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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -rSp gk0wL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j>(O1z 7  
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, ) N*,cTE  
0L_ JP9e  
O9#8%p% )  
_s/ 5oRHA  
  class filler v&p|9C@  
  { HrH-e= j  
public : pPSmSWD?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lj"@JF;c  
} ; t%$>  
X\:;A{  
r5kKNyJ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Tji G!W8  
qU(,q/l  
3xSt -MA  
|N%?7PZ(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fz[o;GTc  
]o18oY(  
#"J8]3\F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3":vjDq$  
t'e1r&^:r~  
.tv'`  
:C*7 DS  
二. 战前分析 50#iC@1  
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。 zO BLF|L=  
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 j\kT H  
04`2MNfxG  
+yvtd]D$2W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !7C[\No(  
  /* --------------------------------------------- */ q#RUL!WF7U  
vector < int *> vp( 10 ); uURm6mVt9:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c]SXcA;Pmv  
/* --------------------------------------------- */ J!40` 8i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9K]Li\  
/* --------------------------------------------- */ zPzy 0lx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &\8qN_`  
  /* --------------------------------------------- */ _Mi`]VSq9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x3j)'`=15  
/* --------------------------------------------- */ J:<mq5[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .E H&GX  
ws1io.  
l`S2bb6uMR  
#aX+?z\4  
看了之后,我们可以思考一些问题: 37OU  
1._1, _2是什么? }H^h ~E  
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。 dwd5P7  
2._1 = 1是在做什么? <$6r1y*G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {k CCpU  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 kj_MzgC'?  
 .dA_}  
~m:oJ+:O  
三. 动工 s!WGs_1@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _ebo  
GRM:o)4;#  
e"7<&% Oq  
T_\Nvzb}  
template < typename T > K/xn4N_UX  
class assignment 99<]~,t=5  
  { Gw!VPFV>W  
T value; sIUhk7Cd8  
public : w ]8+ OP  
assignment( const T & v) : value(v) {} oT7 6)O  
template < typename T2 > uX82q.u_y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HQtR;[1  
} ; 52X[ {  
dY=]ES} `  
o#GZ|9IL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qt-7jmZw1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f4%Z~3P  
Z^tTR]u\$  
>A5*=@7bY?  
0R2KI,WI  
  class holder WC& V9Yk  
  { +2:\oy}!8  
public : 'e&L53n  
template < typename T > w)C/EHF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @c;XwU]2t  
  { 0m2%ucKw  
  return assignment < T > (t); {5 V@O_*{  
} |7Dc7p"D  
} ; v2w|?26Lf  
eILdq*  
t QR qQ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,> Ya%;h2k  
pc/x&VY%  
  static holder _1; \#50; 8VJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~F [V  
[ TX1\*W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mafnkQU  
而不用手动写一个函数对象。 Z "mqH  
V^* ];`^  
YR'dl_  
Wi U-syNh  
四. 问题分析 0r_3:#Nn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =EJ8J;y_f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .ZOG,h+8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ew< sK9[o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'c7'iDM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hkpS}*L9o  
uSsP'qd  
五. 问题1:一致性 5q^5DH_;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *x!j:/S`n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B~ ?R 6  
L`2(u!i J  
struct holder t.rlC5 k  
  { vRhI:E)So#  
  // SO|!x}GfI  
  template < typename T > 9q/k,g  
T &   operator ()( const T & r) const m|uVmg!*  
  { HfOaJ'+e<  
  return (T & )r; wC>}9OM  
} 7v']wA r]  
} ; Wq2 Bo*[*  
K ' ?`'7  
这样的话assignment也必须相应改动: _^Z v[P  
W{$J)iQ  
template < typename Left, typename Right > iFOa9!_0n  
class assignment awU! 3)B  
  { a S;z YD  
Left l; PIHix{YR  
Right r; <)$e*HrI  
public : .DR*MQI9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <`V_H~Z  
template < typename T2 > w#d7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !U7}?i&H  
} ; mI,a2wqi  
).32Im!;#R  
同时,holder的operator=也需要改动: >6KwZr BB  
aCRiW;+'  
template < typename T > #Zg pm"MW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~hxW3e  
  { YB+My~fw{l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2!)|B ;y  
}  ^:^  
Vl^p3f[  
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。 /B 53Z[yL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  l( WF  
6fm oI K{  
return l(rhs) = r; w-"tA`F4  
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。 F05]6NVv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6Z@?W  
