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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;CA7\&L>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gX]'RBTb  
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, ig?Tj4kD  
okD7!)cr=  
!qJ|`o Y  
yV5AVM o  
  class filler L)_L#]Yy  
  { sX]ru^F3  
public : Jek)`D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @W!cC#u  
} ; D?P1\<A~  
8yCQWDE}  
$c24lJ#/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3qq 6X?y*  
d<v)ovQJ]  
oBzjEv  
d+g+ {p>?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _"sFLe{  
!,N),xG}~  
S.NLxb/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `L {dF  
\Zo xJ&  
}'Yk#Q  
9h'klaE(  
二. 战前分析 e[J0+ x#;r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 WAp#[mW.fx  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 VK?c='zg  
44_CT?t<  
.p(~/MnO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =j!Ruy1  
  /* --------------------------------------------- */ .{LJ  
vector < int *> vp( 10 ); LxxFosi8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Fd@:*ER  
/* --------------------------------------------- */ j?P8&Fm<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D[R<H((  
/* --------------------------------------------- */ xnG,1doa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3}X;WE `  
  /* --------------------------------------------- */ |%-:qk4rG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oj~0zJI  
/* --------------------------------------------- */ Y7 `i~K;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9oJ=:E~CP  
U/bQ(,3}  
_sp/RU,J-3  
s1NRUV2E  
看了之后,我们可以思考一些问题: :1\QM'O  
1._1, _2是什么? WjvD C"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 gDjs:]/YR  
2._1 = 1是在做什么? cakb.Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LVp*YOq7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]Vgl  
do(komP<\  
b<mxf\b  
三. 动工 /=2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qd$!?h  
j{u! /FD  
rocG;$[  
:$>TeCm  
template < typename T > Rw\S-z/  
class assignment M/mUY  
  { VwV`tKit  
T value; GS4 HYF  
public : ce\ F~8y  
assignment( const T & v) : value(v) {} -l` 1j6  
template < typename T2 > f*^)0Po  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~wsD g[  
} ; P2;I0 !  
0qrsf!  
7I_lTu(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y l1sAf/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RxVf:h'l  
vS|uN(a.P  
`* =Tf  
ZNvnVW<  
  class holder -] .Y";  
  { `+/xA\X]  
public : ` 'y[i  
template < typename T > -5 YvtL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $}G03G@  
  { }{Ncww!iN  
  return assignment < T > (t); HrZ\=1RB  
} #}rv)  
} ; Q@-7{3  
c~+;P(>  
Z'~yUo=  
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: v8xNtUxN  
&S"o jbb  
  static holder _1; EK6fd#J?1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :}Tw+S5  
d= -/'_'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $6X CHVx  
而不用手动写一个函数对象。 -  zQ  
t<6`?\Gk  
)TBG-<wt  
\e/'d~F  
四. 问题分析 9j[%Y?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 t$z FsFTQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 D$RQD{*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u8Au `  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 idf~"a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #Pz},!7  
!v2D 18(  
五. 问题1:一致性 q.OkZI0n   
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?| /f9jLY +  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @i9T),@  
5]&vs!wH  
struct holder pOn>m1|  
  { .1.Bf26}d  
  // VR/>V7*7@  
  template < typename T > J['paHSF  
T &   operator ()( const T & r) const &\$l%icuo  
  { =yf LqU  
  return (T & )r; %jK-}0Tu  
} i`^`^Ka  
} ; 9T4x1{mO  
#`C ;@#xr  
这样的话assignment也必须相应改动: f.`noZN  
uhFj|r$$  
template < typename Left, typename Right > vmW4 3K;  
class assignment r`|/qP:T[  
  { vnXa4\Vdy  
Left l; PX3rHKK {  
Right r; .VVY]>bJg@  
public : {ZH9W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %p}_4+[;  
template < typename T2 > bGvALz'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )~<8j  
} ; qJj;3{X2  
[e )j,Q1  
同时,holder的operator=也需要改动: 1.0S>+^JE  
Z,Z34:-  
template < typename T > )z9)oM\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j5ZeYcQ-  
  { t)LD-%F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kL,{H~iq;  
} Memz>uux  
H'E >QT  
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。 cbl2D5s+i]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1pC!F ;9Oo  
