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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zA+@FR?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mxG]kqi  
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, / !xF?OmVd  
6vy7l(%  
 z01>'  
(!K_Fy@  
  class filler tbDoP Y  
  { E+xuWdp.*  
public : m6n!rRQ^U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K\.5h4k  
} ; ?pGkk=,KB  
3`V1XE.;  
#;tT8[Ewuw  
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: woOy*)@  
Ubz"rCjq  
viaJblYj(f  
2z0n<`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); udqS'g&  
) M<vAUF  
'ktHPn ,K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z@rN_WXx  
u=l1s1>  
?w&SW{ I  
wsfd8T4  
二. 战前分析 Es5p}uh.[Y  
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。 ra7uU*  
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 QBJ3iQs1  
j6}R7 $JR  
_%@=Uc6V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x%> e)L<  
  /* --------------------------------------------- */ \' li  
vector < int *> vp( 10 ); akuJz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R MYP"  
/* --------------------------------------------- */ -e@!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $ChK]v 6C  
/* --------------------------------------------- */ GUB`|is^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YE+$H%Jl!  
  /* --------------------------------------------- */ OyG"1F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \l#>dq"Y  
/* --------------------------------------------- */ e(B9liXM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ug&[ IL~lc  
?(zoTxD  
Vy)hDa[&  
#=e;?w  
看了之后,我们可以思考一些问题: c9Es%@]  
1._1, _2是什么? =([av7  
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。 f^Bc  
2._1 = 1是在做什么? dfj\RIV8  
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。 MQ/ A]EeL  
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。 adEJk  
r4 dOK] 0  
I*[tMzE  
三. 动工 &~DTZg Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z'v-F^  
[THG4582oB  
B7*}c]^6/  
&~sfYW  
template < typename T > `m~syKz4A  
class assignment V`hu,Y;%  
  { f6=w3RS  
T value; D$e B ,~  
public : x2VBm$>  
assignment( const T & v) : value(v) {} WgGm#I>K  
template < typename T2 > V~{ _3YY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,K9f_bv  
} ; e&I t  
I?!rOU= 0  
-0HkTY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5ua?I9fY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [\ )Ge  
q`|CrOzO  
$6f\uuTU2"  
D$k8^Vs  
  class holder vFmJ;J  
  { vxlOh.a|/L  
public : TJ@Cjy%  
template < typename T > -C7FuD[Xw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FcbM7/  
  { %kI} [6J_  
  return assignment < T > (t); /M0/-pV 9  
} B\`Aojw"E?  
} ; dG'SZ&<  
7LZ^QC  
")#<y@Rv  
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: ak:v3cQR  
qztV,R T  
  static holder _1; 0&Gl@4oZ"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E;\M1(\u  
y&T&1o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (g8*d^u#PO  
而不用手动写一个函数对象。 |KCOfVh?|.  
m7]hJ,0  
c$E)P$<j  
N"5fmY<  
四. 问题分析 +54aO  
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。 Tt# bg1  
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。 D@Da0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J@"utY6N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t@zdm y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'w/qcD-  
2i=H"('G)+  
五. 问题1:一致性 0Dv JZ|e  
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?| !-]C;9 Zd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P8yIegPY  
nn~YK  
struct holder C"<s/h  
  { TvhJVVQ+?  
  // my\&hCE  
  template < typename T > Iq5pAHm>M6  
T &   operator ()( const T & r) const b}z`BRCc  
  { .#6MQJ]OH  
  return (T & )r; RNJ FSD.  
