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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S+Ia2O)BA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c9@3=6S/  
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, iVVR$uzhH  
W}7Uh b  
y% !.:7Y  
XdzC/ {G  
  class filler mJ[_q >  
  { 0.PG]K6  
public : V2;Nv\J\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 03iy[~Y2  
} ; j)nE!GKD(  
2=<,#7zlJ  
yI!W658$6  
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: x~IrqdmW  
&{#6Z  
a>6M{C@pd  
^%6f%]_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); { /8s`m  
W<O/LHKHdn  
xudZ7   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |Ul4n@+2  
U5F1m]gFr  
S,'ekWVD  
AjO{c=d  
二. 战前分析 ?!c7Zx,(  
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。  YO fYa  
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 cF iTanu  
YXF^4||j.c  
1?"Zrd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]|IeE!6  
  /* --------------------------------------------- */ /7a3*a  
vector < int *> vp( 10 ); PVN`k, 4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $j!:ET'V  
/* --------------------------------------------- */ d;3f80Kd*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QD-Bt=S7l  
/* --------------------------------------------- */ l;h -`( 11  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jrm^n_6};  
  /* --------------------------------------------- */ ) 5x$J01S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !0Ak)Q]e'  
/* --------------------------------------------- */ Y{t}sO%A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D-m%eP.  
hy~KY6Ta  
ds2xl7jg  
]N1,"W}  
看了之后,我们可以思考一些问题: )"00fZL  
1._1, _2是什么? ;ae6h [  
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。 !_dW  `  
2._1 = 1是在做什么? (f* r  
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。 hig t(u  
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。 f8f|'v|  
)Dcee@/7S  
# M Y4Mr  
三. 动工 D{+D.4\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $ Fy)+<  
)R@Y$*fm  
[eDRghK  
sBE@{w%  
template < typename T > i-sm9K'ns  
class assignment X`]>J5  
  { Wx8 cK=  
T value; |c2;`T#`o  
public : u^L_X A  
assignment( const T & v) : value(v) {} E/d\ebX|  
template < typename T2 > %!L*ec%,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BK.RYSN  
} ; GlT/JZ9  
You~ 6d6Om  
Hxj8cX UF|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d%1 Vby  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7z8   
Bf,}mCq  
fa/p  
NE@P8pQ>  
  class holder \JF 2'm\M  
  { I=8MLv  
public : j2#B l  
template < typename T > d^|r#"o[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tkdyR1-  
  { ZZ].h2= K  
  return assignment < T > (t); tQ2S*]"f  
} &Qv%~dvW  
} ; >LFj@YW_)  
SsIN@  
NB&zBJ#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <)gTi759h)  
9kas]zQ%=P  
  static holder _1; S`[r]msw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q,\S3>1n  
X'cm0}2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); leJ3-w{ 2  
而不用手动写一个函数对象。 X*M--*0q'  
p/jAr+XM  
i,$n4  
*18J$  
四. 问题分析 YZ5[# E@l  
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。 zS}!87r)  
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。 .@f )#2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2ZQ|nwb7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 atfK?VK#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :,MI,SwnS  
yc@ :*Z  
五. 问题1:一致性 o){<PN|z  
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?| 1);E!D[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wafws*b%  
1.z !u%2  
struct holder :J6FI6  
  { (7}Zh|@W  
  // 4yRX{Bl|  
  template < typename T > 9B1bq#  
T &   operator ()( const T & r) const @|Hx >|p  
  { _v=zFpR  
  return (T & )r; #4?:4Im#  
} *(Us:*$W.  
