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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (`%$Aa9J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =P>c1T1-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, %C}TdG(C  
+JQ/DNv  
)y8 u+5^  
?&v+-4%4PI  
  class filler kC~\D?8E=  
  { <*O~?=6p  
public : cO}`PD$i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rO#WG}E<"  
} ; G .PzpBA  
;Ohabbj*  
q0* e1QL  
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: @0js=3!2  
`+Ko{rf+9  
=2-!ay:  
yCk9Xc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e}V3dC^pU  
++b1VBP  
9/[1a_ r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BT[jD}?  
~CTe5PX c  
fyb:eO}  
fcDiYJC*  
二. 战前分析 o{C7V *  
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。 Q:U^):~  
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 ?f}lYQzM  
tXZE@JyuC  
;S,k U{F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (7v]bqfw  
  /* --------------------------------------------- */ 55aJ =T  
vector < int *> vp( 10 ); u;-_%?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }a=<Gl|I;w  
/* --------------------------------------------- */ 2QU ZBrs s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RXo!K iQO  
/* --------------------------------------------- */ heLWVI[so  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }F v:g!  
  /* --------------------------------------------- */ .\/jy]Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ):LgZ4h  
/* --------------------------------------------- */ w]<a$C8*y:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2.xA' \M  
n+ot. -  
16;r+.FB'  
&Nzq/~uqP  
看了之后,我们可以思考一些问题: {xW HKsI>,  
1._1, _2是什么? zk#NM"C+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O/Q7{5n  
2._1 = 1是在做什么? k/U1 :9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 25:[VH$:4  
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。 {=Z xF  
 j<BW/  
Rw j4  
三. 动工 V'-}B6 3S>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P@LFX[HtM  
2 %`~DVo  
EISgc {s  
j@7%%   
template < typename T > %A]?5J)Bi  
class assignment CrvL[6i  
  { C'Gj\  
T value; yniXb2iM  
public : ~2HlAU))<&  
assignment( const T & v) : value(v) {} O)2==_f\  
template < typename T2 > }jfOs(Q]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2r zOh},RS  
} ; L6>;"]:f`  
[osIQ!u;:  
*6C ]CS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /-{C,+cB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \sSt _|+  
C>}@"eK  
`FJ2 ?  
&d%0[Ui`  
  class holder WLO4P  
  { .eNeq C  
public : ekR/X  
template < typename T > uG\ @e'pr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?W27 h  
  { Ad:}i9-x  
  return assignment < T > (t); iNlY\67sW  
} 9"g!J|+  
} ; B(eC|:w[z  
)R+26wZ|n*  
g"KH~bN  
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: &E/0jxM1  
#;+ABV  
  static holder _1; Q>%{Dn\?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K6z)&<  
_aaQ1A`p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {:%A  
而不用手动写一个函数对象。 )<~v~|re  
tCVaRP8eC+  
R(1N]>  
aioN)V  
四. 问题分析 `[(.Q  
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。 cns~)j~  
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。 m4m,-}KNi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^*$lCUv8p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =[ +)T[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N!Q~?/!d  
QnZ7e#@UP  
五. 问题1:一致性 &tjv.t  
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?| \* /R6svz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Cqra\  
9aa cW  
struct holder {L#+v~d^'n  
  { b\.l!vn0  
  // NDo>"in  
  template < typename T > e.n*IJ_fz  
T &   operator ()( const T & r) const .S6u{B  
  { U#mrbW  
  return (T & )r; T1_qAz+  
} DxvD 1u   
} ; {0IC2jE  
k3- 7Vyg  
这样的话assignment也必须相应改动: uJ:SN;  
!]l!I9  
template < typename Left, typename Right > Be4n\c.  