5oe{i/#di  
template < typename Tp > F2>W{-H+  
class constant_t D!DL6l`  
  { P(b ds  
  const Tp t; kmg/hNtN  
public : \IhHbcF`d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;uho.)%N`F  
template < typename T > -]Ny-[P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yJ:rry  
  { :-Wh'H(  
  return t; HPY;U N  
} gXj3=N(l  
} ; j.yh>"de  
84lT# ^q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &s{d r  
下面就可以修改holder的operator=了 I.gF38Mx  
3>v-,S+  
template < typename T > Y1;jRIOA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {(IHHA>  
  { 3V]08  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mhMTn*9  
} Doe:m#aNj  
pK"iTc#\X  
同时也要修改assignment的operator() @x^/X8c(p  
g;7W%v5wqk  
template < typename T2 > U UhlKV|5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )+Yu7=S  
现在代码看起来就很一致了。 |&MO us#v  
z.!u<hy(  
六. 问题2:链式操作 ?L|Ai\|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X"V)oC  
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。 !<<wI'8  
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。 Jsa;pG=3&  
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。 :(K JLa]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5`6U:MDq  
gL &)l!2Y  
template < typename T > b%h.>ij?  
struct result_1 B2:GGZ|jS  
  { q26 qY5D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GBTwQYF  
} ; 9aYVbq""  
k/M{2Po+  
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: !TN)6e7`  
H~?7 : K  
template < typename T > BxiR0snf0q  
struct   ref DFb hy  
  { sVH w\_F$  
typedef T & reference; \.?' y71  
} ; .IsOU  
template < typename T > y J>Bc  
struct   ref < T &> g'9~T8i& ^  
  { v=daafO  
typedef T & reference; 1*f/Y9 Z  
} ; ?jsgBol  
_U o3_us  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w ^ X@PpP  
t^=S\1"R\  
template < typename T > ,uD}1 G<u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [[O4_)?el  
  { It]GlxMX  
  return l(t) = r(t); JH#p;7;  
} M}`T-"qf  
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。 I0N~>SpZ5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iGBHlw;A  
SB:z[kfz|  
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 )K]<\Q[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: od^o9(.W^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z?qc4Cg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lpjby[S  
最后的布局是: k&:~l@?O  
                Add :|-^et]a8  
              /   \ 7HJH9@8V  
            Divide   5 \0)2 u[7  
            /   \ RLO<5L  
          _1     3 @cQ |`  
似乎一切都解决了?不。 BnG{) \s  
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。 d>0 j!+s  
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。 HP=5 a.  
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: YXg^t$  
)"g @"LJ=  
template < typename Right > ?z3|^oU~d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (S_1C,  
Right & rt) const t1p[!53(  
  { @vO~'Xxq!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hn]6re  
} ItE)h[86  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D77$aCt  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P )[QC  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^vZu[ m  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (hIe!"s *  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 aN';_tGvK  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lr[&*v?h  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: gu1n0N`b  
(\4YBaGd  
template < class Action > \*#E4`Y  
class picker : public Action ]{AHKyA{:  
  { {~V_6wY g  
public : 9 1ec^g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y(j vl|z[  
  // all the operator overloaded i x_a  
} ; +$R%Vbd  
_@Y17L.  
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。 N::.o+1  
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: 'EB5#  
p]6/1&t="  
template < typename Right > w!RJ8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,UfB{BW  
  { "R[6Q ^vw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -];Hb'M.!e  
} ^ lG^.  
ze`qf%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > scZ'/(b-E  
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。 Oe0dC9H  
(Li)@Cn%  
template < typename T >   struct picker_maker OQ _wsAA  
  { 3ZqtIQY`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nz`"f,  
} ; D[(T--LLT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nN(Q}bF  
  { (N{  
typedef picker < T > result; ,-.=]r/s  
} ; )J&!>GP  
PU%WpI.w  
下面总的结构就有了: {'G u@l  
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。 J|b:Zo9<f"  
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?~2O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tmC9p6%  
至此链式操作完美实现。 6K5KkEp  
_LLE~nUK"/  
e(k$k>?  