} ; {Gr"oO`&"  
]"\XTL0  
这样的话assignment也必须相应改动: ut9R] 01:  
;?!pcvUi  
template < typename Left, typename Right > aW$))J)0  
class assignment 8HH\wu$$e  
  { +Ram%"Zwh  
Left l; fZJO}  
Right r; )N]%cO(^  
public : l`RFi)u~&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F[U0TP@&*  
template < typename T2 > / , .rUn1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F5f1j]c  
} ; xT3l>9i  
k.w}}78N2N  
同时,holder的operator=也需要改动: 4 {3< `  
08E,U  
template < typename T > :vy./83W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v`u>; S_  
  { aOo;~u2-=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0i9C\'W`  
} m3iB`  
E 5bo60z  
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。 =)y=39&;/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h}(GOY S)  
>d#6qXKAU  
return l(rhs) = r; ^Dhu8C(  
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。 W/| C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xDBHnr}[  
+S>}<OE  
template < typename Tp > (Qys`D   
class constant_t ^5![tTJ  
  { ='|HUxFi  
  const Tp t; " ^:$7~%bA  
public : /Q[M2DN@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rSfvHO:R  
template < typename T > j{a3AEmps  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Eq?d+s>  
  { #5.L%F  
  return t; w~(x*R}  
} aF\?X &|  
} ; (" >gLr  
!56gJJ-r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4?^t=7N  
下面就可以修改holder的operator=了 juuV3et  
Q-GnNT7MB3  
template < typename T > \aO.LwYm;:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z"fnjH  
  { Wd_cNR\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !zNMU$p  
} rpT{0 >5  
'{:Yg3K  
同时也要修改assignment的operator() :i6k6=  
8HLcDS#  
template < typename T2 > wB;'+d&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rn?:utP  
现在代码看起来就很一致了。 k(;c<Z{?1  
k&1~yW  
六. 问题2:链式操作 E*Q><UU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NX(.Lw}  
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。 k+S 6)BQ7U  
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。 jbqhNsTNK  
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。  -'|pt,)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -vfV;+3  
TvWhy`RQ  
template < typename T > 4{\h53j$  
struct result_1 f#p.=F$  
  { G1"=}Wt`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gi7As$+E  
} ; khb Gyg%  
?6 "F.\ O@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <L__;j1Wx  
PaEsz$mgy  
template < typename T > 8<t?o'9I  
struct   ref BV&}(9z  
  { 1!/ U#d"  
typedef T & reference; E$FXs~a  
} ; e3wFi,/@  
template < typename T > [PrR 3 0:  
struct   ref < T &> $2^V#GWo  
  { 'Z7oPq6  
typedef T & reference; MWCP/~>a2  
} ; (*%+!PS  
9`)NFy?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eN%Ks  
~ S R:,R  
template < typename T > UG+wRX :dA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~"5WQK`@  
  { d*1@lmV*  
  return l(t) = r(t); cJm!3X  
} ];1z%.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "_C^Bc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mB#`{|1[  
;G~0 VM2|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 oa`,|dA"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r}QW!^F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @-;-DB]j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k-T_,1l{  
最后的布局是: + &b`QcH<  
                Add gzP(Lf I5  
              /   \ [(`T*c.#.X  
            Divide   5 i<1w*yu  
            /   \ bsPwTp^  
          _1     3 A A<9 XC  
似乎一切都解决了?不。 ,I@4)RSAH|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 mb?DnP,z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 J C1T033 r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: H U$:x"AW  
`/]8C &u  
template < typename Right > GwwxSB&y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z[AJat@H  
Right & rt) const PKfxL}:"8  
  { KE16BjX@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c1CP1 2  
} *u7C){)gr[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JO7IzD\  
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。 C3bZ3vcW$  
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。 \p@,+ -gX  
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。 9|Jmj @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。 M5exo   
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? o|l)oc6{  
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: [CRy>hfV  
Y: KB"H  
template < class Action > .m/Lon E  
class picker : public Action Lvv`_  
  { +5?hkQCX1^  
public : J%f5NSSU{6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Zi@?g IiX  
  // all the operator overloaded Ej'a G   
} ; `z5j  
>V87#E  
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。 pR 1v^m|  
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: )J~Q x-jG  
n?Gm 5##  
template < typename Right > fBD5K3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _h@7>+vl~  
  { XV%L6x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bU2)pD!N  
} Gk799SDL  
&E {/s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }Ss#0Gee  
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。 g6QkF41nG  
.yi.GRk  
template < typename T >   struct picker_maker 3{d1Jk/S  
  { '9<Mk-Aj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a_QO)  
} ; ?h K+h.{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pl q$t/.U;  
  { q* Ns]f'a  
typedef picker < T > result; UTi n0k  
} ; }4_izKS  
RU_=VB %  
下面总的结构就有了: [^ 7^&/0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /d'^ XYOC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 C&<f YCwG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I9SO}a2p  
至此链式操作完美实现。 s'~_pP  
E# e=<R  
~+3f8%   
七. 问题3 YDjQ&EH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 K Qub%`n  
v{?9PRf\s  
template < typename T1, typename T2 > _i}6zxqw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `'Z ;+h]  
  { 6G@_!i*2F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T`a [~:  
} H[]j6D  
68 -I2@&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xiA9X]FB  
Fo?2nQ<  
template < typename T1, typename T2 > =B<g_9d4  
struct result_2 7F|T5[*l  
  { <-}6X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 20%xD e  
} ; %@H;6   
A[oi?.D  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c?<FMb3]  
这个差事就留给了holder自己。 T=b5th}  
    g%4|vA8  
<]CO}r   
template < int Order > *QjFrw3  
class holder; R['qBHQ?  