} NC23Z0y  
} ; jRZ%}KX  
0NE{8O0;Fr  
这样的话assignment也必须相应改动: ~9o6 W",  
lPq\=V  
template < typename Left, typename Right > O_,O,1  
class assignment U..<iNQE5  
  { ".2K9j7$  
Left l; {+T/GBF-K=  
Right r; =jAFgwP\  
public : F#r#}.B='U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T.&7sbE_  
template < typename T2 > XJ\hd,R   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7 _jE[10  
} ; !AHAS  
;<Qdy` T  
同时,holder的operator=也需要改动: C0 ) Z6  
*7gT}O;p 5  
template < typename T > {")\0|2\x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GlYly5F  
  { 3Kq`<B~%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \{|ImCH  
} x-m/SI]_N  
w<wV]F*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `^F: -  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _2Zp1h,  
=yi OJyx  
return l(rhs) = r; 7qIB7_K5  
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。 '&yg {n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O12Q8Oj!0  
5N/Lk>p1u  
template < typename Tp > |Ur"za;%@  
class constant_t >9K//co"of  
  { n]? WCG}cd  
  const Tp t; 0&w0a P`Y  
public : }p3b#fAr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rzLd"`  
template < typename T > .(Y6$[#@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XX;6 P  
  { Opg#*w%-  
  return t; mf$j03tu  
} YcM;S  
} ; +&v\ /  
f?UzD#50D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d "<F!?8  
下面就可以修改holder的operator=了 p]|LV)R n  
a:!uORQby  
template < typename T > pa/9F[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #gZ|T M/h  
  { C3;[e0.1b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UZxmh sv  
} GrI&?=S^  
ocA]M=3~k  
同时也要修改assignment的operator() wT_^'i*@I  
f=:.BR{  
template < typename T2 > 5~VosUp e7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hl/itSl$  
现在代码看起来就很一致了。 a|qsQ'1,;  
)iE"Tl  
六. 问题2:链式操作 6].:.b\qQc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XAic9SNu;  
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。 R{}qK r  
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。 {w 5Z7s0  
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。 $[CA&Y.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l gq=GHW  
J\`^:tcG  
template < typename T > EA0iYzV  
struct result_1 K&`Awv  
  { ohZx03  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x7ATI[b[  
} ; ej[Su  
?S`>>^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: iD_T P  
S`g;Y '  
template < typename T > F? ]N8W  
struct   ref g:~+P e  
  { 2<6j1D^jM  
typedef T & reference; Z7#7N wy4  
} ; BQrL7y  
template < typename T > o}D![/  
struct   ref < T &> *@M3p}',M  
  { McP.9v}H0_  
typedef T & reference; "sbBe73 m  
} ; 9D_wG\g  
/tKGwX]y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _/x& <,3  
9M2f!kJP$  
template < typename T > L,M+sN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WmVVR>0V|  
  { Wc4vCVw  
  return l(t) = r(t); wq\G|/%  
} 'D6 bmz  
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。 qo;)X0 N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _Z#eS/,O@  
8&(-8  
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 4XG]z_+I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F=Y S^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )/Y~6A9>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f%Ke8'&  
最后的布局是: UxqWnHH.`  
                Add z,Xk\@  
              /   \ 5 si}i'in  
            Divide   5 ?!S GiARW?  
            /   \ Yn<)k_kp  
          _1     3 [ b1hC ~I;  
似乎一切都解决了?不。 PrnrXl S  
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。 n`<S&KP|  
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。 @PXXt#  
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: G11cNr>*  
2ksA.,UB^9  
template < typename Right > [j0w\{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JMsHK,(  
Right & rt) const \y~)jq:d"  
  { 'p)QyL`d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {nRUH*(d9  
} $ I<|-]u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uPU#c\  
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。 d]7*mzw^j  
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%VDjk .  
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。 M,..Kw/ }~  
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。 l%PnB )F  
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? %$9:e J?  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: o;;,iHu*  
(,tHL  
template < class Action > VkXn8J  
class picker : public Action ~CFMIQ et  
  { Bz:0L1@,4a  
public : (j N]OE^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wem?{kx0  
  // all the operator overloaded [=~!w_  
} ; iS-K ~qa  
4A  o{M  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ND,`QjmZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _LLshV3  
3^~Zj95M  
template < typename Right > G"Pj6QUva  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^pw7o6}  
  { <Kp+&(l,l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~XQ$aRl&  
} N cM3P G  
XGk}e4;_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Fwv\pJ}$  
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。 y:9?P~  
nKu(XgFv  
template < typename T >   struct picker_maker %8<2>  
  { }200g_^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #M:B3C!ouY  
} ; m5qCq9Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /j %_t  
  { L9J;8+ge  
typedef picker < T > result; gvr]]}h:O  
} ; ybYXD?  
