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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D 4^2F(YRX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8E1swH5 z  
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, 3=V79&  
NK'awv),pM  
iO4YZ!  
t>><|~wp  
  class filler tn201TDZ]=  
  { j.X3SQb4G  
public : YuXq   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'cJHOd  
} ; hb7H- Z2  
C0;c'4(  
zuR!,-W  
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: *KSQ^.sYh  
^'r/;(ZF*/  
n\&[^Q#b|  
dN J2pfvv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h{I)^8,M  
DU#6%8~  
VqLqj$P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;_)&#X,?(  
*j RNpB{)z  
%JmSCjt`G  
z/aZD\[_  
二. 战前分析 PX}YDC zP$  
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。 hSE\RX 9  
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 hl?G_%a  
U7(84k\j  
rI)op1K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Hrm^@3  
  /* --------------------------------------------- */ z/(^E8F  
vector < int *> vp( 10 ); E9t[Mb %0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }N!I|<"/  
/* --------------------------------------------- */ j u`x   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^2}0lP|  
/* --------------------------------------------- */ H->J.5~,K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V9qA.NV2  
  /* --------------------------------------------- */ s0 hD;`cm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v<N7o8  
/* --------------------------------------------- */ 8.bIP ju%v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W>+\A"  
>.N?y@  
VeidB!GyP  
cLn&b}8'  
看了之后,我们可以思考一些问题: IY2ca Xu  
1._1, _2是什么?  +T02AS  
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。 hDI_qZ  
2._1 = 1是在做什么? 0@ []l{N  
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。 oA`'~~!  
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。 ys|a ^VnN  
<z+5+h|^  
wB~Ag$~  
三. 动工 Z}6   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \zCT""'i  
=n|n%N4Y  
/9<zG}:B  
C5GO?X2  
template < typename T > ;:NW  
class assignment `b 6j7  
  { ,,vl+Z <&  
T value; gB,~Y511  
public : 1:5jUUL8  
assignment( const T & v) : value(v) {} #]pFE.o  
template < typename T2 > -@f5d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eSNi6RvE  
} ; v {E~R  
uQgv ;jsPz  
&y"e|aE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y}BT| "  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JJ_77i  
1 i # .h$  
<hazrKUn  
+ >?"P^  
  class holder :=!?W^J  
  { jy#'oadS?  
public : z)N8#Y~vn  
template < typename T > /f2HZfj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H;5FsKIF  
  { 7jP C{W  
  return assignment < T > (t); R@_i$Df|  
} c+P.o.k;  
} ; iX,| ;J|]  
v.Wkz9 w}  
seO7/h_a  
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: GqB]^snh  
R+Q..9 P  
  static holder _1; >.^/Z/[.L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I[u%k ir  
$2N)m:X0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AB92R/  
而不用手动写一个函数对象。 HAJK%zLc  
CYD&#+o  
8wJfG Y  
w+c%Y\:  
四. 问题分析 ]Q-*xho  
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。 CtiTXDc_  
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。 $<&N#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <2Q+? L{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iOk^RDG+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;#a^M*e  
zyb>PEd.  
五. 问题1:一致性 znm3b8ns  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| v%8.o%G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Bg.~#H  
kOi@QLdN  
struct holder Hg<d%7.  