七. 问题3 WhL 1OG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 LESF*rh=  
L\^H#:?t  
template < typename T1, typename T2 > @"`{Sh`Y$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3M{b:|3/q  
  { Y0nuwX*{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fQ,(,^!;  
} 9'!I6;M  
pl.=u0 *  
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: <~Tfi*^+  
7@i2Mz/eV  
template < typename T1, typename T2 > MM Nz2DEy[  
struct result_2 JmVha!<qk  
  { ;%PdSG=U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B'D 4]EB  
} ; \8S HX  
4?e7s.9N  
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? ,DbT4Ul c  
这个差事就留给了holder自己。 Vt U  
    sJYs{Wm  
JOx""R8T5  
template < int Order > rVx?Yo1F'  
class holder; :aMp,DfM]P  
template <> 0N3S@l#,\A  
class holder < 1 > N+NS\Y5  
  { %i`YJ  
public : kx3]A"]>'  
template < typename T > f%Bmx{Ttq  
  struct result_1 _Y,d|!B#L  
  { evHKq}{  
  typedef T & result; 2BIOA#@t  
} ; veGRwir  
template < typename T1, typename T2 > >5-]Ur~  
  struct result_2 V %Rz(a+c  
  { # FV`*G  
  typedef T1 & result; %GDs/9  
} ; 3mM.#2=@>  
template < typename T > atWAhN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XWFuAE  
  { w~=@+U$f  
  return (T & )r; t2vo;,^euL  
} %Tv^BYQAZ  
template < typename T1, typename T2 > [KjL`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @g'SH:}  
  { @y`7csb p  
  return (T1 & )r1; pxs`g&3yd  
} j*;/Cah]k  
} ; x kebel`%  
g3uI1]QXLg  
template <> EYF]&+ 9  
class holder < 2 > kT6EHuB  
  { })}-K7v1+  
public : WD5ulm?91|  
template < typename T > +']S  
  struct result_1 !U !}*clYL  
  { *S4*FH;8  
  typedef T & result; {pNf& '  
} ; 9}6^5f?|  
template < typename T1, typename T2 > 2*1s(Jro  
  struct result_2 ~2*8pb 4  
  { gT6@0ANq  
  typedef T2 & result; .EUOKPK4W  
} ; YG6Kvc6T  
template < typename T > 0UT2sM$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y:8*!}fR  
  { .J3Dk=/  
  return (T & )r; a<K@rgQ  
} f<0nj?  
template < typename T1, typename T2 > ~8G<Nw4*\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L3- tD67oa  
  { :S5B3S@|  
  return (T2 & )r2; oLp:Z=  
} _*Z2</5  
} ; jVpk) ;vC  
_'E,g@  
` `R;x  
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> >。 {?9s~{Dl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ! G+/8Q^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Tfl4MDZb  
7)Rx-  
return l(i, j) = r(i, j); Y-WY Q{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q[k7taoy  
~IKPi==@,  
  return ( int & )i; xFY;aK  
  return ( int & )j; cEd!t6Z  
最后执行i = j; ]='E&=nc  
可见,参数被正确的选择了。 {<- BU[H  
O5Xu(q5+  
{^#62Y  
x1kb]0s<-  
@E$PjdB5M  
八. 中期总结 AhARBgf<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q e:,%a-9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t>T |\WAAL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &V&0kp@+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ToN$x^M w  
dZ7+Iw;m  
pU*dE   
, ]'?Gd  
ZAPT5  
Hs+VA$$*  
九. 简化 "oYyeT ,?  
