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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i<Vc~ !pT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 At(88(y-W  
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, AFz:%m  
s:U:Dv  
03 @a G  
5CkG^9  
  class filler K~ eak\=  
  { D|LO!,=b  
public : y7,fFUKl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p&<Ssc  
} ; U6]#RxH  
;t&q|}x"  
l76=6Vtb  
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: Xsq@E#@S  
*'/,  
P>7Xbm,VP  
x>#{C,Fi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B@,r8)D  
.q@?sdGD  
&BVHQ7[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lzh8-d=HQ  
vhrf89-q  
<>] DcA  
uk):z$ x  
二. 战前分析 |`T(:ZKXZ2  
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。 hLO)-ueb  
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  >;fVuy  
:;k?/KU7  
|p|Zv H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 1,N92T5  
  /* --------------------------------------------- */ /G||_Hc  
vector < int *> vp( 10 ); > G\0Z[<v,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gQ+]N*.  
/* --------------------------------------------- */ \`n(JV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l;; 2\mL?  
/* --------------------------------------------- */ Y6jyU1>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6j%%CWU{~  
  /* --------------------------------------------- */  U4!bW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #"gt&t9Q  
/* --------------------------------------------- */ "<CM 'R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F \:~^`  
clE9I<1v  
VeA@HC`?"  
^)AECn  
看了之后,我们可以思考一些问题: V*p[6{U0  
1._1, _2是什么? n ay\)  
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。 HsCL%$k  
2._1 = 1是在做什么? RHF"$6EAFG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 uJ% <+I  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7>Scf  
W{6QvQD8  
z74JyY  
三. 动工 PUdv1__C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xWLvx'8W  
CNB weM  
I,?NYIG"(  
%_!/4^smE  
template < typename T > c2E /-n4K@  
class assignment a"#t'\  
  { 4) 8k?iC*  
T value; @cDB 7w\  
public : fv;Q*; oC&  
assignment( const T & v) : value(v) {} Hg#t SE  
template < typename T2 > c1H.v^Y5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2q?/aw ;Z  
} ; {]CZgqE{  
vt EfH  
CmU@8-1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6#Vl3o(E|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &h5Vhzq(<  
6{2y$'m8  
JYdb^j2c  
FnGKt\  
  class holder b_x!m{  
  { 1iT_mtXK$  
public : TegdB|y7O  
template < typename T > Jf^3nBZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R`j"iC2  
  { Pf;OYWST  
  return assignment < T > (t); uYC^&siS<s  
} 9ihg[k  
} ; gwj?.7N*k  
x\yM|WGL  
{cdICWy(F3  
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: bmT%?it  
m$8siF{<q  
  static holder _1; # qd!_oN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >tg)F|@  
4H8r[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (Jq m9  
而不用手动写一个函数对象。 5_^d3LOT0x  
Q2fxsa[  
8eT#- 9q@  
B:zx 9  
四. 问题分析 dDcQSshL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &8VH m?h  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !)M}(I}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pMU\f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KXWcg#zFY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [}L?EM  
0:{W t  
五. 问题1:一致性 Bc=(1ty)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| M+t)#O4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zg+.`>z  
7gX32r$%V  
struct holder l$u52e!7  
  { '/GB8L  
  // tQ }GTqk  
  template < typename T > g ~<[;6&{  
T &   operator ()( const T & r) const 1d<?K7%^  
  { 2a@X-Di  
  return (T & )r; iwnGWGcuS  
} I Fw7?G,  
} ; ^B.Z3Y  
-^NW:L$|  
这样的话assignment也必须相应改动: RE!WuLs0"  
+*.*bo  
template < typename Left, typename Right > )Kx.v'  
class assignment 8GkWo8rPk  
  { AQ-PHv  
Left l; \>$zxC_  
Right r; b^R:q7ea  
public : ww|fqx?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @3n!5XM{EE  
template < typename T2 > N[@~q~v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B7Ket8<J  
} ; W[jg+|  
jTwSyW  
同时,holder的operator=也需要改动: uGAQt9$>_  
:[a*I6/^  
template < typename T > _JC*4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xxGm T.&  
  { t__f=QB/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s:{[Y7\?  