  { VnqgN  
  // k$j4~C'$  
  template < typename T > Kxs_R#k  
T &   operator ()( const T & r) const >6xZF'4  
  { "SGq$3D  
  return (T & )r; );X &J:-l+  
} -L=aZPW`M  
} ; AG ?cI@',  
S+aXlb  
这样的话assignment也必须相应改动: ;jC}.] _)w  
GZ xG!r -  
template < typename Left, typename Right > 3^NHV g  
class assignment BC|=-^(  
  { h+ixl#:  
Left l; x93t.5E6  
Right r; 6@ B_3y  
public : 1nHQ)od  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UqJ}5{rt  
template < typename T2 > =z_.RE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `r?xo7  
} ; z  u53mZ  
AP1Eiv<Hub  
同时,holder的operator=也需要改动: "'Bx<FA  
"N'|N.,  
template < typename T > prJ]u H,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BCy# Td  
  { \v|nRn,`-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2/[J<c\G  
} f,S,35`qa  
s.VtmAH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 l-?B1gd,l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 of?hP1kl[  
K9\p=H^T7  
return l(rhs) = r; H?\b   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 wrtJ8O(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -B+Pl*  
TV&:`kH  
template < typename Tp > r1vF/yt(  
class constant_t T >BlnA  
  { Fog4m=b`g  
  const Tp t; Y8$Y]2  
public : k&TZ   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u`K)dH,  
template < typename T > q.xt%`@aA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~8fy qE$  
  { 7sgK+ ip  
  return t; &A}@@d  
} Q7V*~{  
} ; Nu}x`Qkmr  
G3[X.%g`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DcjF $E  
下面就可以修改holder的operator=了 |AgdD  
TU-aL  
template < typename T > . #+N?D<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yH YqJ|t  
  { F?APDGAN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ..Q$q2.  
} 0#$<2  
qe M`z  
同时也要修改assignment的operator() l:' 0  
T;?=,'u  
template < typename T2 > 3mmp5 d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,tZJSfHB  
现在代码看起来就很一致了。 kfb*|  
VR5CRNBJ  
六. 问题2:链式操作 B4uJT~,7>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NFYo@kX> G  
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。 E;I'b:U`  
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-s[S  
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。 {nr}C4]o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B<V8:vOam  
J #ukH`|-  
template < typename T > 9YMD[H\}V  
struct result_1 bQTkW<7gh  
  { 9V]{q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Vn7FbaO^  
} ; E2hy%y9Tp  
NA=I7I@  
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: u;@~P  
%1\MW+  
template < typename T > "W"2 Y(  
struct   ref \ytF@"7  
  { t@_MWF  
typedef T & reference; =qg;K'M5  
} ; U3oMY{{E J  
template < typename T > ff{ L=uj  
struct   ref < T &> T(@J]Y-  
  { goJK~d8M*  
typedef T & reference; Xc>M_%+ R  
} ; VuU{7:  
%I`%N2ss  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3?n2/p 7=  
AlVB hR`  
template < typename T > G C#s;X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #8{U0 7]"  
  { [9-&Lq_ g  
  return l(t) = r(t); ktEdbALK  
} @7}]\}SR  
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。 [?QU'[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^KlW"2:  
NKyKsu  
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 J*%XtRio  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8.Z9 i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;z Qrree#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o@5zf{-  
最后的布局是: btG+Ak+K*  
                Add #?3oGrS Y  
              /   \ ]cKxYX)J  
            Divide   5 '{-7%>`bn  
            /   \ ntZl(]l  
          _1     3 ru>c\X^|  
似乎一切都解决了?不。 #Yd 'Vve  
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。 bJWPr  
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。 L-,C5^  
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: }Dc7'GZ  
w>TlM*3D/  
template < typename Right > ]b+Nsr~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Szb#:C  
Right & rt) const h!zev~u1)`  
  { SNUq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F\Z|JCA  
} SQS PdR+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VfFXH,j  
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。 flXDGoW  
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。 V Kw33  
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。 57S!X|CE  
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。 kGkfLY6B  
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? Wcf;ZX  
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: NB.s2I7  
!k}]`z^d  
template < class Action > GKg&lM!O$  
class picker : public Action @dHQ}Ni  
  { YqEB%Y~N+  
public : R2Y.s^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -~rZ| W~v  
  // all the operator overloaded 5 A2u|UU  
} ; !5VT[w 1  
IE0hC\C}  
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。 i^Ip+J+[  
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: `^G?+p2E  
>OotgJnhC  
template < typename Right > {Y6;/".DM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nX>HRdC  
  { u]$e@Vw.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !\hUjM+(}  
} vFx0B?  