FrO)3 1z  
return l(rhs) = r; Bl-nS{9"  
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。 }"<|.[V)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #]i*u1  
3u7N/OQ(  
template < typename Tp > 8 kw`=wSH>  
class constant_t [Z484dS`_  
  { s#ijpc>h  
  const Tp t; 9cAb\5c|  
public : , e{kC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]l>)Di#*o  
template < typename T > r>S?,qr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rLNo7i  
  { g*b`V{/Vw  
  return t; ] 5lp.#EB  
} k+2~=#  
} ; Z&%#,0>]  
w4 <FC$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oBr/CW  
下面就可以修改holder的operator=了 C`3}7qi|C  
2/qP:3)  
template < typename T > %^m6Q!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &dZ-}. af  
  { a3 <D1"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o~,dkV  
} cA1"Nek  
yc2c{<Ya5  
同时也要修改assignment的operator() <8p53*a  
7</&=lly  
template < typename T2 > Z9s tB>?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;BqYhi  
现在代码看起来就很一致了。 "jzU`  
!CROc}  
六. 问题2:链式操作 jQzq(oDQw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rl9YB %P  
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。 DPJ#Y -0  
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。 [Z|R-{"  
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。 V2cLwQ'0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n'{cU(  
5bX SN$7|  
template < typename T > (Bd8@}\u_  
struct result_1 NH$a:>  
  { - *!R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y~An'+yBa  
} ; dJM)~Ay-  
|B njT*_9  
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: W~+ ] 7<  
XKB)++Q=  
template < typename T > tT87TmNsA  
struct   ref |ul25/B B  
  { yazC2Enes8  
typedef T & reference; wQ qI@  
} ; {,tEe'H7  
template < typename T > nVV>;e[  
struct   ref < T &> ^4_)a0Kcm,  
  { '5.n2 8W>  
typedef T & reference; QWv+J a  
} ; /=A?O\B7  
('pNAn!]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~isrE;N1|  
k/YEUC5  
template < typename T > q?g4**C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :l8n)O3  
  { D ::),,  
  return l(t) = r(t); R>U0W{1NO  
} W/9dT^1y4'  
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。 BRbx.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >4`("#  
XtVx H4q  
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 l=U@j T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Enn7p9&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IlJ6&9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .}S9C]d:a  
最后的布局是: okJ+Yl.[?7  
                Add 5*u0VabC<  
              /   \ +uKh]RP  
            Divide   5 vO!p8r F  
            /   \ PXG)?`^NX  
          _1     3 S\K;h/;V  
似乎一切都解决了?不。 }z1aKa9  
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。 Y&KI/]ly,L  
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。 \ni?_F(Y  
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: ^{nf0)56c  
9F)+p7VJq  
template < typename Right > =.O8G=;DOA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SYRr|Lg  
Right & rt) const Ql^I$5&  
  { ra=U,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |uI d:^ {  
} wUj[c7Y%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Meo(|U  
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。 13wO6tS 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。 M_*"g>Z  
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。 ec+&K?T  
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。 V  @8+  
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? 3maiBAOKz  
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: UXwnE@`F  
mH2XwA|  
template < class Action > }Tf~)x  
class picker : public Action 0>Iy`>]  
  { G vMhgG=D  
public : F7lhLly  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SYd4 3P A  
  // all the operator overloaded "s[wLclfG  
} ; 8)HUo?/3  
UZ7Zzc#g  
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。 gKoB)n<[  
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: HZC^Q7]hy  
[E<NEl *  
template < typename Right > =V~p QbZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7p*PDoM6`  
  { VA + ?xk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P}hHx<L  
} t=o2:p6&  
l Os91+.%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / r6^]grg  
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。 #&<>|m  
<y[LdB/a  
template < typename T >   struct picker_maker r:0F("},  