template <> dx Mz!  
class holder < 1 > 3b#KrN'  
  { 1C.<@IZ  
public : RMLs(?e  
template < typename T > /JR*X!&"  
  struct result_1 S1&6P)X.Za  
  { 17<\Q(YQ=  
  typedef T & result; eW7;yH  
} ; oWx! 'K6]V  
template < typename T1, typename T2 > 'Ur$jW  
  struct result_2 T:na\y/{j  
  { G'{4ec0<{  
  typedef T1 & result; 5^0W\  
} ; ']}ZI 8  
template < typename T > A5?[j QT0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @Cw<wrem  
  { %G\rL.H|  
  return (T & )r; E>SnH  
} 8Jxo;Y  
template < typename T1, typename T2 > M@8 <^CK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]_F%{8|  
  { ">CjnF2>R  
  return (T1 & )r1; + s1mm c  
} t55 '  
} ; #Q$9Eq8"[  
}@a_x,O/x}  
template <> =3/||b4c  
class holder < 2 > }1d 6d3b  
  { {T m-X`  
public : 0Ba-VY.H  
template < typename T > ,}`II|.oB  
  struct result_1 3Yg/-=U(  
  { mpXc o *!_  
  typedef T & result; &m+s5  
} ; Ojie.+'SB  
template < typename T1, typename T2 > 0'z$"(6D  
  struct result_2 b_\aSEaTT  
  { j"J2&Y2  
  typedef T2 & result; 'S@C,x%2,  
} ; g3Kc? wTC  
template < typename T > G~u94rw|:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BE}lzn=sF  
  { X#gZgz ='  
  return (T & )r; 0(:"q!h  
} /`}C~  
template < typename T1, typename T2 > q9icj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a|T P2m  
  { vL\wA_z"<H  
  return (T2 & )r2; 'UW7zL5  
} _%z)Y=Q  
} ; _@jl9<t=_  
lj'c0k8  
p24sWDf  
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> >。 O'A''}M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .5KRi6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )bw^!w)  
4+'yJ9~,B  
return l(i, j) = r(i, j); 5pE[}@-c9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "A,]y E  
pbR84g^p.S  
  return ( int & )i; 6&$z!60  
  return ( int & )j; 6hAeLlU1  
最后执行i = j; zZ OoPE  
可见,参数被正确的选择了。 BLuILE:$  
!$qNugLg  
u5$\E]+ _  
"4&HxD8_ih  
s)]i0+!  