0)0,&@])7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I%b}qC"5M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <fm<UO,%  
D\LXjEm e.  
template < typename T >   struct picker_maker P:QSr8K  
  { <?E~Qc t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ui!MQk+D9  
} ; `%<^$Ng;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1$toowb"Zy  
  { #[ TOe  
typedef picker < T > result; ]7/6u.G7R  
} ; mNDd>4%H_  
CYH o~VIK  
下面总的结构就有了: g54b}vzm  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y yqya[-11  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H]<@\g*l@P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >J['so2Bf  
至此链式操作完美实现。 s+@`Z*B5  
&~&nJr  
#k/NS  
七. 问题3 [:"7B&&A  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S uo  
XR@C^d  
template < typename T1, typename T2 > {IG5qi?/E)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =P)H3|AdIm  
  { 8;q2W F{AX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C9Xj)5k@R  
} 6 66f;h  
+hL%8CVU M  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =*'K'e>P3  
zv>7;En3  
template < typename T1, typename T2 > T8US` MZ  
struct result_2 `F,*NESv  
  { Jr.4Y>;}e3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LR:meCOI  
} ; &Z%|H>+;T  
tjWf`#tH>H  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? oRZ--1oR_  
这个差事就留给了holder自己。 IM8lA  
    rI;84=v2&9  
%7 [ Z/U=  
template < int Order > h$U(1B  
class holder; ;%V)lP"o  
template <> E%np-is{1  
class holder < 1 > sF!nSr  
  { 7]pi.1i  
public : mWiX@#,  
template < typename T > cms9]  
  struct result_1 +-d)/h.7  
  { 96]!*}  
  typedef T & result; 3{FUFx  
} ; i&',g  
template < typename T1, typename T2 > '\4 @  
  struct result_2 0sGAC  
  { G Z~W#*|V  
  typedef T1 & result; +S C;@'  
} ; [W,}&  
template < typename T > pdEUDuX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "+k^8ki  
  { wzNGL{3  
  return (T & )r; IWs)n1D*]  
} ;Q8LA",5d  
template < typename T1, typename T2 > FNgC TO%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,5J}Wo?Q}  
  { ]J)3y+;P  
  return (T1 & )r1; P8\bi"iiN  
} @/ G$ C9<  
} ; )4CF*>*6V  
TD6MP9L  
template <> )a0%62  
class holder < 2 > ;($"_h  
  { /^^wHW:  
public : R8n/QCeY{  
template < typename T > 0fP-[7P  
  struct result_1 60Szn]z'8[  
  { j _p|>f<}  
  typedef T & result; _=ziw|zI  
} ; w\(; >e@  
template < typename T1, typename T2 > Xn3 \a81  
  struct result_2 x !^u$5c  
  { na-mh E,H  
  typedef T2 & result; BE LxaV,  
} ; SM1[)jZ-  
template < typename T > r]lPXj(`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |a{~Imz{  
  { gkRbb   
  return (T & )r; J%SuiT$L&Y  
} qEy]Rc%  
template < typename T1, typename T2 > GAY f.L"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const de$0DfK  
  { ,d~6LXr<fM  
  return (T2 & )r2; B kh1VAT  
} Yfjp:hg/!  
} ; {- Y.C*E  
y>jP]LR4  
b 9cY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6E0{(*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zilM+BZ8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qk h}=3u  
gK+/wTQ%  
return l(i, j) = r(i, j); BMxe)izT;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H){lXR/#u  
+x_9IvaW&?  
