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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 70gg4BS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lu\o`m5wF  
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, +++pI.>(*Q  
649 !=  
7k8n@39?  
j~av\SCU*  
  class filler VV3}]GjC  
  { QTJu7^ O9  
public : {[OwMk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1 =GI&f2I  
} ; kA?_%fi1  
E%pz9gcSx  
UZxmh sv  
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: c.K =(y*  
CY"i-e"q<Q  
a5c'V   
';YgG<u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oN,s.Of  
dk5|@?pe  
Bq}x9C&<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DZ`k[Z.VZ  
=Viy^ieN$  
F8mC?fbK9  
Yv\!vW7I  
二. 战前分析 kn  Hv?#  
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。 [#b2%G1  
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 #uvJH8)D  
"dCzWFet  
;bjnL>eW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .]t5q%}j  
  /* --------------------------------------------- */ /=T"=bP#/  
vector < int *> vp( 10 ); L]-w;ll-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;iX<`re~  
/* --------------------------------------------- */ YMB~[]$V<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /&s}<BMHU  
/* --------------------------------------------- */ Y`li> .\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >)Dhi+D  
  /* --------------------------------------------- */ otriif@+Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zB)%lb  
/* --------------------------------------------- */ >{&A%b4JF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4F#%f#"  
R } %8s*  
8F6h#%9  
tY_5Pz(@  
看了之后,我们可以思考一些问题: UzQ$B>f  
1._1, _2是什么? ;h=S7M9.  
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。 (_8#YyW#  
2._1 = 1是在做什么? sBjXE>_#)  
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。 0X"\ a'M_  
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。 uw_?O[ZA[  
J W"  
uLW/f=7 L  
三. 动工 )x\z@g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i\x~iP&F$  
 Alu5$6X  
_}=E^/;(  
i^g~~h F  
template < typename T > $I8[BYblB  
class assignment &9P<qU^N)  
  { g [L  
T value; htHv&  
public : n`<S&KP|  
assignment( const T & v) : value(v) {} eV;me>,  
template < typename T2 > G11cNr>*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9k `~x1Y)  
} ; 6VR[)T%  
42@a(#z(U  
E+{5-[Zc*$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *zQOJsg"e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bXvbddu)}  
,}7_[b)&V  
FAtWsk*pgY  
\R Z3Hh  
  class holder y4<+-  
  { qS]G&l6QF  
public : (#u{ U=  
template < typename T > \(u@F<s-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WOb8 "*OM  
  { Xp^$ E6YFy  
  return assignment < T > (t); :~-i&KNk  
} Lz6*H1~   
} ; 2oB?Dn  
}su6izx  
s=/^lOOO  
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: rw*M&qg!z  
p#<nK+6.8  
  static holder _1; Q \WXi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VM;g +RRq  
)E~mJln  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t aV|YP$  
而不用手动写一个函数对象。 F@^N|;_2  
<9N4"d !A  
IUawdB5CB  
,.7vBt6 p  
四. 问题分析 ]Zv ,  
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。 =ZMF]|  
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。 )52#:27F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )@$ &FFIu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *1,=qRjL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )0F^NU  
RAOKZ~`  
五. 问题1:一致性 lko3]A3  
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?| 6o(lObfo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o16~l]Z|f  
Hdna{@~  
struct holder Nh:4ys!P  
  { ]ut?&&*  
  // s((b"{fFb  
  template < typename T > k(9s+0qe  
T &   operator ()( const T & r) const 24O d] f  
  { JU2P%3  
  return (T & )r; VO|u8Z"  
} |VYr=hjo  
} ; I1v@\Rb  
`\e'K56W6  
这样的话assignment也必须相应改动: 4w9F+*-  
+7^w9G  
template < typename Left, typename Right > At|h t  
class assignment % &2B  
  { #:I^&~:  
Left l; !p"Kd ~  
Right r; d3(+ztmG!  
