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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mxc^IRj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .lz= MUR  
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, &MrG ,/  
}g2l ni  
!;k ^  
ZM=eiJZ  
  class filler zJ8jJFL+Y  
  { pBu}c<  
public : 4!M0)Nix  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -HFyNk]>  
} ; Us>n`Lj@  
^(qR({cX  
5RSP.Vyx{  
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: pqbKPpG  
dr"@2=Z  
yzG BGC  
s"wz !{G4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U!lWP#m  
3/su1M[  
PB{5C*Y7^k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DxP65wU  
$*9:a3>zny  
K}LF ${bS  
. Eb=KG  
二. 战前分析 cgQ2Wo7tCq  
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。 V4gvKWc  
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 m O0#xY_z  
$A:?o?"7}  
$fW8S8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g*%o%Lv  
  /* --------------------------------------------- */ QP6a,^];  
vector < int *> vp( 10 ); #t">tL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H"V)dEm  
/* --------------------------------------------- */ Aacj?   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lI[O!Vu Kc  
/* --------------------------------------------- */ ,z$ U=u o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z&|sks7  
  /* --------------------------------------------- */ H)+wkR!~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [lj^lN8  
/* --------------------------------------------- */ lR]SGdY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7<F{a"5P  
f[$Z<:D-ve  
WTC/mcS  
oJ 0 #U  
看了之后,我们可以思考一些问题: w 1O)  
1._1, _2是什么? yjChnp Cc  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 pH?"@  
2._1 = 1是在做什么? m8v=pab e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :\#/T,K"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]=5D98B  
~uO9>(?D  
m\|ie8  
三. 动工 RLF]Wa,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: be&,V_F  
p-%m/d?  
]. ^e[v6  
'n!Sco)C  
template < typename T > 5'"9)#Ve  
class assignment #tt*yOmiH  
  { |w`Q$ c  
T value; mk?F+gh  
public : E njSio0  
assignment( const T & v) : value(v) {} </h}2x  
template < typename T2 > z Q11dLjs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .\AbE*lZ#  
} ; &qeM YYY  
;c>IM]  
4p/d>DTiM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4ko(bW#jL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nx`I9j\  
-(![xZ1{K  
kM@heFJb.  
^WIGd"^  
  class holder E#+|.0*!s  
  { +C9 l7 q  
public : G(7WUMjl  
template < typename T > 9GVv[/NAb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C%kIxa)  
  { @EB2I+[  
  return assignment < T > (t); |1"n\4$  
} h-RL`X  
} ; | <l=i(  
R;2 Z~P  
7-MkfWH2b6  
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: ;*8,PV0b_<  
mA']*)L1  
  static holder _1; I>3]VR i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z"'tJ3Y.~  
LO M-i>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xy1R_*.F^T  
而不用手动写一个函数对象。 y[sO0u\  
8Ir = @  
[cf!%3>53  
I> z0)pB  
四. 问题分析 #x5?RHX56  
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。 5KDN8pJN  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "\M^jO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S -KHot ?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >-Q=o,cl%3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A"~4|`W  
{Zy)p%j8  
五. 问题1:一致性 IH~[/qNk  
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?| $y+Bril5W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o@tc   
<;nhb  
struct holder [&a=vE  
  { YhNO{4D  
  // vmK`QPu 2  
  template < typename T > $[DSe~  
T &   operator ()( const T & r) const l^%W/b>?b  
  { K';x2ffj  
  return (T & )r; :f5"w+  
} [}t^+^/  
} ; mR6hnKa_53  
]<IK0  
这样的话assignment也必须相应改动: lr_c  
P+t`Rw  
template < typename Left, typename Right > Ov PTgiI!N  
class assignment "s5[w+,R  
  { @fG 'X  
Left l; rW B/#m  
Right r; Dk`(Wgk2  
public : r:Rk!z*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }:a:E~5y  
template < typename T2 > 8[xl3=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8xN+LL'T{  
} ; @Lf-=9  
=S:Snk%  
同时,holder的operator=也需要改动: R;EdYbiF b  
Y('?Z]  
template < typename T > ,@4~:OY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \RDS~u\d  
  { C4^o= 6{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6#DDMP8;I  
} 0JM`*f%n  
5'z D}[2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DZE@C^ 0%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r`GA5 }M  
x|lX1Mh$  
return l(rhs) = r; *$yU|,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ne9S90HsB6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YecV+ K'p:  
dcbE<W#ss  
template < typename Tp > {kNV|E  
class constant_t {ZIEIXWb2  
  { T_/ n#e  
  const Tp t; Uon^z?0A  
public : !$L~/<&0g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rK} =<R  
template < typename T > WCUaXvw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jwt_d }ns  
  { {q1u[T&r  
  return t; yeqH eZ  
} $~5ax8u&!#  
} ; "cDMFu  
7w51UmO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RBOg;EJ  
下面就可以修改holder的operator=了 bAS/cuZs  
v1}9i3Or#  
template < typename T > PQJw"[N/YM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {U"=}j(  
  { sT'j36Nc<,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O;+ sAt  
} wA\a ]X.  
