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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gM= ~dBz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kO9yei  
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, P]x@h  
O;zW'*c+  
T-x`ut7c  
qxrOfsh  
  class filler P$oa6`%l  
  { ]O\6.>H  
public : L_A|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TfxKvol'  
} ; 3)eeUO+  
6Q>w\@lF  
oJR!0nQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ?O3 G  
~/Ry=8   
+tA rH C]  
9wwvh'T&NK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,onv `  
~KNxAxyVi  
3&zmy'b*:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f2Slsl;  
  C[Fh^  
zZ wD)p?_g  
CkflEmfe  
二. 战前分析 #&/*ll)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -^Lj~O  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :kUH>O  
VEn%_9(]  
q)vD "{0.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IaJ(T>" +  
  /* --------------------------------------------- */ un/R7 "  
vector < int *> vp( 10 ); ~cez+VQe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .Q#Eb %%  
/* --------------------------------------------- */ +Rvj]vd}&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -y AIrvO1q  
/* --------------------------------------------- */ W"0#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  OkQSqL  
  /* --------------------------------------------- */ *GDU=D}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `2Z=Lp  
/* --------------------------------------------- */ /bb4nM_E/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {.2C>p  
yQW\0&a$  
`=>Bop)  
S%4hv*_c  
看了之后,我们可以思考一些问题: n/6A@C  
1._1, _2是什么? (=\P|iv  
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。 C6Mb(&  
2._1 = 1是在做什么? mPu5%%  
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。  z/ i3  
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。 ,=ICSS~9l  
Vz#cb5:g  
;F:(5GBi  
三. 动工 y>o#Hq&qM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *oPSkEA{  
}I;W  
ewLr+8  
V?gQ`( ,  
template < typename T > [ wROIvV  
class assignment $M8'm1R9  
  { B}jZ~/D}  
T value;  O{4m-;  
public : QO,y/@Ph  
assignment( const T & v) : value(v) {} [sad}@R7  
template < typename T2 > IS!+J.2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z~W@`'f  
} ; -R8RAwsLG  
1zM`g_(#  
t (1z+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (PNvv/A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h%O`,iD2  
olJ9Kfc0  
EbW7Av  
BBx"{~  
  class holder s2$R2,  
  { OO$<Wgh  
public : 4*54"[9Hr#  
template < typename T > B|%;(bM2C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qle\c[UM5  
  { @fY!@xSf  
  return assignment < T > (t); wS5hXTb"  
} Soa.thP  
} ; Wm A:"!~M  
x88$#N>Q5  
aB Yhk|Ei  
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: !9!N s(vUM  
JvUKfsnu{  
  static holder _1; &x;nP6mV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,Bta)  
ZNUV Bi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o+nU{  
而不用手动写一个函数对象。 s9Xeh"  
k/LV=e7  
A6sBObw;  
tSm|U<  
四. 问题分析 ?;*mSQA`J  
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。 z!1j8o2  
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。 V`%m~#Me  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $+mmqc8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~E!"YkIr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )rXP2Z  
kxdLJ_  
五. 问题1:一致性 X23TS`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :?S2s Ne2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2"mO"2d%  
/0r2v/0  
struct holder  RFZrcM  
  { H"-p^liw  
  // 9+/<[w7  
  template < typename T > H p,r @  
T &   operator ()( const T & r) const ="u(o(j"  
  { uwIZzz  
  return (T & )r; Sd)D-S  
} jeW0;Cz J~  
} ; p#?1l/f"  
Zj}, VB*T  
这样的话assignment也必须相应改动: X{ Nif G  
"NJ!A  
template < typename Left, typename Right > L*5&hPU  
class assignment Og,,s{\  
  { U,]z)1#X|  
Left l; +Q'/c0o  
Right r; ,og@}gOMB  
public : R#r?<Ofw4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /,;9hx  
template < typename T2 > Bf7RW[ -v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /yI~(8bO  
} ; k_^d7yH  
>2wjV"W?  
