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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )k{zRq:d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1 @tVfn}  
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, lt[{u$  
J[ du>1D  
Ns?y) G>:  
H"6Sj-<=  
  class filler aovRm|aOo'  
  { }>>lgW>n,;  
public : P'xq+Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ojni+}>_  
} ; 9;NR   
*^ g7kCe(  
vE^Hk!^  
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: L]I)E` s  
5v<BB`XWp  
_0<qS{RW  
XOAZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .A//Q|ot!  
<:fjWy  
dnSjXyjFB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ni7~ Mjjt  
9K-=2hvv  
;<O Iu&,*  
3~iIo&NZ  
二. 战前分析 <p;cR` %uE  
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。 [/.o>R#J(  
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 9X/c%:)\=  
uW },I6g  
Y1vl,Yi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9l5l"Wj&  
  /* --------------------------------------------- */ ^(r?k_i/  
vector < int *> vp( 10 ); L&H 4fy!>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |f# ~#Y2v  
/* --------------------------------------------- */ CXwDG_e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *W~+Nho.A  
/* --------------------------------------------- */ ]#z^G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); epqX2`!V  
  /* --------------------------------------------- */ s>~ h<B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +}@1X&v:  
/* --------------------------------------------- */ b`)^Ao:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +ffs{g{  
%}t.+z(S  
dcew`$SJp  
-$yNJ5F`  
看了之后,我们可以思考一些问题: { AdPC?R`  
1._1, _2是什么? gpB3\  
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。 Q&S\?cKe  
2._1 = 1是在做什么? $y S7u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R s_bM@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `VM@-;@w  
!)FM/Xj,o  
q{?Po;\D  
三. 动工 }@>=,A4Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W7r1!/ccj  
 K6d9[;F  
<1cYz\/ !M  
*J&XM[t  
template < typename T > LT']3w  
class assignment l( /yaZ`  
  { 1$vsw  
T value; dP}=cZ~  
public : KAH9?zI)M  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2A'!kd$2  
template < typename T2 > U`Bw2Vdk]S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Uv?s<  
} ; Q$ r1beA  
Vw0cf;  
u?6L.^Op  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gx~79;6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /ZlPEs)  
hDTiXc  
:d\ne  
1D159NLB  
  class holder 3}V`]B#a  
  { X;25G  
public : 4 qMO@E_  
template < typename T > IMjz#|c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uSh!A  
  { %5.aC|^}  
  return assignment < T > (t); huVw+vAA  
} .4P5tIn\  
} ; DdJ>1504  
Wm!lWQu7  
ocOzQ13@Y  
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: }+";W)R  
/cM<  
  static holder _1; S?_/Po|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *[K\_F?^h  
Ct2m l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IO3`/R-  
而不用手动写一个函数对象。 ?\[2Po]n  
#'m&<g,  
} m5AO4:  
v%N/mL+5L  
四. 问题分析 aD)XxXwozm  
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。 lYEMrr!KQw  
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| r6"~i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 el GP2x#:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g_'F(An  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r,F~Vwa}  
"BSSA%u?c  
五. 问题1:一致性 i Lr*W#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?| WrWJ!   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZuF"GNUC  
g%z'#E 97  
struct holder }@Rq'VPZd  
  { n/*BK;  
  // ,9jq @_  
  template < typename T > sDNV_} h  
T &   operator ()( const T & r) const *j9{+yO{ZE  
  { FgA'X<  
  return (T & )r; )c~1s  
} <k'JhMwN  
} ; RW19I,d  
` O;+N"v  
这样的话assignment也必须相应改动: ?S&pq?   
F-K=Ot j  
template < typename Left, typename Right > F~j U;L  
class assignment my+y<C-o`  
  { }2dz];bR  
Left l; {c5%.<O  
Right r; bMWL^*I  
public : Gd^K,3:. T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LvP{"K;   
template < typename T2 > |KSd@   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fh  t$7V  
} ; Z#H] yG  
q:2Vw`g'  
同时,holder的operator=也需要改动: $r0~& $T&  
x\HHu]  
template < typename T > t\YN\`XD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d:KUJ Y.  