} xWLZlUHEu  
 W2` 3 p  
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。 B1X&O d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %)i&|AV"  
m03dL^(   
return l(rhs) = r; aPJTH0u  
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。 t %u0=V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L#`X ]E  
J@_M%eN  
template < typename Tp > D[^K0<-Z  
class constant_t i~x]!!  
  { EG4~[5[YgI  
  const Tp t; `n,RC2yo  
public : h.-L_!1B7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G5hRx@vfrL  
template < typename T > `K VSYC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 39^+;Mev  
  { )EMlGM'2q  
  return t; 5 CnNp?.t^  
} `U0XvWPr[  
} ; tnpEfi-  
N+~ MS3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~v&Q\>'  
下面就可以修改holder的operator=了 #Q2s3 "X[  
. LAB8bg  
template < typename T > i:Y5aZc/Ds  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t7-r YY(  
  { ~_BjcY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?u CL[  
} fFEB#l!oUb  
[cDkmRV  
同时也要修改assignment的operator() R?{_Q<17  
tF[) Y#  
template < typename T2 > m +A4aQ9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )E9c6'd  
现在代码看起来就很一致了。 ]9_tto!/  
L0VZ>!*o  
六. 问题2:链式操作 H8g 6ZCU~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .Z]hS7t  
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`8pF!_eE  
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。 !,$K;L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Bor_(eL^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RaLV@>jPm  
Z<<=2Xl(  
template < typename T > uPho|hDp  
struct result_1 Y'1 KH}sH  
  { L5UZ@R,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !Th5x2  
} ; XFTqt]  
Sa)sDf1+`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ai d1eF  
1q=Q/L4P  
template < typename T > z}}P+P/  
struct   ref "+2Cs  
  { ,e|"p[z ~T  
typedef T & reference; B0 A`@9  
} ; 7"Nda3  
template < typename T > ^EN )}:%Z  
struct   ref < T &> 0"j:-1  
  { ^$dbyj`  
typedef T & reference; ;\|GU@K{hC  
} ; 3AENY@*  
)cL(()N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C@;e<  
qu#xc0?  
template < typename T > m*1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (z;lNl(*C  
  { R68:=E4  
  return l(t) = r(t); VJ h]j (  
} s;Bh69  
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。 }>y !I5O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YeT{<9p  
K%`]HW@I{  
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 C ]B P}MY<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qh W]Wd" g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \{Q_\s&)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z[&FIG% tV  
最后的布局是: P )oNNY6}  
                Add Y(aUB$"  
              /   \ PN99 R]K0g  
            Divide   5 P3!@}!r8  
            /   \ "N'W~XPG  
          _1     3 Q "NZE  
似乎一切都解决了?不。 PI$i_3N  
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。 rF}Q(<Y86  
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。 U<F|A!Fg  
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: gP|-A`y  
,gpEXU p\  
template < typename Right > ;`xCfOY(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2Y9u9;ah  
Right & rt) const tz?3R#rM  
  { 4V{&[ Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "{+2Q  
} y(iq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ->OVNmCB`+  
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。 nT01B1/<]  
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。 %hmRh~/&  
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。 &=S:I!9;;  
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。 `, ]ui*  
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? og8hc~:ro  
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: I*N v|HST  
f tl$P[T  
template < class Action > K@:omT  
class picker : public Action .* `]x  
  { @J>JZ7m]\  
public : SHSfe{n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bxwwYSS  
  // all the operator overloaded z}==6| {  
} ; aso8,mpZuA  
nVoWER:  
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。 %=*|: v  
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: "uL~D5!f  
9fs-|E[5  
template < typename Right > Vp1ct06^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a6xo U;T  
  { C6F7,v62  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :J @3:+sr  
} `#W+pO  
I YtiX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F#L1~\7  
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。 %2b^t*CQ  
)l! /7WKY  
template < typename T >   struct picker_maker 1_!?wMo:f  
  { :_xfi9L~W0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7f k)a  
} ; ~a4Y8r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ex`T 9j.=B  
  { ~uq010lMno  
typedef picker < T > result; `YwJ.E  
} ; yEjiMtQll]  
\p.yR.  