同时,holder的operator=也需要改动: UdY9*k  
|mK d5[$  
template < typename T > 9]S}m[8k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;~@2YPj  
  { P8TiB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Qn<< &i~  
} 0h; -Yg  
Ii"cDH9  
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。 F"bbU/5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ./6L&?*`~;  
aMHIOA%Kh  
return l(rhs) = r; =}V`O>  
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。 J%}}( G~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {o]OxqE@  
bFTWuM  
template < typename Tp > N7jAPI@a\i  
class constant_t <:ZN  
  {  e%qMrR  
  const Tp t; doe[f_\  
public : bg$e80  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^&,{  
template < typename T > 8RocObY_W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !|`YNsR  
  { =GLsoc-b  
  return t; `yVJ `} hm  
} |d Soq~Vz  
} ; >#V8l@IH  
LN7;Yr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R{*p \;  
下面就可以修改holder的operator=了 SQliF[-  
PanyN3rC*  
template < typename T > CUYp(GU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ."h;H^5  
  { B[Tw0rQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0.Iw/e  
} Gud!(5'  
#4|?;C)u\  
同时也要修改assignment的operator() 9,9( mbWJv  
fs`<x*}K  
template < typename T2 > xXyzzr1[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jm*v0kNy  
现在代码看起来就很一致了。 k1%Ek#5  
(57x5qP X  
六. 问题2:链式操作 `HHbQXB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +}:c+Z<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7#<|``]zNf  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vF*H5\ m<a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {)Gh~~57_W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >Cf]uiR  
[y:6vC   
template < typename T > OCX?U50am  
struct result_1 u2F 3>s  
  { 7&+Gv6E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 20K<}:5t1  
} ; H{+U; 6b  
NcPzmW{#;g  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9,F(f}(t  
LxG :?=O.  
template < typename T > zS?L3*u  
struct   ref m@yaF: R  
  { ~JBQjb]  
typedef T & reference; kiXa2Yn*(d  
} ; Bg34YmZ  
template < typename T > 1ra}^H}  
struct   ref < T &> Ot/Y?=j~  
  { 7$w:~VZ  
typedef T & reference; ukZL  
} ; 2Gx&ECa,  
WLizgVM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8T1`TGSFC  
L1aN"KGMF  
template < typename T > t<$yxD/R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2Ejs{KUj  
  { B\4SB  
  return l(t) = r(t); @jjp\~  
} wCkkfTO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &yYK%~}t[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 id*UTY Tg  
S__ o#nf`%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4}l,|7_&I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2O4U ytN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 esxU44  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e+2!)w)[  
最后的布局是: =n$,Vv4A  
                Add Gd"lB*^Ht  
              /   \ AR)&W/S)7,  
            Divide   5 <FGM/e4  
            /   \ *BSL=8G{  
          _1     3 Kr8p:$D};  
似乎一切都解决了?不。 KUB"@wUr  
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。 $H-s(3vq  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 B_:K.]DK`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: VCh%v-/  
Amz7j8zJ  
template < typename Right > =`{!" 6a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~r=u1]z  
Right & rt) const N>@AsI  
  { F-2HE><+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oa*/jZjr  
} KaO8rwzDN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zQ7SiRt7*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _a c_8m  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Fnr*.k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 B<_T"n'#b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4R^'+hy|?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? kigc+R  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qk<tLvD_'  
Th@L68  
template < class Action > A*@!tz<  
class picker : public Action lK}F>6^\  
  { eZf-i1lJ  
public : z07!i@ue~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RN!oflb  
  // all the operator overloaded 1{"e'[ L  
} ; Lw-)ijBW  
cC>.`1:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Km-lWreTH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 377$c;4 F  
e}aD <E G  
template < typename Right > QK//bV)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R0{n0Br  
  { Nnx"b 5I}n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TN` pai0  
} jtl7t59R  
lHZf'P_Wx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o#E z_D[  
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。 -rU *)0PR  
v%B^\S3)  
template < typename T >   struct picker_maker e8P |eK  
  { nuXaZRH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [f^~Z'TIN/  
} ; b) .@ xS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )|\72Z~eq  
  { Lv#DIQ8y  
typedef picker < T > result; XnV|{X%]U  
} ; 3+Xz5>"a  
~I2 IgEj>]  
下面总的结构就有了: bCc^)o/w  
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。 ?6~RGg  
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。 3"&6rdF\jB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q!}&<w~|  
至此链式操作完美实现。 5Ss=z  
.wYx_  
AY|8wf,LS  
七. 问题3 W0l|E&fj[  
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。 t5[{ihv~:  
>.~^(  
template < typename T1, typename T2 > dH?;!sJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jG8 ihi  
  { 5 LXK#+Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C{+~x@  
} |jc87(x <  
AVHn7olG  
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: Kkdd}j  
L,Uqt,  
template < typename T1, typename T2 > ~h0SD(  
struct result_2 u'LA%l-  
  { HL*jRl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CEZ*a 0}=  
} ; JF!!)6!2#  
 8tLkJOu  
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? !!dNp5h`  
这个差事就留给了holder自己。 }_XKO\  
    Ij/c@#q.  
