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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y);=TM6s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 < %Y}R\s?  
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, =~gvZV-<  
9YGY,s x  
JXx wr)i  
Xa&kIq}(g  
  class filler /wv0i3_e  
  { <3 uNl  
public : ~#/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dp:BU|r  
} ; vQ.R{!",>  
EM_d8o)`B  
gM]:Ma  
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: Y-9I3?ar  
c@Is2 9t*  
l-3~K-k<@  
18Emi<&A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e+|sSpA  
p<%d2@lp  
4ppz,L,4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JGZBL{8  
I=#$8l.*  
I+(nu47ZT  
qgB_=Q#E  
二. 战前分析 @F>D+=hS  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [>9is=>o.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gDzK{6Z}  
u&e~1?R  
YkADk9fE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A}w/OA97RO  
  /* --------------------------------------------- */ ?A0)L27UE&  
vector < int *> vp( 10 ); O0:q;<>z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |BYRe1l6l  
/* --------------------------------------------- */ ykJ>*z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C,zohlpC  
/* --------------------------------------------- */ 7$#u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kf9X$d6   
  /* --------------------------------------------- */ =|9!vzG4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3$/IC@+  
/* --------------------------------------------- */ ';"VDLb3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MOC/KNb  
YZ7.1`8  
=lSNs   
7Yy ;  
看了之后,我们可以思考一些问题: /V By^L:  
1._1, _2是什么? ABkl%m6xf  
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。 "jCu6Rjd  
2._1 = 1是在做什么? < Z$J<]I  
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。 3gzXbP,  
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。 yQrD9*t&g  
7:~_D7n  
q\)-BXw:  
三. 动工 T{'RV0%   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0\$2X- c  
1x^GWtRp  
D'4\*4is  
HT@=evV  
template < typename T > V )4J`xg^  
class assignment 4K74=r),i  
  { *ui</+  
T value; 6B-16  
public : t,' <gI  
assignment( const T & v) : value(v) {} JtZ7ti  
template < typename T2 > =M-p/uB]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wY}@'pzX  
} ; s^SJY{  
]^]wP]R_  
=H~j,K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u:EiwRW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `X8F`5&U\f  
V.Mry`9-  
T C"<g  
QW"! (`K  
  class holder 7Lt)nq-b  
  { I:.s_8mH}  
public : %znc##j)q  
template < typename T > v,t:+ !8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ] R*A  
  { @PU [:;  
  return assignment < T > (t); PW4q~rc=:  
} 0$njMnB2l  
} ; #;<Y[hR{P  
@ |r{;'  
F}zDfY\-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: I_BJH'!t  
~s{$WL&  
  static holder _1; svSVG:48  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E'8;10s  
bZ6+,J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g78^9Y*1  
而不用手动写一个函数对象。 E.f%H(b  
Ep}s}Stlr}  
uw7zWJ n  
tVjsRnb{  
四. 问题分析 M(fTKs  
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。 s@C}P  
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。 =Sv/IXX\di  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <uJ@:oWG7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |g~ZfnP_%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \DzGQ{`~m  
yHGADH0B  
五. 问题1:一致性 +n)9Tz5  
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?| (#'>(t(4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @@%ataUSBT  
q*KAk{kR(v  
struct holder 16 $B>  
  { ;nGa.= "L  
  // o}!PQ#`M  
  template < typename T > ME dWLFf  
T &   operator ()( const T & r) const UI#h&j5pW  
  { /E>e"tvss  
  return (T & )r; [!z,lY>  
} u4j5w  
} ; Q20 %"&Xp]  
he4(hX^  
这样的话assignment也必须相应改动: CWlw0 X  
M`>E|" <  
template < typename Left, typename Right > 1"g<0 W  
class assignment g5yJfRLxp  
  { ]?*wbxU0  
Left l; r3Ykz%6  
Right r; /o[w4d8  
public : Q;u pau  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z@Y;r=v  
template < typename T2 > Vc2`b3"Br  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m2o0y++TjW  
} ; ]tD]Wx%  
3u;oQ5<(v  
同时,holder的operator=也需要改动: =}*0-\QG  
<q SC#[xu  
template < typename T > Dj+f]~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3Y &d=  
  { "fI6Cpc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0mnw{fE8_  
} c:0L+OF}xY  
JO;Uus{?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w@b)g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (?c-iKGc  
! z**y}<T  
return l(rhs) = r; P'2Qen*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E3i4=!Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6-I'>\U~  
!?XC1xe~R  
template < typename Tp > +H.`MZ=  
class constant_t FtZ?C@1/  
  { ;]iRk  
  const Tp t; -%~4W?  