public : 2{gwY85:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x{j+}'9  
template < typename T2 > ++gPv}:$X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZR2\ dH*  
} ; -G!6U2*#  
`|JI\&z  
同时,holder的operator=也需要改动: 4V>vg2 d  
K"I{\/x@  
template < typename T > GJ>ypEWo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l`qP~ k#  
  { s)Gb!-``  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1"d\ mE  
} C?(y2p`d\  
xpz`))w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 qs "s/$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6T]Q.\5BZ  
~Ji>[#W K  
return l(rhs) = r; WQTendS  
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。 @21u I{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L*IU0Jy>  
+Bn?-{h=  
template < typename Tp > nE^wxtY  
class constant_t k=FcPF"  
  { i(z+a6^@|  
  const Tp t; iPz1eUj  
public : R'r|E_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R rxRa[{Z  
template < typename T > C~:b*X   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7Z VVR*n|  
  { [(!Q-8  
  return t; Zr5'TZ`$  
} #'#4hJ*YC  
} ; P mC82"  
VBhE{4J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?3n=m%W,J*  
下面就可以修改holder的operator=了 qPp]K?.  
2,+@# q  
template < typename T > rdFs?hO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pDP33`OFh  
  { <%he  o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rT o%=0P  
} 1X Q87~  
YBR)s\*  
同时也要修改assignment的operator() gca|?tt  
s!bHS_\e|  
template < typename T2 > RLv&,$$0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rnJS[o0  
现在代码看起来就很一致了。 Qz'O{f  
J&(  
六. 问题2:链式操作 EWSr@}2j .  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ws#hhW3qK  
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。 T3 =)F%  
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。 zj%cd;  
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。 9]"\"ka3>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct < JGYr 4V  
H+nr5!`kz  
template < typename T > Z=0iPy,m>  
struct result_1 zf}rfn  
  { u|(aS^H=q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9tW3!O^_  
} ; (69kvA&|q  
O2/%mFS.  
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: (2n3exx  
>3v0yh_3  
template < typename T > w($XEv;  
struct   ref r#ks>s  
  { #d3[uF]OmW  
typedef T & reference; y>?k<)nA{  
} ; \XZU'JIO  
template < typename T > *{HGLl|=  
struct   ref < T &> *sIi$1vHu  
  { hg(KNvl  
typedef T & reference; c>M_?::)0  
} ; D "JMSL4r  
;]|m((15G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bDxPgb7N=  
1 OuSH+  
template < typename T > ^Z#<tN;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rjfc.l#v  
  { 4X<Oux*  
  return l(t) = r(t); FuIWiO(  
} pIk4V/ fy  
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。 ,q{lYX83S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0%vixR52  
QSO5 z2|  
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 i(dXA(p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e&r+w!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CR} >  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OFJJ-4[_3  
最后的布局是: c }g$1of87  
                Add \mqhugy  
              /   \ \UV T_=Y  
            Divide   5 F0DPS:c  
            /   \ 89 _&X[X  
          _1     3 #MmmwPB_  
似乎一切都解决了?不。 J$o[$G_Z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1',+&2)oj  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 FZ;Y vdX6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: uOy\{5s8  
Ke'YM{  
template < typename Right > EfMG(oI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H{p[Ghp  
Right & rt) const U`},)$  
  { ',v0vyO8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h9@gs,'   
} s2,`eV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Py(wT%w  
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。 sIP6GWK$  
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。 D| 3AjzW  
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。 ?#');`  
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。 oZ|{J  
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? w+:+r/!g  
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: #)Id J]  
f?oI'5R41  
template < class Action > L>|A6S#y8/  
class picker : public Action fh/)di  
  { 6PVlZ  
public : 4jI*Y6Wkz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4kN:=g  
  // all the operator overloaded ^^W`Lh%9  
} ; !YuON6{)  
M $E8:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 *;~{_Disz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: k;9#4^4(  
^+.e5roBKj  
template < typename Right > yDl5t-0`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4.$hHFqS^5  
  { #dXZA>b9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?L.p9o-S0  
} .-gm"lB  
LQuYCfj|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o>!~*b';g,  
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。 l%3Q=c  
G!fE'B  
template < typename T >   struct picker_maker s`dkEaS  
  { zjhR9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8I|1P l  
} ; *8(t y%5F0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TO8\4p*tE  
  { P7^TRrMF  
typedef picker < T > result; iz$v8;w  
} ; `^@g2c+d  
6 I>xd  
下面总的结构就有了: h_}BmJh_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?7uStqa  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 YV>VA<c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M 2U@gC|{  
至此链式操作完美实现。 IT{.^rP  
iKCTYXN1(  
wLg:YM"  
七. 问题3 c"_H%x<[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +RKE|*y  
0L 4]z'5  
template < typename T1, typename T2 > 7cQHRM+1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =&<$I  
  { 1Rb<(%   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N NXwT0t  
} ocuNrkZ  
-t706(#k  
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: +BTNm66Z  
~`Gcq"7, !  