  { .1F(-mLd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xRu m q  
} $gKMVgD"  
0sxZa+G0o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Om #m":  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5:[<pY!s#  
^@W98_bd;  
return l(rhs) = r; *5KV DOd  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }Ej^M~Vv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 00s&<EM  
)na 8a!  
template < typename Tp > ^H]q[XFR  
class constant_t )C>4? )  
  { ^(,qkq'u D  
  const Tp t; `<R;^qCt  
public : p4} ,xQzB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eK]g FXk  
template < typename T > M#v#3:&5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gcLwQ-  
  { MDETAd  
  return t; \ ) H}  
} NpS*]vSO  
} ; V?KACYd@O  
t{)Z$ )'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c;\}R#  
下面就可以修改holder的operator=了 ,P G d  
HEZgHL  
template < typename T > 'n'83d)z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LR:Qb]|"  
  { :^ 9sy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &{#4^.Q  
} bcgh}D  
OC)~psQK  
同时也要修改assignment的operator() [Yt!uhww  
P bR6>'  
template < typename T2 > _Ju@<V$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z'cK,psq(  
现在代码看起来就很一致了。 @S#>:o|  
}jj@A !N  
六. 问题2:链式操作 S@Rw+#QE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -w8c;5X  
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。 8Lm}x_  
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。 8 1Ar.<  
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。 AGwFD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /SLAg&  
e_Cns&  
template < typename T > HS1Gy/6'  
struct result_1 ;Od;q]G7L  
  { a3o4> 9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hg8gB8Xq  
} ; t\[aU\4-7  
uXxc2}  
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: ^G5BD_  
}lN@J,q  
template < typename T > 5k&tRg  
struct   ref +APf[ZpU  
  { "2cJ'n/L  
typedef T & reference; d'1 L#`?  
} ; uFd.2,XNP  
template < typename T > 5)=XzO0  
struct   ref < T &> Z4eu'.r-y~  
  { [/.5{|&GSt  
typedef T & reference; iUcDj:  
} ; eBZ^YY<*g  
hdFIriE3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L2v j)(  
-#yLH  
template < typename T > eK }AVz}k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &<{=  
  { YuO-a$BP  
  return l(t) = r(t); JXR_klx  
} g.CUo:c  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4AI\'M"d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n}8J-/(|+  
m @K5eh  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 y  @&Cn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rh;@|/<l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u&Ze$z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !ueyVE$1  
最后的布局是: cO$ PK  
                Add wKe$(>d"L  
              /   \ M[wd.\ %  
            Divide   5 Q}G'=Q]Juz  
            /   \ aL63=y  
          _1     3 MMs#Y1dH  
似乎一切都解决了?不。 3q*y~5&I  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I`%\ "bF@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 A aLj.HR  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "^A4!.  
fJ!i%</V  
template < typename Right > d8 1u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f<.43kv@  
Right & rt) const d ]LF5*i  
  { 5B+>28G%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >Le L%$  
} _c}@Fi+E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R-Y|;  
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。 *&VH!K#@{  
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。 u(ep$>[F#_  
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。 ]lj,GD)c  
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。 -eKi}e  
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? YmP`Gg#> p  
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: E|u#W3-:  
PCl@Ff  
template < class Action > Vmj7`w&  
class picker : public Action % j],6wW5J  
  { L%,tc~)A  
public : $+` YP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RhM]OJd'  
  // all the operator overloaded !mFx= +  
} ; imcq H  
cU\Er{ k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <{rRcFR  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t#s?:  
Y,O)"6ev  
template < typename Right > R:+2}kS5e{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]w!gv /;  
  { ,fS}c pV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @WIcH:_w-  
} { 3=\x  
KjR^6v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w*.q t<rH)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Yk',a$.S  
]"SH pq  
template < typename T >   struct picker_maker E\N?D  
  { %mR roR6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (P;z* "q  
} ; =ogzq.+|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .k5 TQt  
  { }V.Wp6"S   
typedef picker < T > result; A|sTnhp~  
} ; Jd_w:H.  