  { z5`AJrj%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b>SG5EqU@  
} ; TtTp ,If  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5<ZE.'O  
  { &{E1w<uv  
typedef picker < T > result; y"6;O0  
} ; x6Zhw9RV  
v&Xsyb0CaM  
下面总的结构就有了: Pj(Dl C7G,  
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。 ChzKwYDY  
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。 C$?gt-tJ'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z$ q{!aY  
至此链式操作完美实现。 `&y Qtj# '  
3NU{7,F  
# 4UKkd  
七. 问题3 mU@pRjq=  
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。 k|V%*BvY>  
Nki08qZ[  
template < typename T1, typename T2 > tN P>6F/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +l'l*<  
  { r ,I';vm<`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *UBukn  
} RlW0U-%u  
!YX$4_I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d[K71  
qj|P0N{7  
template < typename T1, typename T2 > v$~1{}iI5  
struct result_2 ZNWo:N8;  
  { iQs^2z#Bd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &w15 GO;4  
} ; w]<V~X  
V$wW?+V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2OT RP4U  
这个差事就留给了holder自己。 CVUA7eG+  
    ]mIcK  
8i$quHd&x  
template < int Order > Xa o*h(Q@L  
class holder; ,',  S  
template <> { 3,_i66  
class holder < 1 > u}_,4J  
  { ZAATV+Z  
public : DzZEn]+zt  
template < typename T > ].ZfTrM]  
  struct result_1 >Sc)?[H  
  { =Q+i(UGHi  
  typedef T & result; Yf1&"WW4  
} ; 1M@OBfB8  
template < typename T1, typename T2 > VZveNz@]r  
  struct result_2 zD}@QoB  
  { G-7!|&  
  typedef T1 & result; 8w4-Ud*$i  
} ; !fX&i6  
template < typename T > b$@vJ7V!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DA=#T2)p  
  { Nk JOD3>U  
  return (T & )r;  9t$#!2z  
} P}"=67$  
template < typename T1, typename T2 > hSAdD!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oVZI ([O  
  { XotiKCk|Aq  
  return (T1 & )r1; rF@njw@  
} /;5U-<qf  
} ; y5@#le M  
hHA!.u4&  
template <> nR %ey"  
class holder < 2 > 3{:AG,G  
  { Y5mQY5u|  
public : Zc!rL0T  
template < typename T > DsJ ikg(J  
  struct result_1 5r2A^<)  
  { mYUR(*[  
  typedef T & result; 1s-dqHz"s  
} ; DUrfC[jpv  
template < typename T1, typename T2 > ?.{SYaS  
  struct result_2 90"&KDh  
  { |.#G G7F^S  
  typedef T2 & result; nj1TX  
} ; I8x,8}o>V  
template < typename T > }H5~@c$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7!qO*r  
  { xdLMy#U2  
  return (T & )r; ()}(3>O-  
} '@0Z#A  
template < typename T1, typename T2 > #}xw *)3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eW<|I  
  { SAVA6 64  
  return (T2 & )r2; k3PFCl~e  
} +x!Hc  
} ; %[cZ,F=  
kJ'rtz4QO  
60\`TsFobT  
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> >。 \k4em{K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .#q]{j@Ot  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ohJo1}{  
!eu\ShI  
return l(i, j) = r(i, j); !{1;wC(b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) olv0w ;s  
@k-C>h()C  
  return ( int & )i; 2RbK##`vC  
  return ( int & )j; WrHY'  
最后执行i = j; L*6R5i>  
可见,参数被正确的选择了。 WEaG/)y  
eIDrN%3  
Xi~7pH  
?W 6 :$  
Qx")D?u  
八. 中期总结 @?2ES@G+Ji  
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: )FdS;]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .vnQZ*6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 { 1eW*9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P#!^9)3  
|NdWx1  
Q]{ `m  
i7XM7 +}  
gbrn'NT  
| LX Vf  
九. 简化 ]?7q%7-e.a  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h/oC9?v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rD;R9b"J  
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: C+L_f_6]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *t{^P*pc  
  +-*/&|^等 5O%?J-Hp  
2. 返回引用。 #b eLo J  
  =,各种复合赋值等 <dGph  
3. 返回固定类型。 F~$ay@g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [.Rdq]w6  
4. 原样返回。 yU"lJ>Eh}}  
  operator, uXouN$&  
5. 返回解引用的类型。 ge4QaK  
  operator*(单目) \ z3>kvk  
6. 返回地址。 ^~1Z"kAnT  
  operator&(单目) ^)E# c  
7. 下表访问返回类型。 )Drif\FF)  
  operator[] 4KX\'K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (zX75QSKV  
  operator<<和operator>> *!.anbo@?z  
gX|We}H  
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。 N mA6L+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |{ @BH  
z*)kK  
template < typename Left > N(l  
struct value_return $DlO<  
  { Q_)$Ha{>H,  
template < typename T > "x0/i?pqa  
  struct result_1 D0}r4eA  
  { kQ`p\}7_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `]=0oDG:1!  