i F \H  
同时也要修改assignment的operator() d.$0X/0  
j: E3c\a  
template < typename T2 > |.;*,bb|3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H5Bh?mw2  
现在代码看起来就很一致了。 `*",_RO;  
P&IS$FC.\  
六. 问题2:链式操作 W:>XXUU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DT3"uJTt  
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。 ,!dVhG#  
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。 0+T:};]  
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。 K57u87=*X?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _ %G;^ b  
4s 6,`-  
template < typename T > "0LSy x  
struct result_1 aC94g7)`  
  { x>tsI}C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L~Y^O`c  
} ; fd$nAE  
t:"%d9]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: QB3er]y0%  
{F;"m&3Lt  
template < typename T > fJ=v?  
struct   ref UCj{ &  
  { Nq1YFI>W  
typedef T & reference; X?o6=)SC|  
} ; 5zOC zm  
template < typename T > kB.CeG]tk  
struct   ref < T &> Rn)fwGC  
  { wLzV#8>  
typedef T & reference; 3L36 2  
} ; ~G1B}c]  
wg<t*6&'x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i*r ag0Mw  
Yv.7-DHNl  
template < typename T > .03Rp5+v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C3'?E<F  
  { a$\ Bt_  
  return l(t) = r(t); J9MAnYd)i  
} U>sEFzBup  
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。 ~E/=nv$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z/T( 4  
Ww"]3  
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 |*^}e54  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %|j8#09  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 > `mV^QD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %C rTO(  
最后的布局是: zp5ZZcj_  
                Add M2\c0^R  
              /   \ =K_&@|f+B  
            Divide   5 4)8e0L*[B?  
            /   \ G1\F7A  
          _1     3 10)RLh|+  
似乎一切都解决了?不。 =sAU5Ag68  
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。 `F]  
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。 Te`@{>  
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: A!Tm[oqu  
3 NFo=Z8  
template < typename Right > [%O f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e)N< r  
Right & rt) const O8cZl1C3  
  { *;xGH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1wm`a  
} v*&j A 8D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CO9PQ`9+  
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。 wa~zb!y<  
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。 f'w`<  
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。 jgS3#  
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。 K|l}+:k  
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? SUv'cld  
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: z;y{QO  
`HO] kJpX  
template < class Action > $ 7W5smW/  
class picker : public Action !v(^wqna\  
  { ~)n[Vf  
public : 2r ;h">  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gcB hEw  
  // all the operator overloaded H=\Tse_.  
} ; `6lOqH  
_/'VD!(MV  
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。 D.Cn`O}  
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: dpK -  
N  /'  
template < typename Right > tC(MaI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >*opEI+  
  { D4C:%D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V.*y_=i8t  
} <:NahxIlu  
?{jey_]M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *v]s&$WyO  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 /-i m g^^  
G;iH.rCH  
template < typename T >   struct picker_maker -*Rf [|Z  
  { iF":c}$.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |cP:1CRzi  
} ; F'sX ^/;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +/l@o u'  
  { Shn=Q  
typedef picker < T > result; g1}:;VG=  
} ; c;Tp_e@  
%8h=_(X\7  
下面总的结构就有了: e^3D`GA  
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。 HA,8O [jon  
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。 L\UGC%]9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eY'n S  
至此链式操作完美实现。 !02y'JS1  
iw=e"6V  
ep?D;g  
七. 问题3 /]'&cD 1  
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。 yg H)U.  