d4c-(ZRl  
下面总的结构就有了: /s.O3x._'  
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。 $x&@!/&|pv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 y7#$:+jQv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tqLn  A  
至此链式操作完美实现。 J{$+\  
+RexQE  
x2B~1edf  
七. 问题3 Sbub|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #W#GI"K  
;Ab`b1B  
template < typename T1, typename T2 > *ayn<Vlh`^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mQt';|X@  
  { %1ofu,%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h4C DZ  
} r(`;CY]@  
(p<QRb:&Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: '| Enc"U  
<VD^f  
template < typename T1, typename T2 > ?qr-t+  
struct result_2 XWvT(+J  
  { 9tmYrhb$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <b!ieK?\F3  
} ; MCHRNhb9  
q0Fq7rWP  
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? Ojj:YLlY>  
这个差事就留给了holder自己。 ?vL\VI9  
    =G9%Hz5~:  
a~YFJAkg9  
template < int Order > L-_dq0T  
class holder; 0;z-I"N  
template <> yoTbIQ  
class holder < 1 > ?29zcuRaru  
  { @xR7>-$0p  
public : )e.Y"5My  
template < typename T > v)@EK6Nty  
  struct result_1 fr S1<+  
  { <VV./W8e9  
  typedef T & result; xq_%|p}y  
} ; hNB;29r~  
template < typename T1, typename T2 > .$b]rx7$ ~  
  struct result_2 %zE_Q  
  { lcgT9 m#  
  typedef T1 & result; 96;17h$  
} ; xQ4D| &  
template < typename T > g|*2O}<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QjETu  
  { iMRb` \KH  
  return (T & )r; K 1>.%m  
} %]%.{W\j3  
template < typename T1, typename T2 > \&\_[y8U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BQVpp,]  
  { Mw!?2G[|  
  return (T1 & )r1; [ P\3XSR  
} Eq zS={Olj  
} ; "pq#A*  
A+%oE  
template <> ul~>eZ  
class holder < 2 > ?&Si P-G  
  { L%`~`3%n-  
public : xP 3_  
template < typename T > r,=xI` XH  
  struct result_1 !cnunLc`  
  { *leQd^47  
  typedef T & result; E> Ukxi1  
} ; u`Djle  
template < typename T1, typename T2 > jLC,<V*  
  struct result_2 6N(Wv0b $  
  { %Qc#v$;+J  
  typedef T2 & result; f XxdOn.  
} ; "m +Eu|{  
template < typename T > uy\< t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vC~];!^  
  { B&A4-w v  
  return (T & )r; LNml["   
} P8!Vcy938  
template < typename T1, typename T2 > S!8eY `C.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9)l-5o: D  
  { N;tUrdgQ  
  return (T2 & )r2; dA> t  
} PCnE-$QH  
} ; #C,M8~Q7  
*A2J[,?c  
6gwjrGje\  
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> >。 a`(6hL3IT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6XUcJ0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bs U$mtW  
o%h"gbvMY!  
return l(i, j) = r(i, j); ,GXwi|Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &H,5f#  
q a#Fa)g*  
  return ( int & )i; 6FG h=~{3,  
  return ( int & )j; t ),~w,7(J  
最后执行i = j; Cl[ '6Lk  
可见,参数被正确的选择了。 o!L1Qrh  
`;WiTE)&)  
Z `O.JE  
~R-S$qizAC  
Yo @>O98  
八. 中期总结 1B= vrGq  
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: Da1BxbDeI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =[(1u|H 9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X;flA*6V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /pgfa-<  
W%b<(T;  
%1SA!1>j  
aq~hl7MTj  
W?~G_4  
q,V JpqQ  
九. 简化 3 1KMn  
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。 LtbL[z>]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EHkb{Q8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k:s}`h _n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k(<5tvd  
  +-*/&|^等 _CAW D;P  
2. 返回引用。 tY !fO>Fn~  
  =,各种复合赋值等 ~1wAk0G`n  
3. 返回固定类型。 xB3;%Lc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >8Zz<S&z  
4. 原样返回。 67%eAS  
  operator, Z"'rc.>a  
5. 返回解引用的类型。 [VIdw 92  
  operator*(单目) </tiNc  
6. 返回地址。 Gnp,~F"  
  operator&(单目) GjE/!6b  
7. 下表访问返回类型。 |M#b`g$JO,  
  operator[] K`* 8 *k{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cy7GiB2'  
  operator<<和operator>> Tk $rwTCl  
N}nU\e6 Y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p.TR1BHw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \$ ^z.  