P}JA"V&  
template < int Order > \)`\F$CF  
class holder; 42 8kC,  
template <> =<R77rnY&  
class holder < 1 > V=.lpj9m  
  { 9A)(K,  
public : =as]>?<  
template < typename T > rVFAwbR  
  struct result_1 "5ah{,  
  { e-\J!E'1F  
  typedef T & result; p}O@ %*p .  
} ; sR'rY[^/|  
template < typename T1, typename T2 > I6h{S}2  
  struct result_2 ]-["sw  
  { ^vJ08gu_W  
  typedef T1 & result; 3v5]L3  
} ; Pg7W:L7  
template < typename T > y7$e7~}/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {v<Ig{{V  
  { aW$7:<A{  
  return (T & )r; ($[pCdY  
} GS\-  
template < typename T1, typename T2 > 0t6s20*q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GP[;+xMBh  
  { .kvuI6H  
  return (T1 & )r1; w%j 6zsTz  
} FpCj$y~3  
} ; W!V06.  
9:4P7  
template <> x1?p+  
class holder < 2 > ?Tt/,Hl?D  
  { [m!$01=  
public : qEX59v  
template < typename T > }=;N3Q" #y  
  struct result_1 hH`yQGZ  
  { 5H;*Nj@  
  typedef T & result; 23&;28)8  
} ; I?Eh 0fI  
template < typename T1, typename T2 > .lTU[(qwu  
  struct result_2 hjaI&?w  
  { q1`uS^3`  
  typedef T2 & result; %\%1EZQ%  
} ; <iv9Mg}  
template < typename T > qdvGBdF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =}u;>[3  
  { Ui'~d(F  
  return (T & )r; ;m{[9i` 2  
} pB h [F5  
template < typename T1, typename T2 > J6rXb ui$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :G,GHU'/78  
  {  H[fD >  
  return (T2 & )r2; u;J9aKD  
} R~[ u|EC}  
} ; ,|?B5n&  
^L<1S/~)  
L&q~5 9  
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> >。 ps_CQh0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ib*$3Fn~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E&GUg/d  
nS]/=xP{  
return l(i, j) = r(i, j); yEzp+Ky  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ed.~9*m  
-L</,>p  
  return ( int & )i; cD-\fRBGK  
  return ( int & )j; Vy&F{T;$  
最后执行i = j; eW0:&*.vMj  
可见,参数被正确的选择了。 2m/1:5  
&=K-~!?  