template < typename T1, typename T2 > pR^Y|NG!  
struct result_2 jmwQc&  
  { HhT8YH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0V>N#P]  
} ; ztt%l #  
/m|&nl8"qe  
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? [sh"?  
这个差事就留给了holder自己。 I'wk/  
    znDtM1sLeV  
rSFXchD/  
template < int Order > mU0r"\**c3  
class holder; NU 6Kh7  
template <> 4N^Qd3[d  
class holder < 1 > \$0 x8B   
  { hghto \G5Y  
public : I;fw]/M%!  
template < typename T > 4wEpyQ|L  
  struct result_1 T W;;OS[  
  { (Os OPTp  
  typedef T & result; D -\'P31  
} ; "Y J;-$rb  
template < typename T1, typename T2 > (2a "W`  
  struct result_2 bm]dz;ljh  
  { `E1_S  
  typedef T1 & result; "Z1&z-   
} ; %2FCpre;  
template < typename T > I}CA-8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0jx~_zq-j  
  { ():?FJ M  
  return (T & )r; 5In8VE !P  
} 28L'7  
template < typename T1, typename T2 > %l$&_xV-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %emPSBf@  
  { 4m~stDlN  
  return (T1 & )r1; bT6)(lm  
} )*AA9   
} ; =2V;B  
m"> =QP  
template <> 7XI4=O};&%  
class holder < 2 > 5@r Zm4U  
  { z4%F2Czai&  
public : W1,L>Az^Ts  
template < typename T > |$-d, ] V  
  struct result_1 !-}*jm p<  
  { UK9MWC5g9  
  typedef T & result; o[+|n[aT)3  
} ; V5^b6$R@  
template < typename T1, typename T2 > )|1JcnNSa  
  struct result_2 2\8\D^   
  { g|*eN{g]uE  
  typedef T2 & result; ;w&yGm  
} ; .mU.eLM  
template < typename T > NGeeD?2~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rH_:7#.E  
  { uEO2,1+  
  return (T & )r; 2n r UE  
} ~m=%a  
template < typename T1, typename T2 > }u*@b10   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YD>>YaH_3@  
  { zbKW.u]v  
  return (T2 & )r2; (6y3"cbe  
} mZJzBYM)  
} ; NqfDY  
*"bp}3$^^  
Y{:/vOj  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [";5s&)q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7%x+7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "ddH7:(k<  
F!cAaL1  
return l(i, j) = r(i, j); +g7nM7,1a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '/*rCB  
|MR?8A^"  
  return ( int & )i; J^a"1|  
  return ( int & )j; "jJ)hk5e  
最后执行i = j; ])l[tVHm  
可见,参数被正确的选择了。 sN) .Jo  
g#2X'%&+  
3jVm[c5%]  
)'CEWc%  
!>);}J!e]  
八. 中期总结 5K-)X9z?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ) CTM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e*Med)tc^$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wef^o"aP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NS~knR\&  
.qPfi] ty  
nAC#_\  
'i-O  
n\p\*wb  
491I  
九. 简化 WQC6{^/4[1  
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。 -Dm.z16  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D;n%sRq(Z  
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@i@'T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ymCIk /\  
  +-*/&|^等 N9|.D.#MF  
2. 返回引用。 Oo .Qz   
  =,各种复合赋值等 ~,1q :Kue  
3. 返回固定类型。 )t=u(:u]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WYzaD}  
4. 原样返回。 fb;"J+  
  operator, N6 8>`  
5. 返回解引用的类型。 "kg$s5o  
  operator*(单目) D*Q#G/TF3  
6. 返回地址。 /8HO7E+5  
  operator&(单目) OkUpgXU  
7. 下表访问返回类型。 !Qzp!k9d  
  operator[] <\EfG:e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GLF"`M/g  
  operator<<和operator>> <%7 V`,*g/  
cTTE] ix]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )eMh,r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .u?$h0u5  
Y/(-mcR  
template < typename Left > e;[8 GE.   