\lCr~D5  
template < typename Left > &}32X-~y  
struct value_return ^i_mGeu  
  { ?;> s<  
template < typename T > -VD[iH  
  struct result_1 8Fx~i#FT  
  { FMhwk"4L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6:>4}WOP  
} ; #Bj{ 4OeV  
LdR}v%EH  
template < typename T1, typename T2 > *ntq;]  
  struct result_2 4Cke(G  
  { ~cy/\/oO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WRZi^B8 @  
} ; `GC7o DL  
} ; ir qlU  
J)A1`(x&T  
'e02rqip{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HKv:)h{ ?  
QW6F24  
下面我们来剥离functor中的operator() dr^pzM!N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _7~O>.  
:-.R*W  
return l(t) op r(t) |!8[Vg^Wh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jC ,foqL  
return op l(t) wfM$JYfI  
return op l(t1, t2) @!'Pr$`  
return l(t) op c_}i(HQ  
return l(t1, t2) op rOyK==8/Fg  
return l(t)[r(t)] IGEf*!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Namw[Tg J  
C>$5<bx  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,d)!&y  
单目: return f(l(t), r(t)); vrm[sP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K+dkImkh  
双目: return f(l(t)); AR`X2m '  
return f(l(t1, t2)); 7A8jnq7m/  
下面就是f的实现,以operator/为例 eHF#ME  
gsI"G  
struct meta_divide  }XaO~]  
  { 1d7oR`qr  
template < typename T1, typename T2 > + htTrHjt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c 6}d{B[  
  { G5ebb6[+  
  return t1 / t2; b=:AFs{  
} N/DcaHFYo  
} ; yJWgz`/L  
15r,_Gp8  
这个工作可以让宏来做: hdW",Bf'  
)^ R]3!v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zq2dCp%  
template < typename T1, typename T2 > \ 24Z7;'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %Z 9<La  
以后可以直接用 !e&ZhtTuC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `Q1S8i$  
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 ;{ XKZ}  
(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。。。) #R"9(Q&  
{\ P$5O{%  
W)1)zOD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 LH"MJWO J  
l?NRQTG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *I`Sc|A  
class unary_op : public Rettype "u Xl  
  { y1,L0v$=}  
    Left l; @y;N u   
public : l] WV gu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #w*1 !  
1 <.I2\^  
template < typename T > \2U^y4K.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S h=E.!  
      { ^HLi1w|  
      return FuncType::execute(l(t)); Z6!MX_ep  
    } UA!h[+Z  
D5\$xdlJy  
    template < typename T1, typename T2 > dD1`[%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Xh/16X${  
      { chQt8Ar3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z%D*2wm4  
    } Z_}vjk~s  
} ; 7e/Uc!&*  
1B+MCt4  
Zd1+ZH  
同样还可以申明一个binary_op /[VafR!  
(BVLlOo?J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P.gk'\<k  
class binary_op : public Rettype 'v* =}k  
  { PYkcGtVa_  
    Left l; K0@2>nR  
Right r; |Pz-  
public : @%IZKYf c~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P1vr}J  
`x lsvK>  
template < typename T > mAhtC*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <t,uj.9_  
      { gd]vrW'wj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0AY23/  
    } lJi'%bOi  
X, <&#l  
    template < typename T1, typename T2 > ~cz] Rhq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v!E0/ gD  
      { 9qIUBHe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =5b5d   
    } /u<lh. hPW  
} ; k;3Bv 6  
&32qv` V_  
b,Ed}Ir  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F 71  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o{4ya jt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j1N1c~2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n!|K#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +Q_X,gZ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X"(!\{ySI;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "6~pTHT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) kWF4k  
下面是修改过的unary_op y%|nE((  
!aeL*`;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LbJ tU !  