下面总的结构就有了: >l%8d'=Jl  
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。 w-R.)  
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。 8oI|Z=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /;}%E  
至此链式操作完美实现。 J2 )h":2  
?%~^PHgZ|  
L#'XN H"  
七. 问题3 Gt?l 2s  
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。 32HF&P+0%  
.`_iWfK  
template < typename T1, typename T2 > .vy@uT,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8!.V`|@lt  
  { |By[ev"Kh%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %,~\,+NP  
} $mAC8a_Zu  
iFI+W<QR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: f@Jrbg  
?M|1'`!c8  
template < typename T1, typename T2 > {irc~||4  
struct result_2 A/:_uqm4  
  { 'nM4t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ye$j43b  
} ; sCt)Yp+8}B  
<FU?^*~  
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? <)!,$]S  
这个差事就留给了holder自己。 <"K*O9 nst  
    z7sDaZL?_  
z k}AGw  
template < int Order > j%y{d(Q4  
class holder; p[xGL } +\  
template <> |kvH`&s  
class holder < 1 > L~;(M6Jp  
  { rOE: ap|KL  
public : *k8?$(  
template < typename T > 6@8t>"}  
  struct result_1 O<V 4j,  
  { %1jcY0zEQ  
  typedef T & result; pZ \7!rON  
} ; T^`; wD  
template < typename T1, typename T2 > li\=mH,Wr  
  struct result_2 JrY*K|YdW  
  { 9)W &yi  
  typedef T1 & result; OqciZ@#5n  
} ; x>##qYT  
template < typename T > _ {wP:dI "  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )kI**mI}  
  { 7p]Izx8][  
  return (T & )r; U'9z.2"}9  
} q!'p   
template < typename T1, typename T2 > _ h#I}uJ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TvDC4tm-:  
  { kD;pj3o&"2  
  return (T1 & )r1; ^Z;zA@[wt  
} \ B84  
} ; QM 3DB  
>L!c} Ku  
template <> _9 '_w&  
class holder < 2 > v ;}s`P\"  
  { EZ|v,1`e  
public : 4LB8p7$|a3  
template < typename T > E}S%yD[  
  struct result_1 51y"#\7  
  { <nqv)g"u0  
  typedef T & result; Kd^.>T-  
} ; yCN_vrH>  
template < typename T1, typename T2 > :zKMw=  
  struct result_2 4L8hn4F  
  { R^/SBrWve  
  typedef T2 & result; 0stc$~~v  
} ; HrsG^x  
template < typename T > #L+:MA7H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bz#]>RD  
  { =iKl<CqI$E  
  return (T & )r; cXqYO|3/M  
} C[ mTVxd  
template < typename T1, typename T2 > KsOWTq"uj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 77)WNL/ x  
  { RM `qC  
  return (T2 & )r2; $+7uB-KsU  
} '-RacNY  
} ; q {Z#}|km#  
m?<E >-bI  
~o%igJ }.C  
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> >。 xH*X5?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HVHv,:bPo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -g2l-N{&  
\_8wU' 7  
return l(i, j) = r(i, j); xxu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2,q*[Kh1  
2NMs-Zs  
  return ( int & )i; %k1Pyv;]  
  return ( int & )j; u>"0 >U  
最后执行i = j; bqAW  
可见,参数被正确的选择了。 [#q>Aq$11  
W~ET/h  
(n*:LS=0  
p8!T) ?|  
A'KH_])  
八. 中期总结 \|S!g_30m  
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: _/I">/ivlM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PT6]qS'1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {k) gDJU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \\FT.e6  
.N qXdari  
jhm??Af  
m<-ShRr*b  
(\{k-2t*^  
/qX?ca1_4^  
九. 简化 'V]&X.=zC  
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.L8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (6S'wb  
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: D:_W;b)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c[,h|~K/_?  