jf`w8*R  
template < typename T1, typename T2 > rks"y&&Nc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r5ldK?=k+*  
  { z-b78A/8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O ylUuYy~j  
} gd]S;<Jh  
iQ(j_i'+!I  
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: =0] K(p,  
dor1(@no|  
template < typename T1, typename T2 > |;xEK nF  
struct result_2 ,Yx<"2 W  
  { 8s2y!pn7Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E;{CoL  
} ; [j5+PV  
:Ae#+([V  
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? 6H: fg  
这个差事就留给了holder自己。 JDZuT#  
    3@\/5I xn  
$Wj{B@k  
template < int Order > 8 yi#] 5`Q  
class holder; _s#]WyU1g  
template <> cZ|NGkZ  
class holder < 1 > &g&,~Y/z;  
  { ;`LG WT-<F  
public : h)ZqZ'k$  
template < typename T > nRB3VsL  
  struct result_1 |8~)3P k  
  { +DX P &Q  
  typedef T & result; & [@)Er=  
} ; 6q8}8;STTY  
template < typename T1, typename T2 > X,aRL6>r  
  struct result_2 @@U  
  { P?f${ t+  
  typedef T1 & result; H=,>-eVv*  
} ; ]?H12xz  
template < typename T > YcX"Z~O6j=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CN ( :  
  { y3 b"'-%  
  return (T & )r; 3{|~'5*  
} }:c~5whN  
template < typename T1, typename T2 > &.DRAD)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ()Kaxcs?+  
  { yUJ#LDW  
  return (T1 & )r1; {+_p?8X  
} n/(}|xYU  
} ; (>A#|N1U  
5o 5DG  
template <> R|(X_A  
class holder < 2 > sV2D:%\K:  
  { Mz(?_7  
public : K/Yeh<_&  
template < typename T > f!yl&ulKU  
  struct result_1 UakVmVN/P  
  { kP[fhOpn  
  typedef T & result; |3E|VGm~  
} ; 4[x` \  
template < typename T1, typename T2 > *,CJ 3< >  
  struct result_2 %G 2g @2  
  { pXlqE,  
  typedef T2 & result; :Bt,.uN C  
} ; [Z2[Iy  
template < typename T > nlhv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o96c`a u  
  { z(Uz<*h8  
  return (T & )r; u;H^4} OQ  
} .wq j  
template < typename T1, typename T2 > Z7pX%nj_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QOUyD;0IW  
  { w=(dJ(7gu  
  return (T2 & )r2; 0_ST2I"Ln  
} HLqN=vE6  
} ; 5<`83; R9  
Mx6 yk,  
FO[ s;dmzu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 kG5+kwV=:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6c(b*o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cSB_b.@"1  
hM!g6\ w  
return l(i, j) = r(i, j); 6l2O>V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [^}bc-9?i  
Ig?9"{9p  
  return ( int & )i; Q~ Ad{yC  
  return ( int & )j; eP:\\; ;  
最后执行i = j; 6p&2 A  
可见,参数被正确的选择了。 VByA6^JR  
YKU|D32  
x 2&5zp  
Ws0)B8y,|  
LqI&1$#  
八. 中期总结 7_Te-i  
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: EX!`Zejf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `5oXf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gV9bt ~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jPz1W4pk  
%wru)  
qTbc?S46pt  
A =Z$H2  
.Ow8C  
i9qIaG/  
九. 简化 PWp=}f.y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gzvgXZ1q"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Tr}XG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tN)t`1_j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z*b l J5YC  
  +-*/&|^等 guf&V}&  
2. 返回引用。 t OJyj49^a  
  =,各种复合赋值等 =vF!  