class unary_op n4 KiC!*i0  
  { =w?-R\  
Left l; R$K.;  
  Xl#vVyO  
public : yrdJX  
Fla[YWS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W([)b[-*  
1T%Y:0  
template < typename T > ^v}Z5,aN  
  struct result_1 WnLgpt2G  
  { X@b$C~+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c#OZ=`  
} ; 5hB&]6n  
%+w>`k3(N  
template < typename T1, typename T2 > ]"dZE2!  
  struct result_2 Q0gO1 T  
  { ,vrdtL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3rZFN^  
} ; o2 W pi  
en=Z[ZIPO  
template < typename T1, typename T2 > 1HN_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7WiVor$g-  
  { Z"lL=0rY/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q[i;I bY  
} 9u1_L`+b  
G 8uX[-L1  
template < typename T > 6O"Vy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wv77ef  
  { D ,mFme  
  return OpClass::execute(lt(t)); BC(f1  
} jn^i4f>N  
m,K\e  
} ; z Rz#0  
c500:OSB  
B6 x5E  
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 izY,t!  
好啦,现在才真正完美了。 ;)83tx /  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;1NZY.pyc  
E-*udQ  
template < typename Right > Uk S86`.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xE9^4-Px*  
  { 9`{Mq9J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y3 LWh}~E  
} To}L%)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 PgB=<#9  
CS50wY  
$]|_xG-6{  
$ n  n4  
36J)O-Ti  
十. bind "y "C#:5  
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。 xdYjl.f  
先来分析一下一段例子 *:BN LM  
OTN"XKa$  
LMsbTF@E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zFP}=K:o)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8uyVx9C0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3i >$g3G  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 FE M_7M  
我们来写个简单的。 gJs~kQU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y)BKRS~  
对于函数对象类的版本: IdzF<>;W  
.IF dJ  
template < typename Func > Rv.W~FE^  
struct functor_trait O- |RPW}  
  { Qksw+ZjY#{  
typedef typename Func::result_type result_type; {sX*SbJt  
} ; "Hg n2o.;5  
对于无参数函数的版本: y,Dfqt  
e= 8ccj  
template < typename Ret > -[ ^wYr=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \sp7[}Sw  
  { -{7:^K[)  
typedef Ret result_type; `f6Qd2\  
} ; -z'@Mh|i6l  
对于单参数函数的版本: M$! 0ikh  
qn+mlduU  
template < typename Ret, typename V1 > lFc3 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m#8}!u&  
  { K VQZ  
typedef Ret result_type; }d6g{`  
} ; !u7WCw.Dm  
对于双参数函数的版本: s-8>AW ep  
D+ jk0*bJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ln`c DZSM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^.-P]I]  
  { $1Xg[>1g5  
typedef Ret result_type; . `hlw'20  
} ; @B&hR} 4  
等等。。。  ISq^V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]'M4Unu#@  
V!ajD!00  
template < typename Func > (MxLw:AV  
struct func_return 9wtl|s%A %  
  { Y~Jq!  