  return ( int & )i; 29~Bu5  
  return ( int & )j; .^aqzA=]  
最后执行i = j; u{d\3-]/  
可见,参数被正确的选择了。 +204.Yj?D  
jt,dr3|/n  
X\ bXat+  
Uk@'[_1z  
}<KQ +  
八. 中期总结 F* h\#?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: K%iA-h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KVA~|j B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AttS?TZr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /@`kM'1:  
sBV})8]K M  
J rgpDZ  
@24)*d^1  
9zs!rlzQ  
u/S{^2`b  
九. 简化 &>$+O>c ,  
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。 3qNLosm#M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (//f"c]/  
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: 9fQFsI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G Rq0nhJ  
  +-*/&|^等 O[RivHCY  
2. 返回引用。 yK"T5^o  
  =,各种复合赋值等 !,z ==Qp|v  
3. 返回固定类型。 N,F$^ q6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d@aPhzLu  
4. 原样返回。 6L4<c+v_  
  operator, B?pNF+?'z  
5. 返回解引用的类型。 T**v!Ls  
  operator*(单目) 4Ow0g-{  
6. 返回地址。 IqrT@jgN-  
  operator&(单目) z [9f  
7. 下表访问返回类型。 5kbbeO|0G  
  operator[] W< sa6,$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (W'.vEl  
  operator<<和operator>> RjW< H6a"K  
I/V lH:o  
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。 EnD }|9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .{ +Ob i  
#'lqE)T  
template < typename Left > |jT^[q(z  
struct value_return '7;b+Vbl#  
  { ZA{T0:  
template < typename T > h =E)5&Z  
  struct result_1 rD":Gac  
  { }{#ty uzAo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4/:}K>S_  
} ; vWpoaz/w  
qOM"?av  
template < typename T1, typename T2 > *s1^s;LR  
  struct result_2 BfUM+RC%5  
  { uS}qy-8J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `j)S7KN  
} ; L$rMfe S  
} ; ]R?{9H|jwE  
glo Y@k~  
bjCO@t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >A_:q yGk  
TVs#,  
下面我们来剥离functor中的operator() 3I):W9$Qp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eF=cMC  
IVdM}"+  
return l(t) op r(t) & c V$`L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #|R#/Yc@Bv  
return op l(t) 4SDUTRo a  
return op l(t1, t2) S;L=W9=wby  
return l(t) op Nt'6Y;m!  
return l(t1, t2) op ,C97|6rC  
return l(t)[r(t)] Md[M}d8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jqv"8S5  
CaE1h9  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b;k3B7<  
单目: return f(l(t), r(t)); OPe3p {]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h}$g}f%$+  
双目: return f(l(t)); :)=>,XwL8  
return f(l(t1, t2)); R;l;;dC=  
下面就是f的实现,以operator/为例 l\t\DX"s_  
-'%>Fon  
struct meta_divide YDxEWK<  
  { 1r?hRJ:'  
template < typename T1, typename T2 > 0+dc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J<;@RK,c_  
  { wY'w'%A?  
  return t1 / t2; ?_V&~?r   
} 1XXuFa&  
} ; uw>O|&!  
8gn12._x  
这个工作可以让宏来做: Vl\8*!OL%  
cN 3 !wE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CyXFuk!R  
template < typename T1, typename T2 > \ 'nRoa7v(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0* ^>/*  
以后可以直接用 EJ@&vuDd$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J1UG},-h  
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 50jZu'z:  
(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。。。) )Gm,%[?2C  
$~c wB  
 Qo$j'|lD  
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  @ ^cR  
CFTw=b@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oT0TbZu%  
class unary_op : public Rettype Cno+rmsfT  
  { 1W r,E#+C  
    Left l; @ Cd#\D|  
public : HE|XDcYO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KBOp}MEz  
!*G%vOa  
template < typename T > u8Ak2:   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \` U=pZJ  
      { XT%\Ce!  
      return FuncType::execute(l(t)); 6"YcM:5~  
    } pt$\pQ  
riv8qg  
    template < typename T1, typename T2 > /N9ct4 {^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W\Df:P {<  
      { E! GH$%:;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J~.`  
    } v8l3{qq  
} ; =JNCQu  
LE}V{%)xD  
h<<uef9  
同样还可以申明一个binary_op zQ~ax!}R  
x:$ xtu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |R&cQKaQ`  
class binary_op : public Rettype H!P$p-*.  