class assignment bkSI1m3  
  { D:I6nSoC  
Left l; \)/dFo\l  
Right r; ([Da*Tk*  
public : ';J><z{>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :&-j{8p-  
template < typename T2 > g+zfa.wQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?,AWXiif  
} ; {[tx^b  
Eq82?+9  
同时,holder的operator=也需要改动: K."h}f95  
|\# 6?y[o  
template < typename T > =AVr<kP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rd0[(-  
  { e< E]8GAF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zjlo3=FQX[  
} ><r\ 5`  
IuOY.c2.u  
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。 Xt%>XP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V.H<KyaJ  
C0#"U f  
return l(rhs) = r; =zX A0%  
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。 A{(<#yRfg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0<4Sw j3s7  
m@#@7[6]o  
template < typename Tp > !tckE\ h#N  
class constant_t mq!_/3  
  { g0M9v]c  
  const Tp t; ^Ss4<  
public : U%zZw)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r_?il]l  
template < typename T > \Bg?QhA_D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Vt;!FZ  
  { Qf<@ :T*  
  return t; Kulh:d:w  
} \UR/tlw+/  
} ; -)dS`hM  
mO~A}/je  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GT(nW|v  
下面就可以修改holder的operator=了 <-%OXEG  
VsTa!V^~  
template < typename T > 1~_&XNb&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I6B4S"Q5<  
  { Rd|xw%R\mb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >~)IsQ*%  
} n>["h2  
:Tu%0="ye  
同时也要修改assignment的operator() SWZA`JVK  
=m6yH_`@  
template < typename T2 > yccF#zU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cV+ x.)a.  
现在代码看起来就很一致了。 B6hd*f  
Ohe* m[  
六. 问题2:链式操作 Gi*GFv%xB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3.vQ~Fvl  
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。 n"P29"  
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。 <xpHlLc  
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。 leMcY6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `x'vF#  
ZZJXd+Q}  
template < typename T > MG6y  
struct result_1 x-3!sf@  
  { TA~YCj$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |DZ3=eWZ  
} ; ?5yj</W  
{ 95u^S=  
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: _#mo6')j  
v!b 8_0~u6  
template < typename T > P O{1u%P  
struct   ref N)rf /E0  
  { =Lyo]8>,X  
typedef T & reference; *[MK{m  
} ; c'8a)j$$+  
template < typename T > O alBr?^  
struct   ref < T &> J|D$  
  { XA%a7Xtni  
typedef T & reference; Q'mLwD3>  
} ; EE<^q?[3^  
~.,h12  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 01P ~K|s  
:y!%GJW  
template < typename T > _P]!J~$5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w_sA8B  
  { (3;dtp>Xx  
  return l(t) = r(t); 0D*uZ,oBEw  
} hDf|9}/UQd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 O^AF+c\n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~il{6Z+#n  
mm5y'=#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 L`!M3c@u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }}VB#   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qf}^x9'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VZJ[h{ 6  
最后的布局是: (DW[#2\.  
                Add c T!L+z g  
              /   \ u?>]C6$  
            Divide   5 |=Mn~`9p  
            /   \ h6Vm;{ ~  
          _1     3 guC7!P^  
似乎一切都解决了?不。 bxS+ R\  
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。 N2~q\BqA  
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。 us^2Oplq<  
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: 2+Tu"oG;rB  
8?S)>-mwv  
template < typename Right > /<Doe SDJ|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nsCat($)  
Right & rt) const P K]$D[a0  
  {  ThLnp@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2eOde(K+  
} t1I` n(]n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "F*'UfOwrZ  
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。 KvM}g2"  
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。 O-M4NKl]6  
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。 f8DF>]WW  
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。 -cjwa-9 ~  
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? |^ao,3h#  
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: r#K;@wu2  
Nz ,8NM]  
template < class Action > nj7wc9z4  
class picker : public Action k]n=7vw;  
  { 6tE<`"P!  