  +-*/&|^等 6UeYZ g  
2. 返回引用。 R{H[< s+n  
  =,各种复合赋值等 "ntP928  
3. 返回固定类型。 $mn0I69  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D=#RQ-  
4. 原样返回。 ",$_\l  
  operator, f_jhQ..g<g  
5. 返回解引用的类型。 AzOs/q8O  
  operator*(单目)  ;v:(  
6. 返回地址。 P"Al*{:J  
  operator&(单目) q#W|fkfx+  
7. 下表访问返回类型。 {6zNCO  
  operator[] g F*AS(9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /D&&7;jJ  
  operator<<和operator>> hF,|()E[  
nMyl( kF[  
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。 #0P_\X`E   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cd}^&z  
\_ 3>v5k|  
template < typename Left > IW0S*mO$  
struct value_return i7Up AHd/  
  { }uZs)UQ|$  
template < typename T > y QW7ng7D0  
  struct result_1 \l~^dn}  
  { RRIh;HhX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |vI`u[P  
} ; eThaH0  
$eYL|?P50h  
template < typename T1, typename T2 > KC6Cg?y^  
  struct result_2 lvO6&sF1  
  { e7RgA1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K*>%,mP$i  
} ; VVas>/0qr  
} ; q!ZM Wg  
|58HPW9  
!ZYPz}&N_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `x[Is$  
6O7s^d&K  
下面我们来剥离functor中的operator() Wo 1x ZZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4dX{an]Cz  
X7},|cmD_  
return l(t) op r(t) mM,HMrgLqK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $4nAb^/  
return op l(t) : {p'U2  
return op l(t1, t2) d y HC8  
return l(t) op "b} mVrFh  
return l(t1, t2) op dHc\M|HCC  
return l(t)[r(t)] +OE!Uqnt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 94"+l@K  
.AfZ5s]/F  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: cFUD$mp  
单目: return f(l(t), r(t)); &lQ%;)'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'ToE Y3  
双目: return f(l(t)); y[8;mCh  
return f(l(t1, t2)); D'g,<-ahl  
下面就是f的实现,以operator/为例 J}#gTG( '  
?=? _32O  
struct meta_divide $ DL}jH^S  
  { q[&Kr+)j  
template < typename T1, typename T2 > _K^Q]V[nZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YB38K(  
  { TN(Vzs%  
  return t1 / t2; $UR:j8C{p$  
} ^_WR) F'K  
} ;  LR97FG  
e4S@ J/D  
这个工作可以让宏来做: @Rr=uf G  
0:$ }~T9T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uJw?5kEbv<  
template < typename T1, typename T2 > \ 3UZd_?JI[^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V8^la'_j  
以后可以直接用 ~ :ASv>m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >JpBX+]5m  
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 im<bo Mv  
(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。。。) v:t;Uk^Y  
l0qaTpn  
1Bj.MQ^  
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  /8x';hQ  
azPH~' E'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  {^N,=m\  
class unary_op : public Rettype u8Ys2KLpL  
  { xfYKUOp/  
    Left l; PkvW6,lS  
public : ;4nY{)bD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2u3Kyn  
R#T-o,m  
template < typename T > =zkN63S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lvW T  
      { (95|DCL  
      return FuncType::execute(l(t)); ,!#Am13  
    } \V? .^/  
mY"7/dw<v  
    template < typename T1, typename T2 > 8A>OQR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6TP /0o)  
      { O$*lPA[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h^Wb<O`S  
    } zI`I Q  
} ; [:8\F#KW  
19E(Hsz  
^O07GYF  
同样还可以申明一个binary_op r,6~%T0  
>mb}~wx`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }y(t')=9  
class binary_op : public Rettype IW~R{ ]6  
  { TM)INo^  
    Left l; 6/UOz V,[  
Right r; `Fd \dn  
public : gRLt0&Q~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qM\ 2f<)  
^^a6 (b  
template < typename T > .5|[gBK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >?$2`I  
      { ;ku>_sG-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \+ se%O  
    } Z& _kq|  
x[0T$  
    template < typename T1, typename T2 > nWd!ovd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const htBA.eQ  