  { \k 6'[ln  
    Left l; H):(8/> (  
Right r; %WF]mF T_  
public : z5p5=KOb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *$Z,kZ^^  
 35%\"Y?  
template < typename T > )_olJCdaP^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BIh^b?:zU  
      { Mz6PH)e;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `Kbf]"4q  
    } 5=_bK^Am  
i_e%HG  
    template < typename T1, typename T2 > |/;;uK,y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p1N3AhXY  
      { bRD-[)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I%:\"g"c  
    } U#Wg"W{  
} ; WZM  
UR~s\m  
P W_"JZ  
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 `gAW5 i-z5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z`<5SHQd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7epil  
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。 t0_4jV t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $p|Im,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^Na3VP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M}e}3w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) '*B%&QC-  
下面是修改过的unary_op ON9L+"vqv0  
#y-R*4G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Du #>y!  
class unary_op Cto>~pV  
  { c] -  
Left l; :s*t\09V7  
  K7R!E,oPg  
public : 2m^qXE$  
eLIZ<zzW0}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2<9&OL  
Z!-V&H.  
template < typename T > lVCnu> 8  
  struct result_1 $0R5 ]]db)  
  { y$+=>p|d.^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a+RUSz;DL  
} ; 2HO2  
,rV;T";r  
template < typename T1, typename T2 > I? ="Er[g}  
  struct result_2 iG#9 2e4  
  { ,FwpHs $A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fV2w &:^3  
} ; Eh^gR`I  
RN&6z"|jR  
template < typename T1, typename T2 > EM(%|#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /dO*t4$@?  
  { . '>d7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zs6rd83#  
} PeIKx$$Kl{  
IrUoAQ2xpG  
template < typename T > V?)YQ B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eX1_=?$1P  
  { +|Izjx]ZV  
  return OpClass::execute(lt(t)); `A9fanh  
} *{,}pK2*  
X .sOZb?$  
} ; g&{CEfw&  
W[R`],x`  
WcQkeh3n  
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 Po&'#TC1  
好啦,现在才真正完美了。 # [ +n(  
现在在picker里面就可以这么添加了: #&ei  
+IMt$}7[  
template < typename Right > >;lrH&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -24ccN;  
  { M3Qi]jO98  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I@5$<SN  
} YC$>D? FW  
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。 ?D|kCw69SE  
* =*\w\ te  
!1%Sf.`!_  
I5)$M{#a  
Tq SjL{l%  
十. bind X#Ob^E%J  
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。 Qsw.429t  
先来分析一下一段例子 VCVKh  
LcT;7yv  
F|cli <  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cY Qm8TR<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /E3~z0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'y5H%I!  
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。 -?l`LbD  
我们来写个简单的。 Nf)SR#;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =dwy 4  
对于函数对象类的版本: "&{.g1i9  
6J_$dzw  
template < typename Func > ZuZCIqN  
struct functor_trait 0dQ\Y]b  
  { Z?d][zGw  
typedef typename Func::result_type result_type; c[T@lz(!  
} ; cltx(C>   
对于无参数函数的版本: qA[cF$CIl)  
EG|_YW7  
template < typename Ret > Yg}b%u,Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %%#bTyF  
  { <Ql2+ev6  
typedef Ret result_type; 24 .'+3  
} ; GvvKM=1  
对于单参数函数的版本: 9-vQn/O^D  
9Fw NX  
template < typename Ret, typename V1 > Gx4{ 9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8C? E1fH\  
  { .|Yn[?(  
typedef Ret result_type; !]5V{3  
} ; 17`-eDd  
对于双参数函数的版本: ?*[35XUd  
g7lPQ_A*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x8x-b>|$&<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1|AY&u%fiP  
  { fz?woVn  
typedef Ret result_type; :`lP+y?a1  
} ; \j-:5M#m  
等等。。。 Sx (E'?]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |qwx3 hQ?  
f@$kK?c?  
template < typename Func > d'H gek{T  
struct func_return |DPq~l(d  
  { <>Ha<4A =E  
template < typename T > 6!USSipn  
  struct result_1 gzy|K%K  
  { 5y] %Cu1.u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MttFB;Tp  
} ; %mD{rG9  
Gd'_X D  
template < typename T1, typename T2 > K r<UPr  
  struct result_2 us8HXvvp{  
  { d{7)_Sbky  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0P!Fci/t  
} ; /"8|26  
} ; y&eU\>M  
UR S=1+  
rQ6>*0xL_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pp_? z0M  
Ra6}<o  
template < typename Func, typename aPicker > HuK Ob4g  
class binder_1 g$vOWSI +  
  { |/$954Hr#<  
Func fn; RTDplv; ]  
aPicker pk; A0,e3gb  
public : pSEaE9AX%  
SSyARR+;c  
template < typename T > sTep2W.9  
  struct result_1 1)qD)E5&cf  
  { xP;>p| M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0%Y}CDn_  
} ; }f% Qk0^  
lDF7~N9J_  
template < typename T1, typename T2 > g:!R't?  