} ; }60/5HNr  
W6s-epsRmT  
template < typename T1, typename T2 > LC4W?']/  
  struct result_2 4-?zW  
  { OH13@k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qg2Vmj<H  
} ; X4<Y5?&0  
} ; NM"5.   
]*hH.ZBY"^  
Pj1k?7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F_Gc_eT  
RF= $SMTk  
下面我们来剥离functor中的operator() ^ X-6j[".  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OtbPr F5  
^fQa whub  
return l(t) op r(t) uD?Rs`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _3IRj=Cs  
return op l(t) w6h*dh$w  
return op l(t1, t2) :'FCeS9  
return l(t) op DP-0,Gt&Xj  
return l(t1, t2) op )b1X6w[  
return l(t)[r(t)] J$U_/b.mk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \YSprXe  
1H?I?IT30  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: } ,@ex  
单目: return f(l(t), r(t)); fDRG+/q(+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F5y&"Y_  
双目: return f(l(t)); 6 ZAZJn|  
return f(l(t1, t2)); PQ{5*}$N  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ciy%7_~\  
XE]"RD<z  
struct meta_divide \&l@rMD3s  
  { B3<sSe8L0  
template < typename T1, typename T2 > ~e&O?X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A&A{Thz  
  { ~9PZ/( '  
  return t1 / t2; pekNBq Wm  
} ?AH B\S  
} ; eM@xs<BR  
91-[[<  
这个工作可以让宏来做: tAPf#7{|   
!;4Hh)2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v o4U%  
template < typename T1, typename T2 > \ mL-6+pJ@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oQ A,57B  
以后可以直接用 Q/q>mN"#1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B}"V.Msv/  
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 <'QI_mP*  
(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。。。) )}P/xY0  
cwOa"]t}  
kS?CKd9by  
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 ^wD`sj<Qg  
MxH |yo[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !b=W>5h  
class unary_op : public Rettype *^w}SE(  
  { Ss0I{0  
    Left l; 8 C9ny}  
public : F B:nkUR`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~9"c64 q  
H@u5&  
template < typename T > e,r7UtjoxR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s7sTY   
      { a`[9<AM1#  
      return FuncType::execute(l(t)); {5fL!`6w  
    } O~v~s ' c&  
! ,0  
    template < typename T1, typename T2 > :[CEHRc7x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mlPvF%Ba  
      { ! >V)x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); , 6Jw   
    } Qm=iCZ|E^!  
} ; xI.0m  
/\;m/cwrl"  
E *IP#:R  
同样还可以申明一个binary_op 1{wbC)  
ef)zf+o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LlS~J K  
class binary_op : public Rettype 2[;~@n1P  
  { ,p#r; O<O  
    Left l; o@7U4#E  
Right r; c%bzrYQvA;  
public : !{{gL=_@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |fIyq}{7  
zWv0y8[d  
template < typename T > mYj)![  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GwfCl{l  
      { +KD7Di91<K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;4(}e{  
    } x7Gf):,LK  
ktS^^!,l%  
    template < typename T1, typename T2 > L|}s Z\2!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ [w |  
      { nMZ)x-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qGX#(,E9;  
    } +jK-k_  
} ; IibYGF  
,QpFVlPU  
gWoUE7.3`  
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 ~ rQ,%dH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?Pa(e)8\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u>G9r#~`k  
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 ^,lXWB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =*I|z+  
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。。。 8 ]exsn Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,Si{]y  
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) *nHuGla  
下面是修改过的unary_op 3!osQ1  
{y a .  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pkae91  
class unary_op ji ./m8(  
  { G~v:@  
Left l; 4obW>  
  \gB ~0@[\7  
public : #r]Z2Y]  
.)_2AoT7[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 096Yd=3h  
H17I" 5N  
template < typename T > xb<|m2<)H  
  struct result_1 1DhC,)+D}q  
  { d6 ef)mw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vV*J;%MO  
} ; fU?#^Lg  
Lt=32SvTn  
template < typename T1, typename T2 > \/?J)k3H.  