struct value_return ,LO-!\L  
  { I@M^Wu]wW  
template < typename T > mcG$V0D <{  
  struct result_1 ]*U')  
  { r,KK%B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -y.AJ~T  
} ; ~{Bi{aK2  
[![ (h %  
template < typename T1, typename T2 > A\.*+k/B  
  struct result_2 wO%:WL$5  
  { _If?&KJ r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Vatt9  
} ; BF!zfX?n  
} ; (W!$6+GT  
[0#hgGO]P  
Lc?O K"[m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Acv{XnB  
tY=TY{RY  
下面我们来剥离functor中的operator() {jf~?/<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &2igX?60  
9-6_:N>  
return l(t) op r(t) -"H4brj;G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  O+j:L  
return op l(t) XCriZ|s  
return op l(t1, t2) 3~la/$?p0  
return l(t) op b15qy?`y  
return l(t1, t2) op j #YFwX4.  
return l(t)[r(t)] J@iN':l-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3Q)>gh*  
nWu4HFi  
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: elgQcJ99  
单目: return f(l(t), r(t)); `p|vutk)U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >#|Yoc  
双目: return f(l(t)); vDvGT<d  
return f(l(t1, t2)); ^W'[l al.  
下面就是f的实现,以operator/为例 j}l8k@f  
3>Snd9Q  
struct meta_divide %/zZ~WIf  
  { xvl  
template < typename T1, typename T2 > NM.B=<Aw*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [+z:^a1?V  
  { E ET 2|*}  
  return t1 / t2; Bdepvc}[#  
} ZRfa!9vl  
} ; s3 $Q_8H  
R2W_/fsG  
这个工作可以让宏来做: -+_&#twU  
;$< ek(i7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }wXD%X@)l  
template < typename T1, typename T2 > \ t7FQ.E,T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &J:)*EjVl5  
以后可以直接用 MNC!3d(D\R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EZBzQ""  
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 C<XDQ>?  
(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。。。) cO&9(.d  
Bn q\Gg  
It-*CD9  
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 NhX.yLb$   
k^jCB>b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s#ZH.z@J  
class unary_op : public Rettype IOl"Xgn5  
  { 7gcG|kKT  
    Left l; 'O9=*L) X  
public : @x +#ZD(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} / u6$M/Cf>  
<Q)}  
template < typename T > B$EP'5@b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \'*`te:{  
      { ,c l<74d  
      return FuncType::execute(l(t)); [{$0E=&0  
    } i]pG}SJ  
V"iLeC  
    template < typename T1, typename T2 > *'-^R9dN.S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +to9].O7y  
      { 8 GN{*Hg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F9r*ZyNlx  
    } vy2aNUmt  
} ; \-ws[  
V.:A'!$#  
)W|jt/  
同样还可以申明一个binary_op I xBO$ 2  
n4y6Ua9m{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %;$Y|RbmqE  
class binary_op : public Rettype ><c5Humr  
  { HH@xn d  
    Left l; K9'*q3z  
Right r; 8-YrmP2k  
public : x`i`]6q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S\gP=.G  
*wcoDQ b;  
template < typename T > 4+,Z'J%\[7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #SNI dc>9\  
      { Fg_s'G,`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *PU,Rc()6  
    } uiA:(2AQ  
5T#D5Z<m  
    template < typename T1, typename T2 > RQNi&zX/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4LJ}>e  
      { X{9o8 *V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /j@ `aG(a  
    } tta0sJ8 i  
} ; tdF[2@?+  
F:GKnbY  
; @~*z4U  
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 :Xh`.*{EX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QC,(rB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KdsvZim0>  
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。 n ]}2O 4j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Uy|=A7Ad c  
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。。。 7#qL9+G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b)^ZiRW``  
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) u?Mu*r?  