八. 中期总结 DJ[U^dWRn  
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: L8/o9N1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2 os&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。 T_y 'cvh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kHm1aE<  
| z$ba:u5  
W>bhSKV%  
X./8 PK?&  
DIkD6n?V  
Y}(v[QGV  
九. 简化 P\*-n"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5i83(>p3]e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K3!|k(jt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K>w}(td  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {~[H"h537t  
  +-*/&|^等 :&#hjeltt  
2. 返回引用。 D0~WK stl  
  =,各种复合赋值等 1Jd82N\'  
3. 返回固定类型。 UI_|VU>J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J &u&G7#S  
4. 原样返回。 zf5s\w.4  
  operator, B`T|M$Ug  
5. 返回解引用的类型。 'g|%Ro/  
  operator*(单目) 7.hVbjy'-  
6. 返回地址。 T,`'qZ>  
  operator&(单目) F, %qG,  
7. 下表访问返回类型。 aluXh?  
  operator[] (GMKIw2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "z=A=~~<{  
  operator<<和operator>> x,5$VLs\+  
pvDr&n9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z%`Tf&UL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5R{ {FD`h  
&!N5}N&  
template < typename Left > /Fk LZm  
struct value_return d[kb]lC  
  { T9*\I TA  
template < typename T > C ])Q#!D|  
  struct result_1 Ty*ec%U9F  
  { ^h1VCyoR*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =yz#L@\!  
} ; =c(_$|0  
c^6v7wT5  
template < typename T1, typename T2 > \Y Cj/tG8  
  struct result_2 B(:Kw;r?  
  { -=Q_E^'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U^+9l?ol  
} ; nbMH:UY,J  
} ; 0 u,=OvU  
3+EJ%  
+LV'E#h!Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r{YyKSL1*K  
7. G   
下面我们来剥离functor中的operator() OV7vwj/-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cEsBKaN  
V~Tjz%<  
return l(t) op r(t) L}XERO TR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) { )'D<:T  
return op l(t) [9BlP  
return op l(t1, t2) Te[[xhTyw  
return l(t) op htX'bA  
return l(t1, t2) op 6lT1X)  
return l(t)[r(t)] bjm`u3 A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c5;YKON  
JEdtj1v{O  
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: R>/M>*C  
单目: return f(l(t), r(t)); thipfS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +A~lPXAXW  
双目: return f(l(t)); r;|Bc$P  
return f(l(t1, t2)); nI2}E  
下面就是f的实现,以operator/为例 iBp 71x65  
z9w@-])  
struct meta_divide ])m",8d&T  
  { l2VO=RDiW  
template < typename T1, typename T2 > z6Su`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,=$yvZs4[]  
  { "sT`Dhr  
  return t1 / t2; AU87cqq  
} QAygr4\X^  
} ; & \<RVE  
Vq9hAD|k  
这个工作可以让宏来做: GdG%=+  
}^`{YD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,J}lyvkd  
template < typename T1, typename T2 > \ <RGRvv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m+OR W"o  
以后可以直接用 MYN1zYT6j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hZ2PP ^  
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 v|{*y  
(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。。。) WCR+ZXI?1  
-\UzL:9>  
+%U@  
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 /jj@ =H  
(]7@0d88  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )B}]0`z:P  
class unary_op : public Rettype #:s'&.6  
  { ,x{5,K.yWq  
    Left l; 'O{hr0q}  
public : ,pLesbI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 |F (qR  
ioa 1n=j  
template < typename T > zR{TWk]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =602%ef\  
      { A=XM(2{aN  
      return FuncType::execute(l(t)); A)`M*(~  
    } 0 ?2#SM  
F&c A!~  
    template < typename T1, typename T2 > /OxF5 bN2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |9_e2OwH  
      { JBoo7a1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 58v5Z$%--  
    } IL>g-  
} ; Q45rP4mQ  
O$&p<~  
{ld([  
同样还可以申明一个binary_op rcyH2)Y/e  
4e%SF|(Y'h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }>0UaK  
class binary_op : public Rettype ~z< ? Wh  
  { i, )kI  
    Left l; .5I1wRN49  
Right r; `mWg$e,  
public : H>Fy 2w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0&mz'xra  
}RyYzm2  