public : liZxBs :%i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q@&6#B  
template < typename T > #?E"x/$Y6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9F vFhY  
  { g*Phv|kI  
  return t; '7/)Ot(  
} B6"0OIDY"  
} ; hc1N ~$3!G  
`gJ(0#ac  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g :OI  
下面就可以修改holder的operator=了 ?`#Khff?  
"z c l|@  
template < typename T > nEfK53i_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <[v[ci  
  { [ }:$yg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nu^436MSOa  
} ]yu:i-SfP  
G6/m#  
同时也要修改assignment的operator() >0gW4!7Y  
TV:9bn?r)  
template < typename T2 > GeqPRah  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :Al!1BJQ  
现在代码看起来就很一致了。 ;j7#7MN2_E  
p'k0#R$  
六. 问题2:链式操作 (mOtU8e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dveiQ  
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。 5\v3;;A[  
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。 CAe!7HiR  
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。 ;`Z{7'^U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GVz6-T~\>  
Zc yc*{DS  
template < typename T > ?5p>BER?  
struct result_1 N;R^h? '  
  { q| 7(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ==B6qX8T  
} ; lMt=|66  
O2+6st  
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: edD)TpmE,  
(BM47 D=v  
template < typename T > .VqhV  
struct   ref jylD6IT  
  { [?gP;,  
typedef T & reference; B:<VA=  
} ; i@q&5;%%  
template < typename T > )_:NLo:  
struct   ref < T &> 1cDF!X]  
  { Fcx&hj1gQ  
typedef T & reference; }qUX=s GG  
} ; $j~RWfw-  
3'Rx=G'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t:S+%u U  
gr{ DWCK  
template < typename T > =AT."$r>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const So6x"1B  
  { IgzQr >  
  return l(t) = r(t); 3R/bz0 V>  
} 'R)Tn!6  
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。 KoRV %@I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rjP/l6 ~'  
0_/[k*Re  
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} '@R$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `XKLU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iCoX& "lb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "tZe>>I  
最后的布局是: e.%nRhSs3  
                Add 8|^7ai[am  
              /   \ y7{?Ip4[  
            Divide   5 AX INThJ  
            /   \ ]|@^1we  
          _1     3 l]vm=7:  
似乎一切都解决了?不。 / 1RpM]d  
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。 _{>vTBU4F  
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。 ("@!>|H  
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: } \f0 A-  
Mt$ *a  
template < typename Right > B?QIN]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x^ni1=kU  
Right & rt) const b>W %t  
  { V9vTsmo(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Iv *<L a  
} \['Cj*ek  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nTas~~Q  
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。 #_1`)VS  
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。 =I<R!ZSN  
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。 aXVFc5C\  
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。 (:_$5&i7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? hp2t"t  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: baasGa3}s  
kstIgcI  
template < class Action > ?< />Z)  
class picker : public Action 3Vwh|1?  
  { x2EUr,7  
public : F [M,]?   