public : Ng6(2Wt0e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ' Vp6=,P  
  // all the operator overloaded [S}o[v\  
} ; (L)tC*Qjc  
%#.H FK  
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。 mxYsP6&  
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: WCbv5)uTUs  
O1.a=O  
template < typename Right > 4No!`O-!&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const axl!zu*  
  { XeaO,P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #Fua^]n  
} HqW|  
B}.G(-u?7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kpM5/=f/@  
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。 iB Ld*B|#K  
o,!r t1&0  
template < typename T >   struct picker_maker `hD\u@5Tw  
  { DR`d^aBWQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wn'_;0fg  
} ; gJNp]I2R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EHT5Gf  
  { #L-3eW=f  
typedef picker < T > result; X*2M Nx^K~  
} ; nj*B-M\p  
OT_w<te  
下面总的结构就有了: $Nr :YI  
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。 (mvAEN+y  
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。 zMT0ToG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4#?Ox vH  
至此链式操作完美实现。 mAk@Q|u  
%Dg]n 4f  
93|u. @lEy  
七. 问题3 af]&3(33  
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。 $/%|0tQ  
eKlh }v  
template < typename T1, typename T2 > #c5 NFU}9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R$@|t?  
  { ) MFa~/x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k`W.tMo  
} o$4n D#P3  
f i-E_  
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: )1a3W7  
@|xcrEnP}B  
template < typename T1, typename T2 > '&5A*X]d  
struct result_2 -r_/b  
  { U:eahK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w!7f*  
} ; C+-xC~  
2G8f4vsC[  
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? O $uXQ.r  
这个差事就留给了holder自己。 Zqke8q  
    m!s/L,iJJ  
tY<D\T   
template < int Order > 6R1){,8  
class holder; ~Rx[~a  
template <> tWYKW3~]  
class holder < 1 > h_4o4#  
  { n83,MV?-  
public : '{j.5~4y  
template < typename T > yz!j9pJ  
  struct result_1 MoN;t;  
  { ]R/VE"-  
  typedef T & result; az~4sx$+}  
} ; DG&14c>g  
template < typename T1, typename T2 > [G^ir  
  struct result_2 /i|T\  
  { 6;U]l.  
  typedef T1 & result; &Ib8xwb:  
} ; {w.rcObIw+  
template < typename T > [)|P-x-<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +rbj%v}Fh  
  { |:n4t6  
  return (T & )r; 5_b`QO  
} ]?tsYXU j  
template < typename T1, typename T2 > HONrt|c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .WA(X5  
  { mXT{)pU  
  return (T1 & )r1; `<2y [<y  
} 6|3$43J,F  
} ; ,9gyHQ~  
/u{ 9UR[g  
template <> `6`NuZ*6g  
class holder < 2 > %iY-}uhO  
  { 3!&lio+<  
public : Y[9x\6 _E  
template < typename T > ?V%x94B  
  struct result_1 ]Qe;+p9vU  
  { ipnvw4+  
  typedef T & result; ?U:?o_w  
} ; a? K=  
template < typename T1, typename T2 > wy"^a45h  
  struct result_2 MjNCn&c  
  { JX(JZ/8B^  
  typedef T2 & result; lq=| =  
} ; ^Afq)26D  
template < typename T > 'x BBQP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :-7`Lfi@%  
  { 72@raA#y  
  return (T & )r; Udv5Y  
} \Rop~gD  
template < typename T1, typename T2 > aPaGnP:^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'h_PJ%  
  { )h&s.k  
  return (T2 & )r2; @$z/=gsy  
} C72?vAc,F  
} ; S/v+7oT  
&Al9%W  
'm9f:iTr  
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> >。 F@4XORO;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t=J\zyX!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u}hQF $a"  
#z 3tSnmp  
return l(i, j) = r(i, j); c)gG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f~-81ctu  
3Vjuk7  
  return ( int & )i; &-W5 T?Sl  
