Nx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;AyE(|U+  
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。 N!Dc\d=8q]  
&2IrST{d:V  
十一. phoenix 0"q_c-_Bg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P \<dy?nZ  
&'`q&U1x  
for_each(v.begin(), v.end(), Z* eb  
( [P,YW|:n  
do_ hz#S b~g  
[ BG:l Zj'I  
  cout << _1 <<   " , " `k y>M-  
] f1GV6/| m  
.while_( -- _1), AQkH3p/W  
cout << var( " \n " ) 7tWt3  
) Y"qKe,  
); K..L8#SC  
= 7U^pT  
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: C =fs[  
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 XE8~R5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 klHOAb1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xb#M{EE-.  
dm3cQ<0  
+zodkB~)  
template < typename Cond, typename Actor > _nw=^zS  
class do_while BM bT:)%  
  { Dw}8ci'  
Cond cd; 2yqm$i9C  
Actor act; {2kw*^,l  
public : jxA`RSY  
template < typename T > gs;3NW  
  struct result_1 fdr.'aMf%  
  { b_ 88o-*/  
  typedef int result_type; C6Qnn@waYb  
} ; O[+![[N2  
h%e}4U@X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fuJ6 fmT  
Hbogi1!al|  
template < typename T > |RT#ZMJek  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ bv>(a_,  
  { KobNi#O+  
  do gE8=#%1<  
    { ]p3hq1u3&  
  act(t); }>:v  
  } =IBdnEz:M  
  while (cd(t)); :b+C<Bp64r  
  return   0 ; 3\eb:-B:@  
} "kyy>H9)  
} ; <qH>[ \  
%XGwQB$zk8  
i|u3Qt5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fd >t9.  
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。 Zab5"JR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Zcd!y9]#  
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。 ,2u-<8  
下面就是产生这个functor的类: Q7]:vs)%  
"El$Sat`  
rC~hjViG.  
template < typename Actor > k^gnOU;  
class do_while_actor l= 5kd.{  
  { mj :8ZZ  
Actor act; Y<Y5HI"  
public : V/i&8UMw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N(mhgC<O  
Vf6lu)Z c1  
template < typename Cond > o?uTL>Zin  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &,Dh*)k  
} ; K' N`rx.7  
0hcrQ^BB!b  
reLYtv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WQ4:='(  
最后,是那个do_ ' U{?"FP  
PIP2(-{ai  
VR5$[-E3  
class do_while_invoker 7QL>f5Q  
  { 4lC:svF  
public : &O5%6Sv3d  
template < typename Actor > |0n h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1g{`1[.QO  
  { LKY4rY!|@d  
  return do_while_actor < Actor > (act); `Q6@,-(3  
} F>&Q5Kl R  
} do_; [>&Nhn0iY  
":?>6'*1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )K>XLaG)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "v4;m\g&:  
最后来说说怎么处理break和continue rP,i,1Ar 4  
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。 6N\~0d>5m  
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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