3. 返回固定类型。 hg<[@Q%$o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /%jX=S.5h<  
4. 原样返回。 F/LMk8RgR  
  operator, =~W=}  
5. 返回解引用的类型。 Vh=U/{Rp1  
  operator*(单目) SvkCx>6/G  
6. 返回地址。 <2<2[F5Q%  
  operator&(单目) ojm IEzsz  
7. 下表访问返回类型。 #1*7eANfr  
  operator[] Y d~J(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ! N!pvK;  
  operator<<和operator>> ':tdb$h  
hP.Km%C)0n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %#&njP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kmu`sk"  
+03/A`PKrB  
template < typename Left > B1U!*yzG6  
struct value_return v{"yrC  
  { Pe\Obd8d  
template < typename T > u&TXN;I,p  
  struct result_1 [Pjitw/?  
  { I7=A!C"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W)T'?b'.  
} ; D{y7[#$h$  
BAvz @H  
template < typename T1, typename T2 > kQd|qZ=:w  
  struct result_2 ;P;c!}:\b  
  { [ "3s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?GhMGpd Mq  
} ;  CDuA2e  
} ; W,80deT  
6L\]Ee  
-z-yk~F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9v-Y*\!w.  
,:'JJZg@  
下面我们来剥离functor中的operator() J}8p}8eF,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {n|Uf 5  
ns\I Y<Yo  
return l(t) op r(t) j%bC9UkE3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wWf_d jd  
return op l(t) coPdyw'9&  
return op l(t1, t2) ew dTsgt'  
return l(t) op ]yqE6Lf9  
return l(t1, t2) op LA 2/<:  
return l(t)[r(t)] olxxs(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A! HJ  
, .;0xyc  
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: oUN\tOiS+  
单目: return f(l(t), r(t)); P3 =#<Q.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T KAs@X,t  
双目: return f(l(t)); ?)k ]Vg.  
return f(l(t1, t2)); OyK#Rm2A=  
下面就是f的实现,以operator/为例 +O9x8OPHW  
I"lzOD; eI  
struct meta_divide h2Th)&Fb>  
  { $)9|"q6  
template < typename T1, typename T2 > (&v|,.c^)1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d-tg^Ot#  
  { kMnG1K  
  return t1 / t2; ^_P?EJ,)`  
} #Cu$y8~as  
} ; &zEBfr  
=VZ_';b h  
这个工作可以让宏来做: ?(K=du  
@sg.0GR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c@}t@k  
template < typename T1, typename T2 > \ zYY]+)k?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9=T;Dxn  
以后可以直接用 <Y1 Plc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NqOX);'L0  
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 'OP0#`6`  
(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。。。) ;sAGTq  
SN L-6]j  
~ @xPoD&  
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 zSfUM.fM  
9609  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~ |A0*  
class unary_op : public Rettype Mz2TwU_  
  { ,&M#[>\(3  
    Left l; 5.&)hmpg  
public : g9VY{[ V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =G^'wwpv(  
GCO: !,1  
template < typename T > 7[qL~BT+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IHd W!q  
      { Tjrb.+cua  
      return FuncType::execute(l(t)); c};%VB  
    } },JJ!3  
U1) Zh-aR  
    template < typename T1, typename T2 > sw$uZ$$~#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t;h`nH[  
      { L_vl%ii-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _]4 p51r0  
    } vVa|E# [  
} ; jED.0,+K !  
gz[3xH~  
*. |%uf.  
同样还可以申明一个binary_op C]5 kQ1Og  
1@KiP`DA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -XCs?@8EQ  
class binary_op : public Rettype \ DZ.#=d  
  { SKnYeT  
    Left l; breF,d$  
Right r; 6Nn+7z<*&z  
public : 7(.Z8AO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YuknZ&Q  
Qm[s"pM  
template < typename T > 4^2>K C_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (M$>*O3SR  
      { a0sz$u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ([< HFc`  
    } o68i0aFW  
Yn= "vpM1  
    template < typename T1, typename T2 > *1`X}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }p2iF2g9`  
      { ~d]v{<3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a!:N C  
    } LiT%d  
} ; qq&U)-`  
b}0h ()v  
eZT8gKbjJ)  
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 #vV]nI<MF.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z@+nkTJ9&t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '_.qhsS  
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。 qD>^aEd@4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >;c);|'}q  
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。。。 Y#68_%[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ")uKDq  
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) ~ `qWE u  
下面是修改过的unary_op {j>a_]dTVX  
!mUJ["#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <5z!0m-G  
class unary_op wX]$xZ!s  
  { +X^GS^mz  
Left l; pPRX#3  
  |@JTSz*Or  
public : raPOF6-_rH  
/&#y-D_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;Y*K!iFWH  
cHFW"g78  
template < typename T > S^p b9~  
  struct result_1 {\1bWr8!U  
  { VR>!Ch  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X13+n2^8]  
} ; 0@zJa;z'  
+-|""`I1I  
template < typename T1, typename T2 > ru eaP  
  struct result_2 AEyD?^?  