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。 [a*m9F\ ,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8 ]N+V:  
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: B{SzC=4f}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <Dw`Ur^X5  
  +-*/&|^等 !RnO{FL  
2. 返回引用。 \gL H_$}  
  =,各种复合赋值等 3~4e\xL  
3. 返回固定类型。 451r!U1Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4l$(#NB<  
4. 原样返回。 HhaUC?JtSK  
  operator, i(JBBE"  
5. 返回解引用的类型。 ! \H!9FR  
  operator*(单目) _e=R[  
6. 返回地址。 tw]RH(g+#  
  operator&(单目) cRX0i;zag  
7. 下表访问返回类型。 d"|XN{  
  operator[] oO|zRK1;/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gaC^<\J  
  operator<<和operator>> u><gmp&  
,iU ]zN//  
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。 HZdmL-1Z^+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _Va!Ky =]  
*/n)_  
template < typename Left > +!V*{<K  
struct value_return /)xG%J7H  
  { u|7d_3 ::  
template < typename T > i=-zaboo  
  struct result_1 8Z!+1b  
  { k|,pj^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2@o_7w98  
} ; FG-w7a2mn  
85l 1  
template < typename T1, typename T2 > n~l )7_G  
  struct result_2 *lg1iP{]  
  { Zg|z\VR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @xW)&d\'  
} ; ,ORZtj  
} ; &2{h]V6  
-L6 rXQV@j  
a4X J0Tm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <w}k9(Ds  
|8h<Ls_  
下面我们来剥离functor中的operator() I-i)D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: })Rmu."\  
Roy0?6O  
return l(t) op r(t) O k_I}X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EW$ Je  
return op l(t) =8j;!7 p  
return op l(t1, t2) pc5-'; n  
return l(t) op TdP_L/>|J  
return l(t1, t2) op Rs:<'A  
return l(t)[r(t)] G.O0*E2V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0,(U_+ n  
-@G |i$!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]6</{b  
单目: return f(l(t), r(t)); V{fYMgv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0b=OK0n!%  
双目: return f(l(t)); 3Qe:d_  
return f(l(t1, t2)); >/EmC3?b!  
下面就是f的实现,以operator/为例 _h7+.U=  
*"0Yr`)S  
struct meta_divide ,qpn4`zE~  
  { ,-t3gc1~X  
template < typename T1, typename T2 > J /'woc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q,2]]K7y  
  { <FMW%4   
  return t1 / t2; B}gi /  
} nbw&+dcJ8  
} ; x$AF0xFO  
qJFBdJU(1  
这个工作可以让宏来做: )ye[R^!}  
X(1nAeQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s'ntf  
template < typename T1, typename T2 > \ T.!GEUQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M'W@K  
以后可以直接用 Q$W0>bUP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 31wact^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =+97VO(w]G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NDU,9A.P  
C+,;hj  
#18H Z4N  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 m1VyYG  
`,aPK/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PX[taDN  
class unary_op : public Rettype ^M  PU?k  
  { 1okL]VrI  
    Left l; abWmPi  
public : rZe"*$e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =XJ SE+ 7  
Q0!gTV  
template < typename T > J:'cj5@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WO)rJr!C  
      { 6t TLyI$+  
      return FuncType::execute(l(t)); r`i<XGPJ%  
    } ]}8<h5h)  
._-^ 58[  
    template < typename T1, typename T2 > 2<yi8O\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _C&2-tnp  
      { -fz |  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .jZmQtc  
    } >; nE.]  