      { dyQ7@K.E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k2}DBVu1  
    } m#_BF#  
} ; AyE*1 FD  
.S k+"iH5  
%2QGbnt_*  
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 I9X \@ lTf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @6;OF5VsQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `<7\Zl  
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。 B/a gW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cY?|RXNmZ  
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。。。 p6DI7<C<H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 };Q}C0E  
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) R{g= N%O  
下面是修改过的unary_op ;K<VT\  
wm5&5F4:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I}`pY3  
class unary_op )N.3Q1g-  
  { 0L}`fYf  
Left l; TU|#Pz7n-Z  
  Kb;*"@LX  
public : WtOjPW  
g}_2T\$k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %1?t)Bg  
Z(MZbzY7Hq  
template < typename T > CFpBosoFt^  
  struct result_1 j.=:S;  
  { 9Yt|Wj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '2lV(>"  
} ; pDS[ecx  
2yfU]`qN  
template < typename T1, typename T2 > -.D?Z8e  
  struct result_2 v=k+MvX  
  { i}m'#b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d{fd5jv;  
} ; lR?y tIY  
!tq]kKJ3:  
template < typename T1, typename T2 > 5226 &N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |8 ` }8vo)  
  { ex>7f%\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9\8ektq}Z  
} V(ELrjB0  
xlv(PVdn  
template < typename T > Gu$/rb?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KI9Pw]]{-  
  { 9PB%v.t5 y  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9vRLM*9|  
} t0 e6iof^o  
>Na.C(DZ  
} ; &M|rRd~*  
/stvNIEa  
8a6.77c  
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 d+DO}=]  
好啦,现在才真正完美了。 t|U5]$5  
现在在picker里面就可以这么添加了: u`v&URM  
By1T um+I1  
template < typename Right > c7CYulm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .gO|=E"  
  { ^Gk)aX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &eMd^l}:#  
} tl dK@!E3  
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。 ,!Wo6{'  
.@{v{  
{V7mpVTX.  
(wu'FFJp#  
Kw-<o!~  
十. bind Ta[2uv>  
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。 It3k#A0  
先来分析一下一段例子 k]ZE j/y~  
;1&"]N%  
! $JX3mP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gP>pb W_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NfDS6i.Fqp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zj[m  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .>W [  
我们来写个简单的。 R+!U.:-yz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4b<|jVl\  
对于函数对象类的版本: "G%S m")  
,$`} Rf<  
template < typename Func > _|e&zr  
struct functor_trait +.Vh<:?  
  { <y7{bk~i  
typedef typename Func::result_type result_type; X3sAy(q  
} ; (Z<@dkO?)  
对于无参数函数的版本: |&K;*g|a  
OV{v6,>O  
template < typename Ret > :2j`NyLI.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RQ=rB9~:ZN  
  { U*+-#  
typedef Ret result_type; 18X?CoM~  
} ; I'xc$f_+  
对于单参数函数的版本: J* !_O#  
GP+=b:C{E  
template < typename Ret, typename V1 > b'pwRKpx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _#\Nw0{  
  { lL zR5445)  
typedef Ret result_type; < }K9 50  
} ; ]s Euh~F  
对于双参数函数的版本: ;BuMzG:tmZ  
8(`e\)%l0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $'l<2h>4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?Tc|3U  
  { ObM/~{rKx  
typedef Ret result_type; {aA6b  
} ; <,$*(dX)(  
等等。。。 !,ODczWvh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (-yif&  
"]jN'N(.  
template < typename Func > G+#bO5  
struct func_return tD`^qMua  
  { }Bv1fbD4U  
template < typename T > xD*Zcw(vj~  
  struct result_1 oL9<Fi  
  { |8E~C~d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r.)n>  
} ; yLf9cS6=  
 IZrcn  
template < typename T1, typename T2 > Ch{6=k bK  
  struct result_2 Lu^uY7 ?}  
  { <k[_AlCmsg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X.{xH D&_  
} ; 2XL^A[?   