_QkU,[E  
rL&585  
c|hKo[r)  
八. 中期总结 wF$8#=  
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: #^%Rk'W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /,$6`V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,K8PumM_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bn}@wO  
qyQPR  
s[8<@I*u  
/!d,f4n  
<),FI <~  
x{5 I  
九. 简化 ]%"Z[R   
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。 U_Emp[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RR*z3i`PP  
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: &.K=,+0_R/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /,c9&i t(M  
  +-*/&|^等 8!S="_  
2. 返回引用。 (y=P-nm  
  =,各种复合赋值等 ZsNUT4  
3. 返回固定类型。 \Vr(P>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;'p X1T  
4. 原样返回。 8mV`|2>  
  operator, >=r094<  
5. 返回解引用的类型。 aG`G$3_wx  
  operator*(单目) ) l0=j b  
6. 返回地址。 FwmE1,  
  operator&(单目) on\0i{0l8  
7. 下表访问返回类型。 T1\.~]-msb  
  operator[] ZWh:&e(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .'L@$]!G  
  operator<<和operator>> 6(<M.U_ft  
b?h"a<7  
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。 r6*0H/*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i,$*+2Z  
d+ql@e]  
template < typename Left > /$/\$f$  
struct value_return OB;AgE@  
  { LtXFGPQf  
template < typename T > ,hYUxh45  
  struct result_1 D9 ,~Fc  
  { d=Q0 /sI&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L`yS '  
} ; rR^VW^|f  
3#^xxEu  
template < typename T1, typename T2 > k0{Mq<V*%  
  struct result_2 .' 3;Z'%"g  
  { z*I=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L+9a4/q  
} ; U3 ED3) D  
} ; UXR$7<D+  
Nr uXXd  
<+ >y GPp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j""u:l^+x  
$*`fn{2  
下面我们来剥离functor中的operator() `?2S4lN/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W 29@`93  
Ag#p )  
return l(t) op r(t) W5HC7o\4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <G}>Gk8x  
return op l(t) {UvZ  
return op l(t1, t2) !E4YUEY 6  
return l(t) op 7:9WiN5b  
return l(t1, t2) op "qMd%RP  
return l(t)[r(t)] 7o'kdY Jzo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G0xk @SE  
FgKDk!ci  
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: p/4GOU5g  
单目: return f(l(t), r(t)); lJ:B9n3OzT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k 32 Jz.\B  
双目: return f(l(t)); $:{uF#  
return f(l(t1, t2)); J XbG|L  
下面就是f的实现,以operator/为例 qIuY2b`6  
s{'r'`z.  
struct meta_divide sMs 0*B-[  
  { w)5eD+n\-  
template < typename T1, typename T2 > &,3.V+Sz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |r%6;8A]i  
  { g()YP  
  return t1 / t2; D)K/zh)  
} '\[GquK;P  
} ; `G@]\)-!  
yI)~- E.  
这个工作可以让宏来做: O F2*zU7M  
3K_J"B*7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ROW8YTYb  
template < typename T1, typename T2 > \ M(jSv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [qI, $ +  
以后可以直接用 bmGIxBRq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W(9-XlYKE  
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 =M*31>"I0  
(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。。。) E}b" qOV  
3.xsCcmP  
qVx4 t"%L>  
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 (w6024~  
6Y`eYp5A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K*d+pImrV  
class unary_op : public Rettype Vyf r>pgW1  
  { G  ZDyw9  
    Left l; 8I$>e (  
public : MOJKz!%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SdeKRZ{o  
hDSt6O4za  
template < typename T > l> W?XH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g;UB+Y 247  
      { qa.nm4"6+  
      return FuncType::execute(l(t)); +%UfnbZ  
    } l*e*jA_>:7  
a[ 1^)=/DM  
    template < typename T1, typename T2 > 5.q2<a :  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |p-, B>p!  
      { 3ktjMVy\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &&nvv&a  
    } hV)D,oN3  
} ; }N&}6U  
2ed$5.D  
p$`71w)'[  
同样还可以申明一个binary_op [sy~i{Bm  
0L S,(v4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3-`IMN n!  