am (#Fa  
下面总的结构就有了: D(@SnI+  
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。 \E&thp  
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。 JP%RTGu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jrcc  
至此链式操作完美实现。 y4r2}8fi  
@Yarz1  
+{^'i P  
七. 问题3 ~Jxlj(" 0(  
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。 B3 .X}ys#  
o@',YF>OQ  
template < typename T1, typename T2 > s kY0\V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xv&%2-V;  
  { w3d\0ub  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j]Ua\|t  
} ' tSnH&c  
Q'C 4pn@  
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: <G}m#  
7YD\ !2b  
template < typename T1, typename T2 > C=s((q*  
struct result_2 VLx T"]f  
  { V^WQ6G1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  %|bN@@  
} ; . Nk6  
*V<)p%l.  
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? 3l+|&q[v  
这个差事就留给了holder自己。 WS5"!vz   
    - BjEL;  
&gJW6 <  
template < int Order > 6ku8`WyoF  
class holder; 9?!u2 o  
template <> F*. /D~K  
class holder < 1 > Pgx+\;w"  
  { 13\Sh  
public : "V:XhBG?  
template < typename T > NC;T( @  
  struct result_1 e00RT1L  
  { Z{ %Uw;d  
  typedef T & result; v$Dh.y  
} ; ^X$ I=ro  
template < typename T1, typename T2 > wNbTM.@  
  struct result_2 P2|}*h5(  
  { p>!1S  
  typedef T1 & result; 35}P0+  
} ; 6\XP|n-0+0  
template < typename T > a0)vvo=bz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &!4( 0u  
  { %qONJP  
  return (T & )r; )v};C<  
} <w;D$l}u  
template < typename T1, typename T2 > L#[HnsLp_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G1A$PR  
  { R:BBF9sK?  
  return (T1 & )r1; KZi+j#7O  
} )'w]YIv9  
} ; @ljZw(  
U:J /\-  
template <> ZIDFF  
class holder < 2 > D . 77WjwQ  
  { F6~b#Jz&i  
public : +$'e4EwqV  
template < typename T > 7Y4%R`9H  
  struct result_1 p-a]"l+L  
  { _pJX1_vD  
  typedef T & result; fO0- N>W'P  
} ; *P&OxVz  
template < typename T1, typename T2 > ?Z5$0-g'hU  
  struct result_2 uAChu]  
  { MG;4M>H  
  typedef T2 & result; IM$ 'J  
} ; LxIuxt=X|p  
template < typename T > 7jhl0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T3 =)F%  
  { XL=2wh  
  return (T & )r; H+nr5!`kz  
} Z=0iPy,m>  
template < typename T1, typename T2 > {|G&W^`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )x y9X0  
  { ?exALv'B  
  return (T2 & )r2; cPx66Dh&  
} "pR $cS  
} ; <<i=+ed8eP  
>qr=l,Hi  
F>p%2II/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hU |LFjc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }o~Tw?z-|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,^Ex}Z  
))c*_n  
return l(i, j) = r(i, j); :Xb*m85y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :/ ~):tM  
g8C+1G8  
  return ( int & )i; 9c#L{in  
  return ( int & )j; D-;J;m \  
最后执行i = j; AviT+^7E  
可见,参数被正确的选择了。 u!sSgx =  
M|5^':Y  
^w.k^U=B  
SZNFE  
ER0TY,  
八. 中期总结 }Ox2olUX  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: A;K{&x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ':5U&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tW'qO:y+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IO?~b XP  
,"4X&>_f  
b=6ZdN1  
f J,8g/f8  
*C,$W\6sz  
1Al=v  
九. 简化 :DF`A(  
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。 y}s 0J K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4yJ01s  
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: D7 8) 4>X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z?.:5#  
  +-*/&|^等 7N&3FER  
2. 返回引用。 EuhF$L1  
  =,各种复合赋值等 2n<qAl$t  
3. 返回固定类型。 !&W"f#_Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Yqq$kln  
4. 原样返回。 / n C$?w  
  operator, :/I={)5  
5. 返回解引用的类型。 pP=_@ 3 D  
  operator*(单目) aTmX!!  