} ; z:S:[X 0  
6<@ mB Z  
x#E M)Thq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q"s6HZ"YI  
Xc+YoA0Ez  
template < typename Func, typename aPicker > xJ<RQCW$  
class binder_1 ^/Hf$tYI!`  
  { hpQ #`rhn  
Func fn; 1q;R+65  
aPicker pk;  6 wd  
public : '{0O!y[H6  
P'iX?+*  
template < typename T > (,sz.  
  struct result_1 V}TPt6C2  
  { Ur 1k3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^jL44? W}l  
} ; ,Gy,bcv{  
EwcFxLa!F  
template < typename T1, typename T2 > K"[jrvZ=  
  struct result_2 +s_a{iMVP  
  { Zbl*U(KU?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 27R4B O  
} ; w*"Ii%iA<  
POm;lM$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -J!n7  
S7J.(; 82  
template < typename T > y}FG5'5$13  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }+lK'6  
  { \_u{ EB'b  
  return fn(pk(t)); rhzI*nwOT  
} 2.JrLBhN  
template < typename T1, typename T2 >  %o/@0.w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O.#R r/+)  
  { KUPQ6v }  
  return fn(pk(t1, t2)); |H=5Am  
} n[y=DdiKGS  
} ; ?lqqu#;8  
uFmpc7  
?0u"No52m  
一目了然不是么? 5O~xj:  
最后实现bind I;AS.y  
^x*J4jl  
:9 &@/{W  
template < typename Func, typename aPicker > pHk$_t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6`7`herE}  
  { _ \+0e:Ae  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?mV2|;  
} Y#):1C1  
 })!-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n9 bp0#K  
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。 G~_eBy  
;[lLFI  
十一. phoenix >g+Y//Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ej7N5~!,s  
dC4`xUv  
for_each(v.begin(), v.end(), 3#""`]9H  
( `6Q+N=k~Z  
do_ aA*h*  
[ XmO]^ `  
  cout << _1 <<   " , " ,F!-17_vt  
] )jwovS?V  
.while_( -- _1), f7 ew<c\  
cout << var( " \n " ) 'M?pg$ta_V  
) U4a8z<l$  
); kyJKai  
ZQR)k:k7  
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: 9]chv>dO)=  
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 1mh7fZgn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k,OxGG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \\Zsxya1  
U1yspHiZ  
-hF!_);{  
template < typename Cond, typename Actor > oQ Vm)Bn'R  
class do_while oN83`Z  
  { Ir` l*:j$  
Cond cd; -'oxenu  
Actor act; V LeYO5'L  
public : }!*|VdL0  
template < typename T > nR Hl Hu  
  struct result_1 &f A1kG%  
  { lZ"C~B}9:I  
  typedef int result_type; '&|%^9O/"  
} ; &B+_#V=X@  
*c.w:DkfB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BB/c5?V  
LEg|R+ 6E  
template < typename T > &RS)U72  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ndB qXS  
  { *!NW!,R  
  do 9$(N q  
    { otdv;xI9  
  act(t); ykx13|iR  
  } KLj/,ehD !  
  while (cd(t)); I_Gm2 Dd  
  return   0 ; q|lP?-j  
} d n%'bt  
} ; RXWdqaENx  
 KI\ 9)  
A|mE3q=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |e+r~).4B  
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。 T/%k1Hsa4H  
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。 kDiR2K&  
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。 sBxCi~  
下面就是产生这个functor的类:  )DW".c  
*= %`f=  
 W"~"R  
template < typename Actor > H]dN'c-  
class do_while_actor K(NP%:  
  { za.^vwkBk2  
Actor act; rd(-2,$4  
public : $0M7P5]N*G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |f}`uF  
+miL naO~L  
template < typename Cond > '7]9q#{su  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5"x1Pln  
} ; >G0ihhVt  
1 !.P H   
I=E\=UTG,5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;$r!eFY;  
最后,是那个do_ Nw1 .x  
*z'Rl'j9[  
hz2f7g  
class do_while_invoker 4l{La}Aj  
  { fhHTp_u)2  
public : P6'0:M@5  
template < typename Actor > ~4S6c=:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const } f!wQx b  
  { 7,{!a56zX  
  return do_while_actor < Actor > (act); r_V^sX  
} Ys5I qj=mp  
} do_; gFM~M(  
>ZAn2s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {mHxlG)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "W}+~Sn  
最后来说说怎么处理break和continue h5; +5B}D  
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。 gi/W3q3c6  
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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