picker( const Action & act) : Action(act) {} K9[UB  
  // all the operator overloaded s iaG'%@*r  
} ; Gt1U!dP  
PCvWS.{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ! if   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _$'ashF  
/z!%d%"  
template < typename Right > }C:r 9? T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E./2jCwI(Y  
  { H|*m$| $,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [ 3Gf2_  
} 8}[).d160  
RN1_S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ig!+2g  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _#niyW+?~  
do%&m]#;  
template < typename T >   struct picker_maker a[C@  
  { KXy6Eno  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .8R@2c`}Cs  
} ; D- c4EV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #R"*c hLV  
  { p?!/+  
typedef picker < T > result; x Ar\gu  
} ; 8m MQ[#0:}  
Ulyue  
下面总的结构就有了: = &]L00u.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^c<Ve'-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Wri<h:1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b sX[UF  
至此链式操作完美实现。 53D]3  
.]u /O`c]  
ZH8,K Y"  
七. 问题3 ?}0,o.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |N2#ItBbW  
t!XwW$@  
template < typename T1, typename T2 > vt8By@]:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n[z+<VGwC  
  { Z~CjA%l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WMdg1J+~  
} JI}'dU>*U:  
3$ pX  
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: l-Z4Mq6*L  
L_T5nD^D  
template < typename T1, typename T2 >  )2.Si#  
struct result_2 UfGkTwoo=  
  { # ] QZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wj,=$RX  
} ; +whDU2 "  
q 1,~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? py4 h(04u  
这个差事就留给了holder自己。 Xhm c6?  
    KPF1cJ2N  
SU0 hma8  
template < int Order > xp t:BBo  
class holder; p2eGm-Erq  
template <> vzM ^$V  
class holder < 1 > .]^?<bG  
  { ueudRb  
public : G[=c Ss,  
template < typename T > $i&zex{\  
  struct result_1 uFE)17E  
  { C Z;6@{ o  
  typedef T & result; Y7|EIAU5Y  
} ; )e{aN+  
template < typename T1, typename T2 > Hka2  
  struct result_2 L,\Iasv  
  { \hXDO_U  
  typedef T1 & result; KoT\pY^7\  
} ; g#bRT*,L  
template < typename T > ^W ^OfY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @dK Tx#gZ  
  { s<Ziegmw|g  
  return (T & )r; +>,I1{u%&  
} m`XHKRp  
template < typename T1, typename T2 > 3BI1fXT4=j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qPNR`%}Q  
  { R_C)  
  return (T1 & )r1;  R&&4y 7  
} A^g(k5M*  
} ; Nb\4 /;#  
&~CI<\o P  
template <> D7Z /H'|  
class holder < 2 > gdc<ZYcM  
  { 7#Ft|5$~q  
public : tw;}jh  
template < typename T > 1Mzmg[L8  
  struct result_1 [JiH\+XLPs  
  { f|5co>Hk  
  typedef T & result; 7.Op<  
} ; fC`&g~yK'  
template < typename T1, typename T2 > c{|p.hd  
  struct result_2 $FVNCFN%  
  { ]^E?;1$f?  
  typedef T2 & result; la!~\wpa  
} ; dPlV>IM$z  
template < typename T > T)/eeZ$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0J9x9j`&j  
  { lA]8&+,ZM  
  return (T & )r; ?,mmYW6TjB  
} kP:!/g  
template < typename T1, typename T2 > iS^QTuk3%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uRvP hkqm  
  { ';CNGv -  
  return (T2 & )r2; 0mE 0 j  
} Ud?Q%) X  
} ; ^qs $v06  
_6Sp QW  
B\~}3!j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oJ^P(]dw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X ?O[r3<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K;?+8(H  
V[LglPt  
return l(i, j) = r(i, j); VA%J\T|G2\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I7onX,U+  
 B,@i  
  return ( int & )i; (PL UFT  
  return ( int & )j; ?<!|  
最后执行i = j; oH@78D0A  
可见,参数被正确的选择了。 |yCMt:Hk  
6k%f  
e~OpofJNb  
:#Wd~~d  
)=+|i3]U  
八. 中期总结 5pX6t  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6nn *]|7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /~1+i'7V.,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 llq<egZpm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dysS9a,  
Mx}gN:Wt  
5P2K5,o|n~  
&>O+}>lr9  