6. 返回地址。 Zb5T90s%  
  operator&(单目) p]atH<^;K  
7. 下表访问返回类型。 1aXIhk4  
  operator[] X7(rg W8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  M}_M_  
  operator<<和operator>> 0nF>zOmc  
?#');`  
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。 oZ|{J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w+:+r/!g  
#)Id J]  
template < typename Left > f?oI'5R41  
struct value_return L>|A6S#y8/  
  { fh/)di  
template < typename T > wFH(.E0@Q  
  struct result_1 4jI*Y6Wkz  
  { ^;v.ytO*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *GY,h$Ul  
} ; 5cv, >{~5  
ePFC$kMn  
template < typename T1, typename T2 > ;1Tpzm  
  struct result_2 5Lo==jHif  
  { ~}FLn9@*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lUm}nsp=X  
} ; QZeb+r  
} ; (]GY.(F{  
`qQQQ.K7)z  
pw(*X,gj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `0-m`>1>  
Tg}H < T  
下面我们来剥离functor中的operator() '8iv?D5M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >Kqj{/SWK  
6Wcn(h8%*  
return l(t) op r(t) s?z=q%-p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oWn_3gzw;  
return op l(t) D0"yZp}  
return op l(t1, t2) #&HarBxx  
return l(t) op -bG#h)yj  
return l(t1, t2) op $txWVjR?\  
return l(t)[r(t)] *HfW(C$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v: !7n  
FL*w(Br.  
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: n,R[O_9u[  
单目: return f(l(t), r(t)); D(2kb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =h1 QN  
双目: return f(l(t)); b]s%B.h  
return f(l(t1, t2)); e=NQY8?  
下面就是f的实现,以operator/为例 %QlBFl0a  
;U5x'}%0]  
struct meta_divide Ib<5u  
  { o8yEUnqN  
template < typename T1, typename T2 > v:so85(S<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ii2g+SlQDa  
  { Qc)RrqYNGF  
  return t1 / t2; x#!{5;V&K  
} :D)&>{?  
} ; tue%L]hc  
bU@>1>b6lE  
这个工作可以让宏来做: RI< Yg#   
~P.-3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4h0jX 9  
template < typename T1, typename T2 > \ m0q`A5!)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W.7d{ @n  
以后可以直接用 }][|]/s?42  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hwb(W?*  
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 p{pzOMi6  
(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。。。) }<x!95  
V-o`L`(F`  
#h|,GvmF<b  
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 lQ(BEv"2G[  
-n$rKEC4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y*TNJJ|  
class unary_op : public Rettype Z!BQtICs  
  { k kuQ"^<J  
    Left l; r5$?4t  
public : 0OoO cc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DG%%]  
2ucsTh@  
template < typename T > APOU&Wd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *p<5(-J3  
      { g{f>j d  
      return FuncType::execute(l(t)); [OToz~=)  
    } HZ`G)1&)  
5 <>agK]  
    template < typename T1, typename T2 > gpTF^.(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %2FCpre;  
      { ?tM].\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DcvmeGl  
    } ():?FJ M  
} ; 5In8VE !P  
28L'7  
%l$&_xV-  
同样还可以申明一个binary_op (YWc%f4  
4m~stDlN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2wim P8  
class binary_op : public Rettype kl<B*:RqH  
  { x;b+gIz*  
    Left l; f4;8?  