template < typename T > sjaG%f&h  
  struct result_1 )dlt$VX  
  { f5sk,Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L` Qiu@  
} ; 2<.}]yi  
nG8]c9\Q#  
template < typename T1, typename T2 > dF FB\|e;0  
  struct result_2 kV(?u_ R  
  { SKcAZC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .(`u'G=  
} ; +A:}5{  
} ; ZnmBb_eX  
r*tGT_/6  
/CX<k gz@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j?.VJ^Ff/u  
c*ytUI *  
template < typename Func, typename aPicker > @``!P&h  
class binder_1 pl7!O9bo  
  { x&;{4F Nw  
Func fn; %ecg19~L/}  
aPicker pk; _oLK" * [#  
public : JH?[hb  
d}WAP m  
template < typename T > re^1fv  
  struct result_1 0} {QQB  
  { 3J:!8Gmk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P@*whjPmo  
} ; T1e}WJbFE  
DrB=   
template < typename T1, typename T2 > }O!LTD  
  struct result_2 ;OVJM qg  
  { bfrBHW#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D.\p7 NJ  
} ; gbSZ- ej  
wk-ziw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H"n"Q:Yp  
E%40u.0  
template < typename T > 7H./o Vl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K}a[~  
  { l(<o,Uv[`  
  return fn(pk(t)); `qr[0wM  
} 'zpj_QM  
template < typename T1, typename T2 > 5HJ6[.HO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f+F /`P%  
  { wddF5EcK0  
  return fn(pk(t1, t2)); ? 8'4~1g`}  
} "lUw{3  
} ; Va !HcG1^:  
FTk!Mn88  
B04Br~hel*  
一目了然不是么? *8MU,6  
最后实现bind Uh&MoIBs#  
B)Gm"bLCOZ  
kOkgsQQ  
template < typename Func, typename aPicker > $TR[SMj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) > Y[{m $-  
  { RAxA H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  |\,e9U>  
} C' ny 2>uA  
oOSw> 23x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W\X51DrEx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P$w0.XZa  
B"8^5#t4s  
十一. phoenix XhTp'2,]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YSeXCJ:Iy  
~KrzJp=5F  
for_each(v.begin(), v.end(), T!J\Dm-  
( 18|H  
do_ -a/5   
[ xe%+Yb]  
  cout << _1 <<   " , " *4WOmsj  
] P 7gS M  
.while_( -- _1), ( R Ttz  
cout << var( " \n " ) q/&Z6LJ)  
) dG6Mo76  
); jcevpKkRG  
ZW*"Kok  
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: 4qiG>^h9  
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 R]L 7?=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E Sb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uVIs5IZzIi  
ud! iy  
N}zQ)]xz+r  
template < typename Cond, typename Actor > lq+FH&  
class do_while '7wWdq  
  { ,AACE7%l  
Cond cd;  ^d4#  
Actor act; ;|}6\=(  
public : b9`MUkGGd  
template < typename T > /Nb&e  
  struct result_1 gdHPi;  
  { HR)joD*q;[  
  typedef int result_type; ;h] zN  
} ; `O0v2?/f0  
vek9. 4! ]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >fQ-( io  
(?)".Q0  
template < typename T > piY=(y&3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V,{ydxfB  
  { (hdP(U77  
  do /GfC/)1_  
    { K)F;^)KDHf  
  act(t); [;#}BlbN  
  } _s<eqCBV  
  while (cd(t)); rzEE |  
  return   0 ; v0\2%PC  
} >qCUs3}C{*  
} ; (CO8t~J=  
>/}v8 k1v  
b pExYyt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wrw~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。 s+o/:rrx Y  
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。 0SA  c1  
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。 `<C)oF\~f  
下面就是产生这个functor的类: +7d%)t  
)7O4j}B){  
*\:u}'[  
template < typename Actor > :] {+ 3A  
class do_while_actor wD}[XE?S  
  { }.MJVB3  
Actor act; o= N=W  
public : ~kw[Aw3?D\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -=O9D- x=  
{i`BDOaL  
template < typename Cond > A2$:p$[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kcM9 ,bG  
} ; d; V  
RcMW%q$dG  
*W%HTt"N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e{c%o;m(  
最后,是那个do_ jK3% \`o  
Bk~WHg>@G  
^|-xmUC  
class do_while_invoker ,W7\AY07]  
  { X^r HugQ  
public : r9z/hm}E  
template < typename Actor > jZ7#xRt5w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :C_\.pA  
  { vgo-[^FiP$  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gb~*[  
} *A;~~ SQ  
} do_; TV0(uMZ0+'  
E(>RmPP=7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [:TOU^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bp>%'L  
最后来说说怎么处理break和continue L]9uY  
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。 9<}d98  
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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