\bXa&Lq  
=;L|gtH"  
九. 简化 4W75T2q#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2 ?C)&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wYea\^co  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LVy yO3e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b%+Xy8a  
  +-*/&|^等 a?1Wq  
2. 返回引用。 KI.unP%  
  =,各种复合赋值等 *. t^MP  
3. 返回固定类型。 W?& %x(6M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tQVVhXQ7  
4. 原样返回。 ^iA9%zp  
  operator, >P(.:_ ^p  
5. 返回解引用的类型。 Uo49*Mr  
  operator*(单目) ?,/ }`3Vw  
6. 返回地址。 (3e 2c  
  operator&(单目) kJU2C=m@e2  
7. 下表访问返回类型。  " bG2:  
  operator[] u8^lB7!e/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `[A];]  
  operator<<和operator>>  *CMx-_  
BT$_@%ea&  
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。 )J |6-C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TeQV?ZQ#}  
rv;3~'V  
template < typename Left > :RYTL'hes  
struct value_return x`s>*^  
  { }V>T M{  
template < typename T > U$g?!Yl0  
  struct result_1 f);FoVa6  
  { MV"=19]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #yen8SskB  
} ; 4-w{BZuS  
ZCw]m#lS  
template < typename T1, typename T2 > e20-h3h+  
  struct result_2 { w_e9Wbi  
  { ooGM$U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gj*9~*xm(  
} ; %O<BfIZ  
} ; x-c"%Z|  
bt *k.=p  
d9ihhqq3}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Bvj0^fSm  
#ob/p#k  
下面我们来剥离functor中的operator() G}*hM$F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )u">it+  
*hrd5na  
return l(t) op r(t) +\'t E~V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L];b< *d  
return op l(t) Ac6=(B  
return op l(t1, t2) %y@AA>x!  
return l(t) op ysN3  
return l(t1, t2) op 2 c}E(8e]  
return l(t)[r(t)] Rcv9mj]l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <3iMRe  
RSds8\tk  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )jj0^f1!j  
单目: return f(l(t), r(t)); J,G lIv.A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QJNFA}*>  
双目: return f(l(t)); mOSv9w#,  
return f(l(t1, t2)); 4Hg9N}  
下面就是f的实现,以operator/为例 kza5ab  
V]&\fk-{  
struct meta_divide s{++w5s  
  { SuznN L=/$  
template < typename T1, typename T2 > Cw%{G'O   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c,22*.V/  
  { zi:BF60]=  
  return t1 / t2; 0V]s:S  
} l%ZhA=TKQ  
} ; J1kM\8%b\  
IID5c" oR  
这个工作可以让宏来做: )Z$!PqRw@u  
67TwPvh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +(*DT9s+  
template < typename T1, typename T2 > \ iE{&*.q_}>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,Q,^3*HX9}  
以后可以直接用 Q?T]MUY(L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VpUAeWb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &zhAh1m  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8fb'yjIC  
P2!C|SLK  
zX~MC?,W1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l,: F  
Q&&@v4L   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JRFtsio*  
class unary_op : public Rettype )+M0Y_r  
  { hSMH,^Io$  
    Left l; [Q =N n  
public : "3hMq1NQ`g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *A< 5*Db:F  
F?cK- .  
template < typename T > }Lv;!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2tLJU  Z1  
      { eQ"E   
      return FuncType::execute(l(t)); hcc/=_hA  
    } -&;TA0~;  
{!`4iiF  
    template < typename T1, typename T2 > M;NX:mX9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7.T?#;'3  
      { C?Ucu]cW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :LTN!jj  
    } nm+s{  
} ; -hV*EPQ/  
]?)TdJ`  
<Qq*p  
同样还可以申明一个binary_op C>~TI,5a3  
{)"vN(mX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xpI wrJO  
class binary_op : public Rettype P$sxr  
  { AEuG v}#  
    Left l; )i<j XZ:O  
Right r; eq"]%s  
public : Ug`djIL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2(nlJ7R  
:!/8 Hv  
template < typename T > bfO=;S]b!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `kr?j:g  
      { a> )f=uS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w:l"\Tm  
    } <or2  
W l1 6`9  