  { Zwc&4:5%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #2_FM!e  
} ; Bzwll  
9S]pC?N]E  
template < typename T1, typename T2 > xQvI$vP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }=bzUA`C  
  { ESV./~K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1sj7]G]`k  
} K _VIk'RB  
9abUh3  
template < typename T > (]'wQ4iQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vp]7n!g4l  
  { YM_[   
  return OpClass::execute(lt(t)); [m:cO6DM,  
} > "F-1{  
#h=V@Dh  
} ; PM84Z@Y  
 mU4(MjP?  
Zb1GR5MB`k  
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 }XBF#BN  
好啦,现在才真正完美了。 8`+=~S  
现在在picker里面就可以这么添加了: _)5E=  
<<d#  
template < typename Right > QHO n?e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /W,hOv  
  { ; j.d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3:jxr  
} zS;ruK%2  
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。 m=9b/Nr4  
o i'iZX  
yy{YduI  
y60aJ)rAX  
.c]>*/(+  
十. bind 9~~NxWY%x  
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。 x]wi&  
先来分析一下一段例子 x*z&#[(0g!  
o$L%t@   
[&99#7B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JR `$t~0t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %_s)Gw&sq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UeFJ5n'x:  
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。 'M6+(`x  
我们来写个简单的。 {ax]t-ZwJ5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ox J0. "  
对于函数对象类的版本: afX|R  
eoww N>-2C  
template < typename Func > b(N\R_IQ~  
struct functor_trait `G!HGzVx;j  
  { hA 5p'a+K  
typedef typename Func::result_type result_type; ++b[>};  
} ; k#pO+[ x  
对于无参数函数的版本: 5;KJ0N*-  
DQ+6VPc^o  
template < typename Ret > $>#0RzU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P0>2}/;o  
  { w3q'n%  
typedef Ret result_type; tm5{h{AM  
} ; A^).i_&#  
对于单参数函数的版本: H'#06zP>5  
MkMDI)Y|  
template < typename Ret, typename V1 > 4#>Z.sf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L~/,;PHN  
  { &=)O:Jfa  
typedef Ret result_type; kF^4kCJ@  
} ; vW eg1  
对于双参数函数的版本: \;MP|:{pU  
M *w{PjU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DcBAncsK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GFLat  
  { *_I`{9~'  
typedef Ret result_type; \k=dqWBr7  
} ; C[%Qg=<  
等等。。。 t<fah3hl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BNJ0D  
5QK%BiDlr  
template < typename Func > kP$ E+L  
struct func_return D|(\5]:R  
  { E0RqY3  
template < typename T > ?WXftzdf6u  
  struct result_1 AJ6l#j-  
  { 1_S]t[?I/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h(yFr/  
} ; v\dQjQu8m  
D+:s{IcL<  
template < typename T1, typename T2 > )B $Q  
  struct result_2 #z>I =gl  
  { ?3K~4-!? /  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F-zIzzb&O  
} ; OWrQKd  
} ; y'`7zJ  
>vo 6X]p~  
'cc8 xC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }Fu1Y@M%  
!%M,x~H  
template < typename Func, typename aPicker > :(ql=+vDb4  
class binder_1 xltN-<n7  
  { [- 92]  
Func fn; ]QR]#[Tn'  
aPicker pk; L&s~j/ pR  
public : @!oN]0`F;  
V0 {#q/q  
template < typename T > Drtg7v{@\  
  struct result_1 )t+pwh!8  
  { +o4o!;E)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,nL~?h-Zh  
} ; LE{@J0r#n  
!yj1X Ar  
template < typename T1, typename T2 > _Jg#T~  
  struct result_2 %[KnpJ{\  
  { 7r?,wM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %t,42jQ9  
} ; Tv7W)?3h  
r3?8nQ$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MOB4t|  