  return ( int & )j; W@v@|D@  
最后执行i = j; 2j8^Z  
可见,参数被正确的选择了。 ^:W.R7|  
6rP[*0[  
@@K@;Jox  
eW#U<x%P  
1$oVcDLl  
八. 中期总结 Vd^_4uqnV  
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: LyO, ]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3>qUYxG8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /WXy!W30<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !4d6wp"  
Va,M9)F  
 ::Y   
GCCmUR9d  
J8I_tF6  
=\.Oc+p4  
九. 简化 4Z>hP]7  
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。 I9P< !#q>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z:<mgp&/<  
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: |E$Jt-'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fI(u-z~,  
  +-*/&|^等 xxOo8+kA  
2. 返回引用。 dO.?S89L  
  =,各种复合赋值等 flp<QT  
3. 返回固定类型。 px5~D(N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0.S].Y[  
4. 原样返回。 ZK<kn8JJ  
  operator, > ^fY`x,  
5. 返回解引用的类型。 ;Vc@]6Ck  
  operator*(单目) T5_z^ 7d  
6. 返回地址。 bHE'R!*  
  operator&(单目) :"? boA#L  
7. 下表访问返回类型。 $,"{g<*k;  
  operator[] <Ur(< WTV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F_;oZ   
  operator<<和operator>>  s#om  
Wh[+cH"M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ) ?rJKr[`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |5)~WoV/G  
FrD.{(/~  
template < typename Left > )\_xB_K\  
struct value_return cAJKFu X"  
  { -e7|DXj  
template < typename T > i$[wgvJIV  
  struct result_1 Pm; /Ua  
  { /!ZeMY:x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pj>b6^TI6C  
} ; AH`D&V  
Q(h,P+  
template < typename T1, typename T2 > .CFaBwj  
  struct result_2 )3v0ex@Jl  
  { ;AKtb S;H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ b}\h,Ky  
} ;  !J!zi  
} ; 2pFOC;tl  
h-hU=I8  
0(#HMBE8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6"Q/Y[y  
?cdSZ'49[  
下面我们来剥离functor中的operator() 06*R)siC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _H^Ij  
RGYky3mQK  
return l(t) op r(t) M`\c'|i/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mtuq  
return op l(t) "{;]T  
return op l(t1, t2) I$0`U;Xd  
return l(t) op 9oS\{[x.  
return l(t1, t2) op [bkMl+:/HG  
return l(t)[r(t)] T_Q/KhLU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JbzYr] k  
6,M>'s,N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?@Z~i]gE[V  
单目: return f(l(t), r(t)); 6"WR}S0o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d+~c$(M)  
双目: return f(l(t)); nk9hQRP? 8  
return f(l(t1, t2)); OTd=(dwh  
下面就是f的实现,以operator/为例 w<j6ln+nM  
T3Kq1 Rh  
struct meta_divide DU$]e1  
  { F0:Fv;  
template < typename T1, typename T2 > K @"m0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n|NI]Qi*  
  { N J:]jd  
  return t1 / t2; +xRja(d6  
} Q@%VJPLv.  
} ; xXH%7%W'f  
Zb-TCS+3l  
这个工作可以让宏来做: (Z.K3  
N-jFA8n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hU5[k/ q  
template < typename T1, typename T2 > \ MdU_zY(c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #!h:w  
以后可以直接用 B$g!4C `g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) al=Dy60|z  
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 t-dN:1  
(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。。。) 2f`u?T  
GB\.msls  
~FH''}3:3  
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 jnt0,y A  
) !3XM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x '3<F  
class unary_op : public Rettype ^Ot+,l)  
  { s!Y>\3rMW  
    Left l; -`]B4Nt6  
public : /#9O{)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z4}Yw{=f  
$ePAsJ  
template < typename T > 1 dz&J\|E#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RoM'+1nP:#  
      { + }(  
      return FuncType::execute(l(t)); k<"ZNQm$.  