class binary_op : public Rettype I~-W4{  
  { x&@. [FJhO  
    Left l; zgI!S6q  
Right r; '-N `u$3Y  
public : N^*%{[<5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |a*VoMZ  
bqWo*>l  
template < typename T > LPc)-t|p"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wqkD  
      { I} q2)@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @@-n/9>vs  
    } jAie[5  
 MX2]Q  
    template < typename T1, typename T2 > !ow:P8K?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :k*'M U}  
      { Ub2t7MU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &)zNu  
    } %JF^@\E!|  
} ; p.A_,iE  
UyTsUkY  
6!*be|<&  
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 <2"'R(4",  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #>i Bu:\J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ywTt<;  
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。 sEkfmB2J/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q^; SZ^yW5  
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。。。 )CJXk zOX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -d1 YG[1|  
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) /99S<U2ej  
下面是修改过的unary_op YcOPqvQ  
O]3$$uI=QE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EmNJ_xY  
class unary_op n=J~Rssp  
  { (H5nz':  
Left l; Iv+JEuIi  
  ,h,OUo]LIY  
public : iO 9.SF0:  
6?$yBu9l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P{fT5K|  
~" |MwR!0  
template < typename T > `?E|frz[  
  struct result_1 `?f6~$1  
  { gB|>[6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -FpZZ8=,M2  
} ; -@L7! ,j  
=z^ 2KH  
template < typename T1, typename T2 > !xk`oW  
  struct result_2 .8e]-^Z  
  { `yF6-F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .j^tFvN~L  
} ; iMjoa tt  
9^ ;Cz>6s  
template < typename T1, typename T2 > G5*"P!@6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2^ uP[  
  { 6Cw+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /5:2g# S4  
} epN> ;e z  
I]Ev6>=;  
template < typename T > ]Q0m]OaT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~&HP }Q$#f  
  { 3 @ahN2  
  return OpClass::execute(lt(t)); Hi%)TDfv  
} 'F2g2W`  
zUq ^  
} ; idsBw!DB  
)|3BS`  
B|d-3\sn  
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 dynkb901s  
好啦,现在才真正完美了。 t 2x2_;a  
现在在picker里面就可以这么添加了: Nm$B a.Rg  
abMB-  
template < typename Right > @}; vl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _D+pJ{@W  
  { g y5^JL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GmhfBW?  
} P* X^)R  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oZ,J{I!L  
_E %!5u  
t 57MKDn  
s>J\h  
6-E>-9]'E  
十. bind B(|*u  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >0F)^W?  
先来分析一下一段例子 ncGt-l<9  
tJ Bj9{  
^?M# |>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )[b\wrc   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i%@blz:_Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8c`E B-y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 H!'Ek[s+  
我们来写个简单的。 ycq+C8J+Ep  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n(uzqd  
对于函数对象类的版本: t=nZ1GZyM  
8k{KnH  
template < typename Func > Mi~x(W@}3  
struct functor_trait =kzuU1s  
  { G&Fe2&5!w  
typedef typename Func::result_type result_type; rU4;yy*b  
} ; NF "|*S  
对于无参数函数的版本: F(O"S@  
+Y?) ?  
template < typename Ret > bG)EZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o$QC:%[#  
  { A"tE~m;"7  
typedef Ret result_type; CdZ. T/x  
} ; m!5MGq~  
对于单参数函数的版本: gV}c4>v(  
!78P+i  
template < typename Ret, typename V1 > ~P7zg!p/q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [][ze2+b  
  { E "%d O  
typedef Ret result_type; |LV}kG(2  
} ; {x,d9I  
对于双参数函数的版本: d\ I6Wn  
|.*nq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .oS[ DTn5S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &w!(.uDO  
  { 8]K+,0m6  
typedef Ret result_type; T)MX]T  
} ; {S@gjMuN  
等等。。。 s"UUo|hM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ++sbSl)Q  
BT)PD9CN(  
template < typename Func > WA6reZ  
struct func_return lY&Sx{-  
  { '4Drs}j5  
template < typename T > P3!JA)p6a  
  struct result_1 `pb=y}  
  { D\^mh{q(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M ~ ;]d  
} ; |(<A)C  
_z=yt t9D  
template < typename T1, typename T2 > YEa<zhO8  
  struct result_2 XuoyB{U  
  { ;V?3Hwl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 00B,1Q HP  
} ; 82)%`$yZw[  
} ; uZM%F)  
MQe|\SMd  
.sjv"D"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @;G%7&ps  
o)f$ 7.  