} ; U{RW=sYB~9  
S,lJ&Rsu  
3otia ;&B  
同样还可以申明一个binary_op #DwTm~V0"  
cuBOE2vB.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `z-4OJ8~  
class binary_op : public Rettype ]/HSlT=  
  { g[44YrRD  
    Left l; kG &.|  
Right r; 4s^5t6  
public : -wC;pA#o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z6B/H2  
'[~NRKQJ  
template < typename T > ={W;8BUV%^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "dXRUg"  
      { 4!d&Zc>C4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q{UR3U'Q  
    } Zb8Ty~.\P  
K!5QFO4  
    template < typename T1, typename T2 > 234 OJ?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j@v*q\X&  
      { IaH8#3+a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C&,&~^_F  
    } #!OCEiT_  
} ;  ^vYH"2  
]=2Ba<)m  
b~Op1p  
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`.8.1Rd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O>w Gc8Of\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vJ7I [Z  
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。 LgjL+w19  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IwKhun  
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。。。 ^L+*}4Dr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b>hNkVI  
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) =;7gxV3;  
下面是修改过的unary_op :mX c|W3  
m(s(2wq"f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~urIA/  
class unary_op 2#kR1rJP  
  { dd@^e)VZB  
Left l; 93XTumpV  
  Q` 4=  
public : f/~"_O%  
YxlV2hcX;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V'#dY~E-P  
_~&6Kb^*  
template < typename T > *$Z}v&-0k  
  struct result_1 iN"kv   
  { II3)Cz}xRG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $/Gvz)M  
} ; VJDF/)X3$  
>E|@3g +2  
template < typename T1, typename T2 > -/ ; y*mP  
  struct result_2 zu5'Ex`gQa  
  { h +.8Rl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^&zwO7cS  
} ; M")JbuI  
zIi|z}WJ  
template < typename T1, typename T2 > ]iRE^o6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *&q\)\(3w  
  { WM.JoQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jA$g0>  
} KiT>W~  
,a eQXI#@  
template < typename T > 8;ke,x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S(.AE@U  
  {  iE=Yh  
  return OpClass::execute(lt(t)); =<e|<EwSZ  
} (wEaa'XL  
mv O!Y  
} ; }=z_3JfO  
Y;8Ys&/t  
_7'9omq@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8*!<,k="9  
好啦,现在才真正完美了。 "XT7;!  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]|it&4l  
Tz4,lwuWX7  
template < typename Right > uz-,)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +D[|L1{xb  
  { R  5-q{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <k<K"{  
} KtchK pv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =dx!R ,Bw  
_Db=I3.HJ  
CL.JalR`b  
<vJPKQ`=:  
K*&M:u6E  
十. bind Py$Q]s?\1  
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。 {YC!pDG  
先来分析一下一段例子 Ehi)n)HhG"  
k{;"Aj:iL  
mE'y$5ZxY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ye:pGa w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /x,gdZPX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e:fp8 k<  
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。 91qk0z`N  
我们来写个简单的。 Ef{rY|E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @wy|l)%  
对于函数对象类的版本: WSi`)@.X O  
J( JsfU4  
template < typename Func > G3'>KMa.  
struct functor_trait fuSfBtLPR#  
  { ^e:C{]S=  
typedef typename Func::result_type result_type; +%Q:  
} ; ,A`d!{]5  
对于无参数函数的版本: $}V<U m  
zI$^yk-vn  
template < typename Ret > &E0L7?l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6E/>]3~!  
  { }IO<Dq=[  
typedef Ret result_type; Se<]g$eK?5  
} ; jWJq[l  
对于单参数函数的版本: 0<_|K>5dS|  
$3<,"&;Ecs  
template < typename Ret, typename V1 > 6w(Mb~[n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hy ^E m  
  { =}>wxO  
typedef Ret result_type; x=T`i-M  
} ; ma9q?H#X  
对于双参数函数的版本: (MhC83|?  