Right r; 7)5$1  
public : 5@r Zm4U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fbbl92p  
EG:WE^4  
template < typename T > | 3/p8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bv|9{:1%X}  
      { !-}*jm p<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .j$bCKXGx  
    } 3'NL1du  
9;WOqBD  
    template < typename T1, typename T2 > Xcpm?aTo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6}FDLBA  
      { x@R A1&c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CjukD%>sde  
    } ;w&yGm  
} ; .mU.eLM  
NGeeD?2~  
B0SmE_u_N  
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 Ej3hdi)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8t 35j   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GP k Cgb(  
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。 h[)aRo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Oh85*3  
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), 4Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L5P}%1 _  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w0`L)f5v  
下面是修改过的unary_op Pw0KQUs  
h+d;`7Z>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g.sV$.T2K  
class unary_op ^XB8A=xi  
  { uNGxz*e  
Left l; ] ,aAzjZ  
  x!Y@31!Dy  
public : 80" =Qu{s  
'/*rCB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }4ju2K  
sWCm[HpG  
template < typename T > [<I `slK  
  struct result_1 zi&d  
  { g#2X'%&+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9<r}s  
} ; p%y\`Nlgdx  
!>);}J!e]  
template < typename T1, typename T2 > *U^hwL  
  struct result_2 *M<=K.*\G  
  { ]<?)(xz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1KR|i"  
} ; &>b1ES.>  
?B!ZqJ#  
template < typename T1, typename T2 > ~0{Kga  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 32FGDM  
  { T@WMT,J6j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IbaL.t\>  
} Z|GkM5QH:  
Bj[/ tQ  
template < typename T > "{xv|C<*n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dct#E CT  
  { E.bbIV6mQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); */e5lRO\  
} \)]2Uh|  
io'Ovhf:  
} ; Bx!` UdRn  
XFe7qt;%  
pREY AZh  
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 {4q:4 i  
好啦,现在才真正完美了。 Ax*~[$$~%  
现在在picker里面就可以这么添加了: cb,sb^-  
zQ+t@;g1  
template < typename Right > .O.R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .*7UT~o=CS  
  { OIT;fKl9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wdV?& W+  
} B\&Ka<r  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 u\?u4  
6+z]MT  
i)3\jO0&GU  
ghj~r  
jP'b! 4  
十. bind E-iBA(H  
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。 x7@HPf  
先来分析一下一段例子 K! j*:{  
qE:DJy <  
{\zr_v`g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4T E ?mh}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~{Bi{aK2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -;-"i J0  
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。 B '/ >Ax&  
我们来写个简单的。 !c($C   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f~9Y1|6  
对于函数对象类的版本: $3B?  
;qK6."b`;  
template < typename Func > EQ $9IaY.  
struct functor_trait <]^D({`  
  { L:Eb(z/D  
typedef typename Func::result_type result_type; !17Z\Ltqyj  
} ; ybO,~TQ  
对于无参数函数的版本: .Y.# d7TA  
mK4|=Q  
template < typename Ret > jsQ$.)nO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j!)p NZW.<  
  { .x8$PXjPG  
typedef Ret result_type; @/FX7O{n:  
} ; 1U7HS2  
对于单参数函数的版本: *)I1gR~  
3~la/$?p0  
template < typename Ret, typename V1 > b15qy?`y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j #YFwX4.  
  { f|0QN#$  
typedef Ret result_type; 4pT|r6!<  
} ; ;# j 82  
对于双参数函数的版本: gAP}KR#T  
qQvb;jO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -rlX<(pl)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -`EoTXT*U  
  { w\*/(E<:  
typedef Ret result_type; dR:iUw:V  
} ; Am  $L  
等等。。。 F k;su,]_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CF_!{X_k}  
n#cN[C9  
template < typename Func > qT @IY)e  
struct func_return qKC*j DW  
  { NkI:  
template < typename T > $:wM'&M  
  struct result_1 ![^h<Om  
  { Jo<6M'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !g"9P7p  
} ; q(Q9FonU  
1bkUT_  
template < typename T1, typename T2 > T@.D5[q0:  
  struct result_2 J}CK|}  
  { au* jMcq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7!;/w;C  
} ; ^i\1c-/  
} ; 09 s}@C  
gw T,D.'Ut  
V0i$"|F+ E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wP"|$HN  
[CX?Tt  
template < typename Func, typename aPicker > & jvG]>CS'  
class binder_1 Sw'?$j^3  
  { 'bPo 5V|  
Func fn; RC%r7K f  
aPicker pk; U$uO%:4%  
public : d?Cl04  
d 4R+gIA  
template < typename T > e~?]F 0/  
  struct result_1 J7o?h9  
  { wP?q5r5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |0p'p$%  
} ; cyg>h X{U  
yTiqG5r  
template < typename T1, typename T2 > g1 ,  
  struct result_2 Uiw7Y\Im|  
  { :X*LlN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MGDv4cFE.  