CC!`fX6z>h  
template < typename T > } 'xGip@W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9;XbyA]  
  { pSC{0Y$g  
  return fn(pk(t)); r6\g #}  
} <-N eusx%  
template < typename T1, typename T2 > 6!0NFP~b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j%3 $ytf|p  
  { KL?<lp"  
  return fn(pk(t1, t2)); )M Iw/  
} s1]Pv/a=y  
} ; X~m57 b j  
s[{8:Px  
*IbDA  
一目了然不是么? VB  |k  
最后实现bind +7OE,RoQ  
An(gHi;1$  
Mfz(%F|<  
template < typename Func, typename aPicker > wH@< 0lw`<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GB `n  
  { < hy!B4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0e"KdsA:<U  
} \4$Nx/@Q}  
9{nU\am!\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 anz7ae&P'K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4`v[p4k  
Ap\]v2G  
十一. phoenix ~hk!N!J\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: as 3uz  
|U1u:=[  
for_each(v.begin(), v.end(), ;QuxTmWp^  
( NY?iuWa*g  
do_ V^qBbk%l>D  
[ 8z=o.\@  
  cout << _1 <<   " , " Yy[=E\z  
] HSG9|}$  
.while_( -- _1), uJ=&++[  
cout << var( " \n " ) PTpCiiA@  
) Gg6cjc=dC  
); FhH*lO&  
Rbm+V{EF&  
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: zXGI{P0O  
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 Np9Pae'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YA8/TFu<_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vA*NJ%&`  
xop\W4s_  
w\t  
template < typename Cond, typename Actor > Q4ii25]*  
class do_while Jz;`L3m  
  { %iV\nFal>  
Cond cd; k3OnvnJb  
Actor act; 6x;"T+BSSS  
public : N9)ERW2`*  
template < typename T > nYRD>S?uz  
  struct result_1 Vyx&MU.-J  
  { `~=Is.V[  
  typedef int result_type; 1 d.>?^uE  
} ; 8r\xQr'8h  
=g@hh)3wP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -IV-"-6(  
n |,}   
template < typename T > SR)@'-Wd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lgAE`Os  
  { =(k0^ #++G  
  do +fIy eX  
    { KRcg  
  act(t);  [7)#3  
  } `+r5I5  
  while (cd(t)); BT{({3  
  return   0 ; R?%|RCht1  
} 1G8t=IA%D  
} ; RzSN,bL R  
pm;g)p?  
CV7.hF<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9=~jKl%\vJ  
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。 2,%ne(  
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。 ==j3 9  
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。 .~8IW,[  
下面就是产生这个functor的类: ?Z7C0u#wd  
qm}7w3I^  
8|Y^z_C  
template < typename Actor > N=L urXv  
class do_while_actor mKq9mA"(E  
  { ]R]X#jm  
Actor act; ~GY;{  
public : X!_OOfueP8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (/Y gcT  
pK1(AV'L  
template < typename Cond > A><%"9pZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !! K=v7M  
} ; gf@'d.W}  
Wj*6}N/  
s^v,i CH {  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;NPb  
最后,是那个do_ n2O7n @8  
9hp0wi@W}  
) DLK<10  
class do_while_invoker 02S(9^=  
  { V+K.' J ^@  
public : 3 \WdA$Wx  
template < typename Actor > Rx<pV_|H,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tp6ysjao  
  { " 7 4L  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5Np.&  
} BPOWo8TqD^  
} do_; Mo<p+*8u:  
q.X-2jjpx:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6%xl}z]o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QtzHr  
最后来说说怎么处理break和continue ozo8 Tr  
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。 gddGl=rm  
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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