&IsQgS7R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =M'M/vKD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nw swy]e8/  
  { +^ a9i5  
typedef Ret result_type; bP\0S@1YL  
} ; A'r 3%mC  
等等。。。 QA>(}u\+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qzS 9ls>>  
CF"$&+s9  
template < typename Func > rCfr&>nn  
struct func_return <6QG7 i  
  { uMVM-(g%  
template < typename T > %|E'cdvkX  
  struct result_1 _Z?{&k  
  { `q|&;wP.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mAMi-9  
} ; **_`AM~  
D,q=?~  
template < typename T1, typename T2 > g?` g+:nug  
  struct result_2 t\~lGG-p  
  { i)9}+M 5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;,P-2\V/  
} ; arJ4^  d  
} ; &7z79#1NS  
U<,@u,_Ja  
2 gz}]_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kms&o=^  
bj23S&  
template < typename Func, typename aPicker > \Zc$X^}vN  
class binder_1 Q|QVm,m  
  { ?#; oqH<  
Func fn; ^2f'I iE  
aPicker pk; 7jvy]5y8&~  
public : f ?8cO#GU  
 }/~%Ysl  
template < typename T > L#sw@UCK  
  struct result_1 \{r-e  
  { fm$eJu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t`NZ_w /  
} ; !w iW#PR  
U |I>CDp  
template < typename T1, typename T2 > S Y\ UuZ  
  struct result_2 S<}2y9F  
  { ].F7. zi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zRTR  
} ; :#D?b.=  
Vp8t8X1`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s2f9 5<B  
J)1:jieQ  
template < typename T > Q#C;4)e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 272j$T  
  { ]=\Mf<  
  return fn(pk(t)); m|q?gX9R  
} +./c=o/v  
template < typename T1, typename T2 > XMhDx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y[%1?CREP  
  { HScj  
  return fn(pk(t1, t2)); ] jbQou@  
} GMmz`O XN  
} ; g8^\|  
$r`K4g  
h(}$-'g  
一目了然不是么? dWHl<BUm  
最后实现bind v|5:;,I  
` nBCCz'Y!  
n Q|4.e;  
template < typename Func, typename aPicker > FR~YO|4?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?^Sk17G  
  { WrK!]17or  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *M5 : \+  
} NGYliP,.6  
5dffF e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]zp5 6U|xa  
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\YH,  
 V|=PaO  
十一. phoenix B$~oZ'4v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '[#a-8-JY_  
~3}Gu^@  
for_each(v.begin(), v.end(), g\MHv#v*k  
( {FzL@!||  
do_ Ol,;BZHc\  
[ 36>pa  
  cout << _1 <<   " , " xdWfrm$;ZA  
] (Wkli:Lq  
.while_( -- _1), |1^>n,C  
cout << var( " \n " ) _^4\z*x  
) 1*S5:7Tb  
); n^|;J*rD  
lB!`,>"c  
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: eUQ.,mP  
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 !:e|M|T'I*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <>aBmJs4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5 e:Urv77  
)6|7L)Dk  
`(A6uakd  
template < typename Cond, typename Actor > =PHl|^  
class do_while X! 5N2x  
  { $ tf;\R  
Cond cd; W- wy<<~f  
Actor act; g*b 4N _  
public : 9tZ)#@\  
template < typename T > 9 x WC<i  
  struct result_1 xsK{nM6g  
  { %bf+Y7m  
  typedef int result_type; \RN,i]c-g/  
} ; -_=0PW5{  
MLg<YL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pT]M]/y/:  
L(!4e  
template < typename T > iO=xx|d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fr'M)ox1  
  { s vn[c*  
  do )#-27Y  
    { 4GJ1P2  
  act(t); 'B}pIx6k~  
  } tf64<j6  
  while (cd(t)); =jD[A>3I  
  return   0 ; RAR0LKGX  
} cT{iMgdI?  
} ; AoHA+>&U  
5zJkPki  
VlW#_.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Hv%(9)-8  
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。 `NA[zH,w3  
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。 Cpaeo0Oq  
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。 Vzy]N6QT{  
下面就是产生这个functor的类: C%d 4ItB >  
7}bjJR "  
];Whvdnv  
template < typename Actor > JV'd!5P  
class do_while_actor /=Ug}%.  
  { Q0~5h?V'  
Actor act; M<JJQh5  
public : Z+ubc"MVb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Cus=UzL  
m%V+px  
template < typename Cond > ZCPK{Ru QE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bHlG(1uf  
} ; qG"|,bA  
}]vj"!?a  
}@yvw*c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +C7 1".i-  
最后,是那个do_ 7=XQgbY/  
/R#-mY  
}yqRz6=YB  
class do_while_invoker J#*Uf>5NY  
  { lEi,duS)  
public : Fk D  
template < typename Actor > mOwgk7s[ J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const > 7!aZO  
  { _dqjRhu  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qo  
} rh2pVDS  
} do_; IWu^a w  
i]GBu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pH#&B_S6z=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b qB[ vPsI  
最后来说说怎么处理break和continue R7*Jb-;$!  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Wq)'0U;{$  
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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