  struct result_2 =4co$oD}  
  { |/^S%t6*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;>f\fhi'  
} ; 3l45(%g+  
(XW'1@b  
template < typename T1, typename T2 > E5@=LS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xO Aq!,|V  
  { G_J}^B*?%v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]K*R[  
} gwQMy$  
iB"ji4[z  
template < typename T > abm 3q!a-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DKu$u ]Z  
  { IsE3-X|  
  return OpClass::execute(lt(t)); kY'Wf`y(  
} L!zdrCM  
Q}OloA(+  
} ; op5 `#{  
>e R^G5rn;  
W. kcN,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9\<q =p~  
好啦,现在才真正完美了。 <<CWN(hQWO  
现在在picker里面就可以这么添加了: `G/g/>y  
[M,4qe8,}  
template < typename Right > `D |/g;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u*;H$&  
  { Wm`*IBWA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p\&/m  
} !?0C(VL(:  
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。 YCh`V[0  
5;HGS{`  
|[Fb&x  
hN6wp_  
Vjv6d&Q  
十. bind `Ucj_6&Tqs  
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。 D@gC(&U/6  
先来分析一下一段例子 ~M-L+XZl(  
cI@qt>&  
JJ ?'<)EF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e4SS'0|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xxvt<J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4S ~kNp$  
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。 A1-,b.Ni  
我们来写个简单的。 m^!j)\sM5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ufIvvZ*  
对于函数对象类的版本: Cj-&L<  
1:](=%oM&k  
template < typename Func > n19A>,m  
struct functor_trait U\H[.qY-  
  { `| ?<KF164  
typedef typename Func::result_type result_type; <I34@;R c  
} ; [B;okW  
对于无参数函数的版本: t-KicLr  
,o%by5j"^N  
template < typename Ret > V~j^   
struct functor_trait < Ret ( * )() > OxGfLeP.R!  
  { >fI\f <ez  
typedef Ret result_type; 2SC-c `9)  
} ; M.t,o\xl  
对于单参数函数的版本: U|tacO5w`  
Od~uYOL/B  
template < typename Ret, typename V1 > */aQ+%>jf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 03v+eT  
  { j;@a~bks6z  
typedef Ret result_type; heou\;GI"  
} ; +5*bU1}O  
对于双参数函数的版本: fEXFnQ#  
\ opM}qZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e[u}Vf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bKM*4M=k  
  { C0N}B1-MU  
typedef Ret result_type; NL$z4m0  
} ; }k-8PG =  
等等。。。 ^rO"U[To  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1bQO:n):~  
c.Sd~k:3  
template < typename Func > |YROxY"ML  
struct func_return >P~*@>e  
  { *{#C;"  
template < typename T > 9)W3\I>U-  
  struct result_1 ~k"b"+2  
  { ial{A6X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4x[_lsj   
} ; rIcgf1v70  
yjL+1_"B  
template < typename T1, typename T2 > ?SFQx \/  
  struct result_2 :Q=y'<  
  { SgewAng?@o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .(q'7Q Z/  
} ; dV38-IfGkl  
} ; "[?DS  
AJEbiP  
igA?E56?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NT 5=%X]  
I*.nwV<  
template < typename Func, typename aPicker > 02t({>`  
class binder_1 4;Ucas6  
  { E|c(#P{  
Func fn; 1k4\zVgi  
aPicker pk; %_5#2a  
public : E7iAN\vo  
3W[?D8yi)  
template < typename T > D tZ?sG  
  struct result_1 @a@}xgn{  
  { KLW5Ad:/rI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T(x@ gwc  
} ; L5x;# \#p  
WyatHC   
template < typename T1, typename T2 > ?K7uy5Y  
  struct result_2 r6uN6XCM  
  { u:|^L]{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W.[!Q`  
} ; W..*!UGl  