  struct result_2 e\f\CMb  
  { &Vu-*?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (d* | |"  
} ; QC&,C}t,  
!4<A|$mQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k*C[-5&#  
*UXa.kT@  
template < typename T > 2- (}=N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 83p8:C.Ze  
  { F1L[C4'  
  return fn(pk(t)); &&m1_K  
} )K`tnb.Pf  
template < typename T1, typename T2 > Pj_DI)^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f^F"e'1  
  { SQ]M"&\{y  
  return fn(pk(t1, t2)); sIl&\g<b  
} h(3-/4  
} ; 4L4u<  
ne3t|JZ  
 -)KNsW  
一目了然不是么? opu)9]`z  
最后实现bind rOj(THoc{  
)vg@Kc26  
4d}n0b\d  
template < typename Func, typename aPicker > ~r'ApeI9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ='C;^ Bk  
  { @`Dh 7Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IG2z3(j  
} wuXH'  
%da-/[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zwP*7u$CH  
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。 yX%> %#$  
_\= /~>Xl  
十一. phoenix 8DbP$Wwi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -%K}~4J  
&%k_BdlkQ  
for_each(v.begin(), v.end(), St> E\tXp  
( Goy[P2m  
do_ +^J;ic  
[ '"ze Im~  
  cout << _1 <<   " , " 5B8fz;l= B  
] jqTK7b  
.while_( -- _1), ">S1,rhgS  
cout << var( " \n " ) Gl6:2  
) ]"YXa~b  
); w{;~  
/OMgj7olD  
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: e eyZ $n  
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 TIaiJvo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n!lE|if  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [9Tnp]q  
"T<7j.P?  
No+BS%F5  
template < typename Cond, typename Actor > dldS7Q  
class do_while nLPd]%78>  
  { U2~|AkL  
Cond cd; 3O _O5  
Actor act; 1!E}A!;  
public : ]=/?Ooh  
template < typename T > vBM<M3  
  struct result_1 H7<g5pv  
  { Sco'] ^#(  
  typedef int result_type; /oGaA@#+  
} ; *KU:D Y{  
A_2lG!! 6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v;}MHl  
CP$,fj  
template < typename T > !|9k&o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Fq+^  
  { jMX|1b  
  do P=y1qqC  
    { {!wd5C@  
  act(t); U7,.L  
  } `bn@;7`X  
  while (cd(t)); -*-"kzgd  
  return   0 ; 4$ah~E>,t  
} LfCgvq6/pO  
} ; &g0r#K  
R mo'3  
4<5*HpW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %rEP.T\i  
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。 :`<MlX  
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。 T8W^qrx.v  
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。 qDfhR`1k  
下面就是产生这个functor的类: Z*v`kl  
}>3jHWxLc  
TQ[J,  
template < typename Actor > _. EM])b  
class do_while_actor pE0@m-p  
  { E>2AG3)  
Actor act; ?#nk}=;g8  
public : Z7?\ >4V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %j{*`}  
8)83j6VF  
template < typename Cond > /;u=#qu(E-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gd]_OY7L  
} ; N f}ZG  
[<Mls@?  
UF}Ji#fqn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Wkr31Du\K  
最后,是那个do_ Vy c  
qS ggZ0*  
%;Z_`W  
class do_while_invoker A,7* 52U  
  { .hoVy*I  
public : 0j}@lOt(  
template < typename Actor > (#qQ;ch  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4CS$%Cu\?w  
  { 0fV}n:4Pq  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?f!&M  
} wARd^Iw  
} do_; Kv#Q$$)r  
`nc=@" 1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fN9uSnu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TIF  =fQ  
最后来说说怎么处理break和continue Wi~?2-!  
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。 }b{7+ + Ah  
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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