    } .,l ?z  
!#3#}R.$Fl  
    template < typename T1, typename T2 > NeCTEe|V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6h}f^eJ:K,  
      { ^O#,%>1J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CeR4's7  
    } #PoUCRRC  
} ; #1z}~1-  
:Ff1Js(Z  
q{ @>2AlK  
同样还可以申明一个binary_op Gi]Pwo${  
`zC_?+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $&n!j'C:  
class binary_op : public Rettype {qx}f^WV  
  { azPFKg +  
    Left l; Cf<i"   
Right r; D?qA aq&4  
public : ff-9NvW4v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :uZcN  
JmWN/mx  
template < typename T > /V46:`V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _R]la&^2F\  
      { q<r{ps  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3tS~/o+]  
    } h<6@&yzp  
E$4\Yc)(AL  
    template < typename T1, typename T2 > hn)mNb!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~k+-))pf  
      { epW;]> l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pUYa1=  
    } o { \cCZ"  
} ; +x-n,!(  
 -"\z|OQ  
B:&/*HU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q6RBZucv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wB?;3lTS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rQ;m|@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 HMS9_#[kE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jToA"udW/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 F,P,dc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )e4nKh],  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'S)}mG_  
下面是修改过的unary_op oslrv7EK  
,l#V eC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EbY%:jR  
class unary_op 1 BAnf9  
  { }PK8[N  
Left l; * "~^k^_b}  
  !HY+6!hk  
public : #Ji&.T^U/  
`V$i*{c:#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +smPR  
BQ)zm  
template < typename T > yg5Ik{  
  struct result_1 AHIk7[w  
  { I yL2{5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /V2Ih  
} ; R3jhq3F\Y  
mPi4.p)  
template < typename T1, typename T2 > bfQ+}|;  
  struct result_2 }RO Cj,|  
  { *<i { Mb Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E-MEMran4  
} ; f}Mc2PQ-  
D+9xI  
template < typename T1, typename T2 > @tM1e<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ido'<;4>  
  { bf VKf}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~N;kF.q&>&  
} {<v?Z_!68  
^I5k+cL  
template < typename T > MQG(n+c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Qyq*6T3&  
  { & VJ+X|Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); &j<B22t!  
} jav7V"$  
,_!pUal  
} ; A% -*M 'J  
~5N0=)  
#e}Q|pF  
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 Ovxs+mQ  
好啦,现在才真正完美了。 %|*tL7  
现在在picker里面就可以这么添加了:  Eh^c4x  
'P0:1">  
template < typename Right > Tv_KdOv8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1aP3oXLL  
  { %?Yf!)owh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^":UkPFCx:  
} <'>c`80@\*  
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。 FO<PMK   
jdiH9]&U  
--6C>iY[&u  
\}P3mS"e3  
[_Fj2nb*  
十. bind r5M {*  
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。 ?1T)cd*  
先来分析一下一段例子 2F%2K?$`Ej  
0ft81RK  
0/5 a3-3{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ` $*I%oT;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R}_B\#Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9AF%Y: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。 " R!,5HQF;  
我们来写个简单的。 $REz {xgA=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mhVdsa  
对于函数对象类的版本: 6hp>w{+  
L{1MyR7`I+  
template < typename Func > :%7y6V*  
struct functor_trait f8E,.$>  
  { !0!m |^c5  
typedef typename Func::result_type result_type; tAF#kBa\y_  
} ; l7 Pn5c  
对于无参数函数的版本: Nk?eVJ)  
uE] HU  
template < typename Ret > Y\75cfD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'tvX.aX2  
  { zW#P ~zS  
typedef Ret result_type; [wOz<<  
} ; hhWIwR  
对于单参数函数的版本: WN#S%G:Q)  
eFKF9m  
template < typename Ret, typename V1 > u+EZ"p;o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FxU a5 n  
  { M5 \flE2  
typedef Ret result_type; 5<U:Yy  
} ; T,@s.v  
对于双参数函数的版本: _4,/uG|a O  
_cvA1Q"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ES,T[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *!oV?N[eA'  
  { C(CwsdlP  
typedef Ret result_type; DwmK?5p  
} ; IC"Z.'Ph  
等等。。。 1 A%0y)]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {ooztC   
BSH2Kq  
template < typename Func > G+7#!y Y  
struct func_return w.VjGPp  
  { sGFvSW  
template < typename T > 9*Q6/?v  
  struct result_1 %(&$CmS@  
  { MB7`'W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JAx0(MZO  
} ; 3 C{A  
:a/l9 m(  
template < typename T1, typename T2 > .Ht;xq  
  struct result_2 "UX/yLc3(  
  { k,eo+qH.Hz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5o6X.sC8e  
} ;  LXoZ.3S  
} ; hT`fAn_  
]sTbEw.[  
?wP/l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v]Fw~Y7l!  