    template < typename T1, typename T2 > 6,uX,X5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?8 {"x8W;  
      { <X5 fUU"+U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4sM.C9W  
    } h1{3njdr  
} ; ~v83pu1!2s  
kR9-8I{J  
0Qd:`HF[  
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 Q &t<Y^B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xCKRxF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0g\(+Qg^  
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。 [r-p]"R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1sCR4L:+  
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。。。 <ih[TtZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !-Y3V"  
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) Ve=b16H  
下面是修改过的unary_op %bfZn9_m  
'n|5ZhXPB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6^Sa;  
class unary_op  XlJZhc  
  { Vg23!E  
Left l; njw|JnDv  
  Tf)*4O4@'  
public : fAmz4  
y==CT Y@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $SE^S   
1 .X@;  
template < typename T > !Uc T RI  
  struct result_1 d7i]FV  
  { X7 w Ky(g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Yks|VJ1  
} ; 05k0n E  
$A` VYJtt#  
template < typename T1, typename T2 > fX+O[j  
  struct result_2 5Ph4<f` L~  
  { +MLVbK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gNhQD*+>{  
} ; *#Wdc O `-  
@A 5?3(e  
template < typename T1, typename T2 > T^v}mWCZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >*n0n!vF  
  { 1QJL .  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }{"fJ3] c^  
} 4e1Y/ Xq`  
]fD} ^s3G  
template < typename T > 8*fv'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HKr Mim-  
  { : c[L3rJl  
  return OpClass::execute(lt(t)); %[yJ4WL  
} 9S-9.mvop  
Q^ (b)>?r;  
} ; Yrn)VV[)h  
7= DdrG<  
>U3cTEs cj  
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 RGU\h[  
好啦,现在才真正完美了。 r4f~z$QK  
现在在picker里面就可以这么添加了: TU7' J  
rt| 7h>RQ  
template < typename Right > ^KELKv,_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &w~d_</  
  { FE{FGM q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4{l,  
} 3t6 LT  
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。 9I/N4sou  
w\brVnt  
t_suF$  
Ki~1qu:  
yOg+iFTr  
十. bind O#u=c1 ?:  
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。 ,u g@f-T  
先来分析一下一段例子 AFfAtu  
0AV c  
.% OR3"9@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} - R6)ROGl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z"4~P3>{g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BX^tR1  
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。 ss e.*75U  
我们来写个简单的。 $a %MOKr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yH}s<@y;7  
对于函数对象类的版本: LraWcO\or'  
0C*7K?/  
template < typename Func > EU/8=JA1  
struct functor_trait kM@zyDn,  
  { zA"`!}*  
typedef typename Func::result_type result_type; i2^>vYCsl  
} ; {91nL'-'  
对于无参数函数的版本: kE(mVyLQ  
0<B$#8  
template < typename Ret > tdaL/rRe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y#$CMf -q^  
  { e NafpK  
typedef Ret result_type; $D UZ!zaH!  
} ; 4YX3+oS  
对于单参数函数的版本: 7`hP?a=  
* +wW(#[  
template < typename Ret, typename V1 > a -moI+y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F.v{-8GV  
  { 1&o|TT/  
typedef Ret result_type; a+PzI x2  
} ; hDq`Z$_+KX  
对于双参数函数的版本: 0nD/;\OU  
tlt*fH$ .  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o7LuKRl   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o\)F}j&b#=  
  { 9 5RBO4w%w  
typedef Ret result_type; f0aKlhEC  
} ; bD8Gwi=iiu  
等等。。。 P_#bow  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l?^4!&Nm  
@k/NY *+  
template < typename Func > g SAt@2*U2  
struct func_return U~l$\ c  
  { '!a'ZjYyi  
template < typename T > d$AWu{y  
  struct result_1 5-xX8-ElYz  
  { E1U",CMU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (DP &B%Sf  
} ; \K<QmK  
a+T.^koY  
template < typename T1, typename T2 > }XM(:|8J,  
  struct result_2 V}NbuvDB@  
  { 1|6%evPu(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9lDhIqx0~  
} ; = +?7''{>  
} ; 9v!1V,`j"  
!GEJIefx_  