^@*`vz^_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mTtaqo_Bh  
46D`h!7L  
template < typename T > !38KHq^|&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i;9X_?QF  
  { 2_HIn  
  return fn(pk(t)); lM4Z7mT /  
} )1#/@cU  
template < typename T1, typename T2 > Xrb7.Y0d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ?{"r(  
  { VBi gUK4  
  return fn(pk(t1, t2)); K9Mz4K_  
} 2YZ>nqy  
} ; vq(#Ih2  
D#1R$4M=  
C3W4:kbau  
一目了然不是么? kR97 )}Y  
最后实现bind _"@:+f,  
YdO*5Gb6  
tWy.Gz\  
template < typename Func, typename aPicker > pt.V^a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xAd@.^  
  { J/e]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wx]Xa]-  
}  ]Pe>T&  
:po6%}hn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;: _K,FU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =U*D.p*%f  
i#b/.oa  
十一. phoenix a-|pSe*rx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k/{WlLN  
\7b, Mz!  
for_each(v.begin(), v.end(), [k%hl`}  
( *V',@NH#Os  
do_ ni{'V4A  
[ V:y6NfL7i'  
  cout << _1 <<   " , " ,V!"4 T,Z  
] 9F[3B`w  
.while_( -- _1), y*^UGJC:  
cout << var( " \n " ) .kFO@:  
) V4jMx[   
); Z}!'fX."  
x@q.u3o9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z S=H1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k)7i^ 1U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7oF3^K'S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {Cm!5QYy  
,L-/7}"VHA  
50 Gr\  
template < typename Cond, typename Actor > '(B -{}l  
class do_while ~wuCa!!A  
  { EQlb:;j  
Cond cd; \54B  
Actor act; &Iy5@8  
public : 9pnOAM}  
template < typename T > FCNYfjB%  
  struct result_1 5n2!Y\  
  { C lf;+G0  
  typedef int result_type; {H[N|\  
} ; 7d>w]R,Z  
Ygk_gBRiC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &v .S_Ym  
C5ILVQ  
template < typename T > 1z7+:~;l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ 3 4Ng  
  { *:TwO=)  
  do 4!{lySW  
    { ;iX~3[]  
  act(t); r2\%/9uO  
  } r]cq|Nv8:  
  while (cd(t)); hOk9y=  
  return   0 ; ,e'm@d$Q*  
} z[J=WI  
} ; id9QfJ9t  
PI%l  
kbb!2`F!%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gq+0t  
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。 W8^A{l4  
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。 &T,,fz$  
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。 I1>f2/$z*  
下面就是产生这个functor的类: Cydo~/  
u|}\Af  
u~uz=Yse  
template < typename Actor > #3 E"Ame  
class do_while_actor (Z$7;OAI  
  { ]2f-oz*hU  
Actor act; g^A^@~M  
public : n+sv2Wv:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4_-&PZ,d  
3LfF{ED@  
template < typename Cond > m]U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KdozB!\  
} ; uxL+oP0  
QDYuJ&!h  
C2rG3X^~Jm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S\N l|U[  
最后,是那个do_ " J9  
5fk A?Ecqq  
3HtM<su*h  
class do_while_invoker I-!7 EC2{!  
  { kIS )*_  
public : _ -RqkRI  
template < typename Actor > Wtu-g**KN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9{fP.ifdv7  
  { V z  
  return do_while_actor < Actor > (act); |GQq:MB;z  
} C0w_pu  
} do_; Ux',ma1JK  
d4IQ;u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bX38=.up  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C {*?  
最后来说说怎么处理break和continue b&`~%f-  
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。 >(H:eRKq  
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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