template < typename Func, typename aPicker > tkYPfUvTE  
class binder_1 cOf.z)kf6  
  { \kZ@2.pN  
Func fn; URbHVPCPb  
aPicker pk; -FF#+Z$  
public : Yl&bv#[z  
m*wDJEKo  
template < typename T > 0.S7uH%"  
  struct result_1 H|S hi/  
  { 2:@,~{`#*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OI_Px3) y  
} ; Kv)Kn8df  
f?r{Q  
template < typename T1, typename T2 > AJ>$`=  
  struct result_2 ]VR79l  
  { :-_"[:t 5Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0Bt>JbGs4  
} ; eiCmd =O7  
ev #/v:$?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jM-7  
@QMU$]&i]  
template < typename T > GkxQEL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Lyb4#M  
  { d/3bE*gr  
  return fn(pk(t)); n/Dg)n?  
} e,xJ%f  
template < typename T1, typename T2 > PM i.)%++  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LSR0yCU  
  { i=R%MH+  
  return fn(pk(t1, t2)); K8/jfm  
} E9b>wP  
} ; ;?q-]J?  
j115:f  
]Q,&7D Ah  
一目了然不是么? w`EC6ZN  
最后实现bind GTi=VSGqF  
n {\d  
g[' 7$  
template < typename Func, typename aPicker > La28%10  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HWIn.ij  
  { p' 6h9/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6B]i}nFH{+  
}  f,kV  
>7)QdaB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rmi&{o:  
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。 \x<,Ma=D  
QL @SE@"  
十一. phoenix &lID6{79Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1h|qxYO  
Pc`)D:/}R  
for_each(v.begin(), v.end(), p(-EtxP  
( *Kpw@4G   
do_ *ZV3]ig2$  
[ xi=0 kO  
  cout << _1 <<   " , " vT MCZ+^g  
] OLWn0  
.while_( -- _1), S(Z\h_m(  
cout << var( " \n " ) WL|71?@C  
) :`K2?;DC8  
); NiEz3ODSi  
Xq_h C"s  
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: KYyoN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q@|"xKa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >sdF:(JV&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #S] O|$&*  
*%\Xw*\0  
W6`_ lGTj  
template < typename Cond, typename Actor > A~ v[6*~>  
class do_while ;pS+S0U   
  { ?&!!(dWFH  
Cond cd; ++UxzUd  
Actor act; FRL;fF  
public : txm6[Io  
template < typename T > 'f0R/6h\3s  
  struct result_1 gV$0J?Pr.  
  { JvEW0-B^l,  
  typedef int result_type; 3UF^Ff<wo  
} ; EuA352x  
?9 W2ax-4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O2"@09:  
C^LxJG{L5  
template < typename T > 4]E1x l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _j4 K  
  { +K8T%GAr  
  do QpiDBJCL  
    { ~}/_QlX` K  
  act(t); ,$aqF<+;  
  } T24$lhM  
  while (cd(t)); \acGSW .c  
  return   0 ; eL'fJcjw<  
} M04u>| ,  
} ;  fOKAy'  
=*.S<Ko)  
/cVZ/"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vR pO0qG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gv&Hu$ ca  
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。 )Jw$&%/{1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 oLtzPC  
下面就是产生这个functor的类: [S-#}C?~  
/XA*:8~!  
9xK#( M  
template < typename Actor > bdvpH DA  
class do_while_actor WRRR"Q$  
  { !b+!] 2~g}  
Actor act; P(o>UDy  
public : T!pA$eE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :o87<) _F  
+;*4.}  
template < typename Cond > ^jcVJpyT@R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "Er8RUJA  
} ; 4N1)+ W8k*  
 ;5  
:T>OJ"p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i7rk%q  
最后,是那个do_ n<@C'\j@  
#Uep|A  
1(_[awBx  
class do_while_invoker Su[(IMw  
  { E$A=*-u  
public : @7;}6,)  
template < typename Actor > Q'hs,t1<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |eFaOL|  
  { ~$rSy|19  
  return do_while_actor < Actor > (act); mVN\  
} &OkPO|  
} do_; _PQk<QZ  
<]_[o:nOP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^rO!-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }[PC YnS  
最后来说说怎么处理break和continue qP zxP @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。 jK%Lewq  
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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