e,XYVWY%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w~?~g<q  
xLZG:^(I  
template < typename Func, typename aPicker > q,U+qt  
class binder_1 f! .<$ih  
  { _aMPa+D=P  
Func fn; Yr=Y@~ XL  
aPicker pk; h@]XBv  
public : Bv%GJ*>>  
@<]Ekkg  
template < typename T > h@WhNk7"xa  
  struct result_1 ?r+-  
  { {Z5nGG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'W,jMju  
} ; 1&(V   
;x1 PS  
template < typename T1, typename T2 > 3% ;a)c;D  
  struct result_2 ([LSsZ]sj  
  { 4u47D$=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ["e3Ez  
} ; U\<?z Dw  
7y@Pa&^8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B=A [ymm  
=;&yd';k  
template < typename T > P&e\)Z|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6,9>g0y'NG  
  { ;<2 G  
  return fn(pk(t)); 4G>H  
} U,-39mr  
template < typename T1, typename T2 > h"lv7;B$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l.bYE/F0&  
  { pW sDzb6?%  
  return fn(pk(t1, t2)); fG(SNNl+D  
} TNh1hhJ$b  
} ; #PQB(=299P  
BC<^a )D=  
K8.!_ c  
一目了然不是么? :#?5X|Gz  
最后实现bind f|lU6EkU  
SHo$9+  
/& +tf*  
template < typename Func, typename aPicker > ;^I*J:]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $.rhRKs  
  { Rn I&8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xJ)n4)  
} z(^]J`+\  
)i^<r;_z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r_6ZO&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Mz~D#6=  
6U,O*WJ%e  
十一. phoenix dl@%`E48w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ouFYvtFg  
]cMqahaY  
for_each(v.begin(), v.end(), f-n1I^|  
( * 8_wYYH  
do_ bNNr]h8y-  
[ fs%.}^kn  
  cout << _1 <<   " , " i,4>0o?  
] lun\`f 5Q  
.while_( -- _1), M={V|H0  
cout << var( " \n " ) >P @H#=  
) \EtQ5T*u  
); a^zibPG  
c%G{#}^2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /M4{Wc  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor O7<]U_"I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .1Al<OLL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [t@Mn  
&wCg\j_c  
K[r^'P5m  
template < typename Cond, typename Actor > c>RFdc:U  
class do_while q):5JXql~  
  { 9-DZU,`P  
Cond cd; A.F738Zp{Z  
Actor act; :~T99^$zA  
public : ,\n&I(  
template < typename T > DBD%6o>]K  
  struct result_1 &NoS=(s,  
  { D9 |n)f  
  typedef int result_type; MET' (m  
} ; hB>oJC  
iQ fJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #32"=MfQn  
$5< #n@  
template < typename T > $#S&QHyEe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b+6\JE^Mz  
  { A '5,LfTu  
  do DYxCQ D  
    { ZR]25Yy  
  act(t); )~] (&  
  } NzOo0tz:  
  while (cd(t)); IS 2^g>T#1  
  return   0 ; <_tT<5'[$u  
} D (m j7oB  
} ; ;y\IqiA{o  
(Dl$kGn  
V7P&%oz{C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). au=o6WRa  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Hx*;jpy(2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tEKmy7'#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G) 7;;  
下面就是产生这个functor的类: TbGn46!:  
Dg?70v <a  
\LppYXz  
template < typename Actor > M)N?qRD  
class do_while_actor }\#Rot>Y  
  { TDNQu_E  
Actor act; n3Z 5t  
public : 5b[jRj6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]0)|7TV*  
O 8u j`G 9  
template < typename Cond > (>GK \=:<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `[)YEg s  
} ; %i-c0|,T4  
_m'Fr 7  
r{ef.^&:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~ZhraSI) G  
最后,是那个do_ hKjt'N:~ZY  
s6zNV4  
`_{`l4i 5  
class do_while_invoker J}+6UlD  
  { "a1n_>#Fb  
public : 6&l+0dq  
template < typename Actor > H_ox_ u}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nkl_Ho,  
  { @$c\d vO  
  return do_while_actor < Actor > (act); W"'iIh)z `  
} !l 1fIc  
} do_; F\k+[`%{  
hn=[1<#^(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qX   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Boz@bl mCB  
最后来说说怎么处理break和continue wl$h4 {L7  
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。 Y2SJ7  
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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