template < typename T > sF<4uy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gm6^BYCk  
      { =E,*8O]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7M$>'PfO  
    } IzL yn  
!D6@\  
    template < typename T1, typename T2 > P"xP%zqo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rsc8lSjH  
      { C"F(kgL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XS1>ti|<  
    } h\20  
} ; n\P{Mc  
.IYE"0)wJ  
RQh4RUm  
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 QGYmQ9m{kL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2} T" |56  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M VsIyP  
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。 r<~1:/F|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ikofJl]9  
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。。。 N 2x\O~7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q'1rSK  
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) Y=Bk;%yT=  
下面是修改过的unary_op P [gqv3V  
m"xw5aa>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .ipYZg'V  
class unary_op m+V'*[O{  
  { $_<,bC1[  
Left l; Gh@QR`xxc  
   C9*'.~  
public : ,!Q2^R   
*%Q!22?6F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~xzRx$vU  
yyBy|7QgO  
template < typename T > 4m%_#J{  
  struct result_1 !v94FkS>  
  { ` NcWy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p+A#t~K  
} ; &{"aD&  
qf+I2 kyS  
template < typename T1, typename T2 > *R8q)Q  
  struct result_2 Bm.%bA>  
  { !7Ta Vx}`(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }cMb0`oA  
} ; 3C2L _ K3  
6x6PP}IX  
template < typename T1, typename T2 > 41,Mt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rsA K0R+  
  { %?R}sUo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~x`OCii  
} fnwtD *``  
X8p-VCkV  
template < typename T > X >C*(/a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Al6)$8]e   
  { ;#cb%e3  
  return OpClass::execute(lt(t)); \h?C G_|]  
} 05.^MU?^U  
fD]}&xc  
} ; 5c! ~WckbJ  
Z6A*9m  
8?h-H #h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug U,~\}$<I  
好啦,现在才真正完美了。 >2,x#RQs  
现在在picker里面就可以这么添加了: uI!rJc>TX  
( n|PLi  
template < typename Right > C /\)-^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6/Q'o5>NL:  
  { uL\ B[<:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g%Sl+gWdJ  
} y08.R. l  
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。 :B6hYx  
6DD"Asi+  
g VplBF7{  
K}L-$B*i  
JUt 7  
十. bind Xk8+m>   
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。 540-lMe  
先来分析一下一段例子 nm_]2z O  
Lo5itW  
D .oX>L#:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $h"tg9L^)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P4-`<i]!S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I6,'o)l{_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R'`q0MoN1  
我们来写个简单的。 AK]{^Hvz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y!N *J  
对于函数对象类的版本: wt0^R<28  
meA=lg?  
template < typename Func > lTBPq?4{  
struct functor_trait *NHBwXg+  
  { Ri=>evx  
typedef typename Func::result_type result_type; a ;WRTV  
} ; ;}"_hLX  
对于无参数函数的版本: "l&=a1l  
D~E1hr&Vd>  
template < typename Ret > {EE/3e@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pC2ZN  
  { BQu_)@  
typedef Ret result_type; r9McCebIW  
} ; =NMT H[  
对于单参数函数的版本: [@fw9@_'  
i`U:uwW`  
template < typename Ret, typename V1 > nk|j(D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pLjet~2}iJ  
  { A{3Aw|;  
typedef Ret result_type; Y /$`vgqs  
} ; a+sHW<QeS  
对于双参数函数的版本: PLD6Ug  
+RW P;rk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F9@,T8I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qKNX^n;  
  { x(pq!+~K  
typedef Ret result_type; r!:W-Y%&#  
} ; H'7AIY }  
等等。。。 R1OC7q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H<T9$7Yr%r  
:ZG^`H/X1d  
template < typename Func > =%P'?(o|  
struct func_return M0VC-\W7f  
  { `2`Nu:r^  
template < typename T > x dDR/KS  
  struct result_1 oE@{h$=  
  { jyQ Bx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o8B_;4uB  
} ; 5(e?,B }  
$Lg% CY  
template < typename T1, typename T2 > h3xAJ!  