下面是修改过的unary_op $OoN/^kv  
ld:alEo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ? 4Juw?  
class unary_op 2_b'mepV  
  { K/ m)f#  
Left l; u@u.N2H.%  
  )uuEOF"w  
public : chzR4"WZFt  
D-:<]D:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0.+eF }'H  
5THS5'  
template < typename T > B/kn&^z$|~  
  struct result_1 K(fLqXE%  
  { Ab<Ok\e5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [j U  
} ; lILtxVBO2o  
F>(#Af9  
template < typename T1, typename T2 > BG0M j2  
  struct result_2 v/.h%6n?  
  { u;qMo`-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~(OIo7#;  
} ; rGGepd  
HKN"$(Q  
template < typename T1, typename T2 > \OT)KVwO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^6y4!='ci  
  { B&k T#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G2{M#H  
} RTBBb:eX  
;Jn0e:x`E  
template < typename T > -7z y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *oX]=u&  
  { pQ(eF0KG  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ss! 3{VW  
} gLMea:  
q,JA~GG  
} ; C;:L~)C@t  
6cT~irP  
i)PV{3v$J  
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 EZumJ."  
好啦,现在才真正完美了。 ;=\5$J9  
现在在picker里面就可以这么添加了: pQ^,.[[  
vcJb\LW  
template < typename Right > 'EET3R K-S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7h#faOP  
  { 7e{X$'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SA+%c)j29  
} L[Yp\[#-q  
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。 {F+M&+``  
s?x>Yl %  
'BdmFKy1  
oT (:33$  
0mD;.1:  
十. bind hi D7tb=g~  
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。 m|2]lb  
先来分析一下一段例子 $< K)fbG  
hN:F8r+DG  
5ZyBP~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zjic"E1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f,HzrHax  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 io r [v  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?}3PJVy?  
我们来写个简单的。 m{$tO;c/Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %3c|  
对于函数对象类的版本: H(G^O&ppdB  
~d7Wjn$@  
template < typename Func > {q tc \O  
struct functor_trait <+-Yh_D  
  { FO(0D?PCR  
typedef typename Func::result_type result_type; %6IlE.*,  
} ; 7l#2,d4  
对于无参数函数的版本: &QOWW}  
<.=#EV^i  
template < typename Ret > =Kt9,d08x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]O7.ss/2  
  { Ns!3- Y  
typedef Ret result_type; m,gy9$  
} ; H MjeGO.i  
对于单参数函数的版本: hLytKPgt  
:ONuWNY N  
template < typename Ret, typename V1 > lO2T/1iMTW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [71#@^ye  
  { ]oas  
typedef Ret result_type; X=p3KzzX  
} ; 0ve`  
对于双参数函数的版本: BU]WN7]D$  
n,?IcDU~m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OSa}8rlr'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4Ay`rG  
  { j.;  
typedef Ret result_type; fZ6 fV=HEF  
} ; .mT#%ex  
等等。。。 1] %W\RHxo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5@UC c  
uh5Pn#da^  
template < typename Func > K(Q]&&<  
struct func_return <K,% y(]  
  { Zc%foK{  
template < typename T > P!FEh'.  
  struct result_1 eg2U+g4  
  { 4z9#M;q T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c:llOHA  
} ; b\?7?g  
YXX36  
template < typename T1, typename T2 > J+71FP`ZH  
  struct result_2 &SjHrOG?  