z~"Q_gme  
template < typename Func, typename aPicker > hCBre5  
class binder_1 {o SdVRI  
  { gLm,;'h%u  
Func fn; =(+]ee!Ti  
aPicker pk; *8r^!(Kj  
public : H +' 6*akV  
.Hnhd/ c  
template < typename T > 1etT."  
  struct result_1 AL!ppi  
  { QLH!>9Ch  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +T\<oj%}2  
} ; Mz6\T'rC  
|LW5dtQ  
template < typename T1, typename T2 > :w q][0)  
  struct result_2 s"@}^ )*}  
  { %QG3~b% h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2?Y8hm  
} ; 9wlp AK  
0W0GSDx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cLEd -{x  
wPEK5=\4Ob  
template < typename T > Zs(BViTb|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nw9@E R  
  { lz!(OO,g  
  return fn(pk(t)); _&~l,%)&  
} 0BNH~,0u  
template < typename T1, typename T2 > tm/=Oc1p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F?$Vx)HI  
  { -RJ~Sky[  
  return fn(pk(t1, t2)); vh.-9eD  
} fF(AvMsO  
} ; V:#rY5X  
#K0/ >W  
Q7<Y5+  
一目了然不是么? @  R[K8  
最后实现bind Ell14Iki  
/O<~n%< G  
 LtH j  
template < typename Func, typename aPicker > K\wu9z8M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Auc&dpW  
  { -.r"|\1X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9i U/[d  
} ia3Q1 9r  
;e*okYM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \?oT.z5VG&  
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。 k>F!S`a&m  
q_6lD~~q^  
十一. phoenix *= O]^|]2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VXiU5n^  
SHs [te[  
for_each(v.begin(), v.end(), OwEV$Q  
( VQ,5&-9Y3  
do_ Y# I8gzv  
[ +pq) 7  
  cout << _1 <<   " , " FAL#p$y}  
] X $V_  
.while_( -- _1), `k>C%6FG$#  
cout << var( " \n " ) u:']jw=f  
) fPHV]8Ft|  
); M*bsA/Z  
f[D%(  
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: k~so+k&=b  
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 y9?*H?f,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T59FRX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2q]ZI  
Ky7.&6\n  
BriL ^]  
template < typename Cond, typename Actor > PY C  
class do_while b:'8_jL  
  { Ip`1Wv_  
Cond cd; IJKdVb~   
Actor act; ZbVn"he  
public : P`O`Mw EAf  
template < typename T > 3 ^x&G?)  
  struct result_1 0FE_><e  
  { Xs|d#WbX  
  typedef int result_type; ^V1\boo=  
} ; m>48?%  
GOGS"q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4YI6&  
so1  
template < typename T > !SE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {`k&Q +gY  
  { Nt]nwae>A  
  do ;7EeRM*  
    { o3\^9-jmp  
  act(t); nu:l;+,VY  
  } 8@+<W%+th  
  while (cd(t)); =jh^mD&'  
  return   0 ; !-n* ]C  
} h?;03>6A&]  
} ; h4itXJy52B  
bC"h7$3  
i;/;zG^=_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k<j]b^jbz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #@w/S:KbJt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 J E5qR2VA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ooB9i No^  
下面就是产生这个functor的类: pzjNi=vhd  
>'=9sCi  
x!W5'DO  
template < typename Actor > jTNt!2 :B  
class do_while_actor P.Cn[64a+@  
  { Av yer/{  
Actor act; RTbV!I  
public : b;*'j9ly  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9bRUN<  
iD%a;]  
template < typename Cond > :6%ivS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uVhzJu.  
} ; /E{tNd^S  
pRxVsOb  
D-t!{LA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i"Hc(lg  
最后,是那个do_ ToKG;Ff4b  
e2tru_#  
GV ) "[O  
class do_while_invoker =zrfh-lwH  
  { ?-o_]!*v0/  
public : 5kWzD'!^  
template < typename Actor > 0|K<$e6IH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 90Sras>F  
  { P.k>6T<U>  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4bdCbI  
} EBk-qd a}  
} do_; P*}aeu&lnD  
#u+qV!4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g2^{+,/^K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :kE*  
最后来说说怎么处理break和continue FL^t} vA  
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。 9C Ki$L  
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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