} ; !3# }ZC2  
YU(*kC8   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o#/iR]3  
D7/Bp4I#o  
template < typename T > ifZNl,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^iS:mt  
  { vW3ZuB  
  return fn(pk(t)); 4'&BpFDUb  
} \}NWR{=  
template < typename T1, typename T2 > I=a$1%BzEX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }* JMc+!9@  
  { a=VT|CX[  
  return fn(pk(t1, t2)); x`i`]6q  
} S\gP=.G  
} ; :G/]rDtd  
7g+]  
#SNI dc>9\  
一目了然不是么? vyGLn  
最后实现bind ,5*xE\9G  
uiA:(2AQ  
5T#D5Z<m  
template < typename Func, typename aPicker > RQNi&zX/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %=y3  
  { Q}]kw}b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j],.`Y  
} tta0sJ8 i  
] Nipo'N;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aZ`ags ofk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ; @~*z4U  
I]1Hi?A2  
十一. phoenix |9$'?4F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5V8C+k)  
j88sE MZ  
for_each(v.begin(), v.end(), Fxx2vTV4ag  
( /+O8A}  
do_ B?Sfcq-  
[ 1R9? [RE  
  cout << _1 <<   " , " w{x(YVS H  
] Nj&%xe>].  
.while_( -- _1), ^|(4j_.(e  
cout << var( " \n " ) <W') ~o}  
) ;XQ lj?:  
); X>8?p'*  
fhx:EZ:~  
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: ){6)?[G  
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 )0MshgM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 })vr*[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E?U]w0g  
X$Vz  
Go7hDmu  
template < typename Cond, typename Actor > 5?0gC&WfN  
class do_while aZGDtzNG5h  
  { ) '`AX\  
Cond cd; f<p4Pkv  
Actor act; <>Ddxmw  
public : `h5eej&s(  
template < typename T > y@\Q@ 9  
  struct result_1 Er1u1@  
  { ?$4R <  
  typedef int result_type; E wsq0D  
} ; |hQ|'VCN  
Sb4PCt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \OT)KVwO  
^6y4!='ci  
template < typename T > k|Yv8+XT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f.)F8!!  
  { Cy:`pYxhd  
  do @Qjl`SL%O^  
    { m{dyVE  
  act(t); (jMAa%  
  } Cf=q_\0|W  
  while (cd(t)); E816 YS='  
  return   0 ; _s-HlE?C  
} dN/ "1%9)  
} ; l~!fQ$~  
C!k9JAa$Z  
yZ)aKwj%U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b\j&!_   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L(2P|{C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 VN-#R=D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aevG<|qP  
下面就是产生这个functor的类: 3]OP9!\6  
bNpIC/#0K  
D6)Cjc>a  
template < typename Actor > S*m`'  
class do_while_actor ^~<Rzq!  
  { RzJ}CT  
Actor act; @))}\:  
public : qTh='~m4[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ka)LK@p6  
eGe[sv"k  
template < typename Cond > 6 #x)W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~73i^3yf  
} ; UtBlP+bE?y  
i,Wm{+H-O  
0Q- Mxcj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ENx@Ex  
最后,是那个do_ f,HzrHax  
io r [v  
?}3PJVy?  
class do_while_invoker m{$tO;c/Q  
  { %3c|  
public : H(G^O&ppdB  
template < typename Actor > ~d7Wjn$@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {q tc \O  
  { Z~phOv  
  return do_while_actor < Actor > (act); VXc+Wm*W  
} j*La ,iF  
} do_; k4F"UG-`  
IgiF,{KE,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1u"*09yZd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2~&hstd%  
最后来说说怎么处理break和continue /q"d`!h)w  
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。 sE%<"h\_0  
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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