  struct result_2 q1KZ5G)6GJ  
  { k5kxQhPf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  e0,|Wm  
} ; Ev}C<zk*  
} ; Rw0qcM\>|  
JVSA&c%3  
AiO$<CS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ][p>Y>:b-  
yL-YzF2  
template < typename Func, typename aPicker > YF>m$?;  
class binder_1 8p:e##%  
  { S;286[oq@  
Func fn; /k,-P  
aPicker pk; 7Bd-!$j+  
public : IHv[v*4:  
_ =VqrK7T  
template < typename T > P 'od`  
  struct result_1 i\rDu^VQ  
  { 1oW ED*B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I7n"&{s"*  
} ; #PH~1`vl  
SPY|K  
template < typename T1, typename T2 > ?FpWvyz|  
  struct result_2 (jRm[7H  
  { zGkS^Z=(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Ay* kmW  
} ; V8C:"UZ;  
#(N+(():  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &-Gqdnc  
VyXhl;  
template < typename T > #mCL) [  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vr`R>S,-  
  { 8m\7*l^D:  
  return fn(pk(t)); EIf5(/jo  
} ,*&:2o_r  
template < typename T1, typename T2 > c4^ks&)'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;5S9y7[i|  
  { ^6MU 0Q2  
  return fn(pk(t1, t2)); /'l{E  
} NV72  
} ; Oj3.q#)`Z  
w[zjerH3  
Q  Nh|Wz  
一目了然不是么? M/>7pZW  
最后实现bind jjw`Dto&  
j,lT>/  
=[cS0Sy  
template < typename Func, typename aPicker > Z<1FSk,[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ui_8)z _  
  { c'>/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cu7hBf j  
}  *'.|9W  
SPX$ U5&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8<S~Z:JK  
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。 I7|Pi[e  
y&q*maa[  
十一. phoenix GK )?YM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V:In>u$QJ!  
U\4g#!qj  
for_each(v.begin(), v.end(), `w#Oih!6A|  
( "pi=$/RD9  
do_ &=Ar  
[ *}F3M\  
  cout << _1 <<   " , " Q('r<v96  
] n7B7m,@1  
.while_( -- _1), L[oui,}_  
cout << var( " \n " ) ,&]S(|2%>t  
) gf#{k2r  
); nhB1D-  
Xb:;</  
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: .b3Qfxc>  
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 Ygm`ZA y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tvkb~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q+H%)kF  
Y}t \4 di  
iEVb"w0 59  
template < typename Cond, typename Actor > BWeA@v  
class do_while /f:dv?!km  
  { SN9kFFIPb=  
Cond cd; ^W`<gR  
Actor act; oRm L {UDZ  
public : s>B5l2Q4  
template < typename T > y?[ v=j*U  
  struct result_1 +6sy-<ZL:  
  { *rM^;4Zt  
  typedef int result_type; 1Ce@*XBU  
} ; mC4zactv  
;+W# 5<i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B8nf,dj?X  
}6p@lla,%]  
template < typename T > L6t+zIUc-~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fV &KM*W*@  
  { 3C?f(J}  
  do 5m*iE*+  
    { O!m vJD  
  act(t); _BM" ]t*  
  } Fz3fwLawI  
  while (cd(t)); o9|nJ;  
  return   0 ; u8gS< \  
} m4TE5q%3  
} ; G<At_YS  
; o?-yI&T*  
HTVuStM8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n(b(yXYm]  
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。 zO~8?jDN4|  
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。 @XgKYm   
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。 WB?jRYp  
下面就是产生这个functor的类: \.C +ue  
Ov};e  
'z0:Ccbj  
template < typename Actor > w&$`cD  
class do_while_actor "w^!/  
  { gi(H]|=a  
Actor act; GS0;bI4ay  
public : hLI`If/+K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W0y '5`  
CUO+9X-<8  
template < typename Cond > ||T2~Q*:y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3 *d"B tg  
} ; E%+Dl=  
)hd@S9Z.Y  
:j5n7s?&=y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gn\_+Pj$  
最后,是那个do_ FYOD Upn  
U1@IX4^2`  
m#8m] Y  
class do_while_invoker 1q~+E\x  
  { FqkDKTS\&  
public : wAX1l*`  
template < typename Actor > l]@&D#3ZM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x9$` W  
  { l/BLUl~z  
  return do_while_actor < Actor > (act); fXXr+Mor  
} _]04lGx27  
} do_; ln$&``L  
^g*pGrl#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d{rQzia"mV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?f#y1m  
最后来说说怎么处理break和continue V\6=ySx  
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。 $u7; TW6QD  
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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