  { .|-l+   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hg?j)jl|  
} ; XVrm3aj(m  
} ; so!w!O@@  
1tc]rC4h  
h6\3vfj^f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <'}b*wUB  
qY$*#*Q  
template < typename Func, typename aPicker > ?E+:]j_  
class binder_1 M[YTk=IM#  
  { QE 45!Z g  
Func fn; *2,e=tY>  
aPicker pk; ^"O{o8l>2  
public :  (# 6<k  
r=~WMDCz@  
template < typename T > 4{;8:ax&w  
  struct result_1 ([,vX"4  
  { {Ax)[<i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^)f{q)to  
} ; ;-KA UgL2  
>d8x<|D  
template < typename T1, typename T2 > sK`~Csb iB  
  struct result_2 n#+%!HTh  
  { )-+\M_JK5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?$|uT  
} ; W\@?e32  
9Z,*h-o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {W5ydHXy  
gppBFS  
template < typename T > bp]^EVx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H96BqNoO  
  { [G{rHSK5tQ  
  return fn(pk(t)); CM%|pB/z  
} r}/yi  
template < typename T1, typename T2 > ;wij}y-6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zm%VG(l  
  { kmm  
  return fn(pk(t1, t2)); E rop9T1  
} @br@[RpB  
} ; ?HrK\f3wWO  
lLuID  
de> ?*%<  
一目了然不是么? =X-^YG3x  
最后实现bind vk  @%R  
1)TK01R8  
x9&-(kBU  
template < typename Func, typename aPicker > ]\ CU9J|H8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T4OguP=  
  { tg.|$n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %55@3)V8Rf  
} <eB<^ &nd  
XR*Q|4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QS3U)ZO$@  
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。 ]43alf F#  
uYFMv=>j  
十一. phoenix %1Bn_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [Q4_WKI0T  
_& 8O~8tW  
for_each(v.begin(), v.end(), &qJPwO  
( ;~ W8v.EW  
do_ Zimh _  
[ SArfczoB  
  cout << _1 <<   " , " G 1]"s@8(  
] q=|R89  
.while_( -- _1), >qR7'QwP  
cout << var( " \n " ) vB[~pQ;Z  
) <,\ `Psa)N  
); 7OB%A&  
v#  
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: v`y6y8:>  
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 Z+g1~\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1hl]W+9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B\\6#  
Lp_$?MCD.  
Aj [?aL  
template < typename Cond, typename Actor > e# t3u_  
class do_while _eGT2,D5r  
  { R)ERx z#  
Cond cd; l0I}&,+  
Actor act; vt//)*(.$  
public : ujU=JlJ7dl  
template < typename T > g %f*ofb  
  struct result_1 &J_Z~^   
  { l :/&E 6 9  
  typedef int result_type; ,Du@2w3Cq  
} ; N;uUx#z  
?a S%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4t04}vp  
`>s7M.|X  
template < typename T > M :V2a<!c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VZ$=6CavH  
  { ^$!987"  
  do + :Vrip  
    { ;x-(kIiE  
  act(t); #?dUv#  
  } z"lqrSJ:  
  while (cd(t)); /RGNAHtIi  
  return   0 ; @}WNKS&m  
} blGf!4H  
} ; 7|YN:7iA  
@:Di`B_{  
%%>_B2vc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D3`}4 A  
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。 Br}h/!NU/  
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。 9M_(He -  
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。 Z`Pd2VRp  
下面就是产生这个functor的类: 6SVqRD<`  
6xoq;=o  
'n0 .#E_  
template < typename Actor > d6`OXTD  
class do_while_actor 3\AM=`  
  { 2jl)mL  
Actor act; bLqy!QE  
public :  B$^7h!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R[LsE^  
P-CB;\  
template < typename Cond > . V$ps-t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~]BMrgn  
} ; ZsZcQj6G,  
BYi)j6"  
UNDi_6Dy   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XF}rd.K:  
最后,是那个do_ q@n^ZzTx  
AVG>_$<  
`2 `fiKm  
class do_while_invoker JS2nXs1  
  { ,m^;&&  
public : a8$kNtA  
template < typename Actor > e*C6uz9N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tr& }$kird  
  { *#y;8  
  return do_while_actor < Actor > (act); =p@8z /u  
} ;Wc4qJ.@  
} do_; (vc|7DX M  
HSN8O@dy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?7[alV~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '9s5OTkN ;  
最后来说说怎么处理break和continue w5KPB5/zu  
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。 1f#mHt:(  
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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