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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ky[bX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i>Z|6 5  
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, [ 8F \;  
LkJ$aW/  
T&1-eq>l  
{q&@nm40  
  class filler 2#z=z d  
  { Qm.z@DwFM{  
public : ;W7hc!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >j50 ;</  
} ; 7$(_j<o`  
'FShNY5  
t|;%DA)fjw  
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: XVQL.A7  
?^LG hdR  
YF}9k  
b/}'Vf[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a(8>n Z,V  
$brKl8P  
9v~1We;{$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bj@x$v#/^  
Bu7A{DRf  
%6AYCN?Ih  
UhsO\9}qH  
二. 战前分析 7dSh3f!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (E!%v`_0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 W`#gpi)7N  
xME(B@j  
mR"uhm}q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); It%T7 X#  
  /* --------------------------------------------- */ o;3j:# 3 |  
vector < int *> vp( 10 ); -NAmu97V}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); " Wp   
/* --------------------------------------------- */ <O;&qT*b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }dy9I H  
/* --------------------------------------------- */ A?e,U,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "?$L'!bM@  
  /* --------------------------------------------- */ A&N$tH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !q!"UMiG  
/* --------------------------------------------- */ ucw`;<d8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7g-Dfg.w  
4Mk8Cpz  
Y|mW.  
1{^CfamF  
看了之后,我们可以思考一些问题: [!W5}=^H  
1._1, _2是什么? y'^F,WTM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 neF8V"-u&  
2._1 = 1是在做什么? LyIKP$t  
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。 -:MmSeG7gO  
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。 WPIZi[hBs  
5i6VZv  
UL&} s_  
三. 动工 > 84e`aGE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4 bn t=5]  
*t^eNUA  
NN^QUB  
\UOm]z  
template < typename T > j(sLK &  
class assignment W;qP=DK2  
  { C?/r;  
T value; 8+ov(B;(  
public : 22z1g(; @  
assignment( const T & v) : value(v) {} DacN {r"3  
template < typename T2 > >E, Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YV-j/U{&  
} ; 1DUb [W8  
q]K'p,'  
"rsSW 3_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sMP:sCRC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #00D?nC  
^ESUMXb  
K!p,x;YX  
R }1W  
  class holder . @@an;C  
  { +,z) #  
public : $%=G[/i'  
template < typename T > / $_M@>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tj[c#@[B  
  { u\f3qc,]F  
  return assignment < T > (t); B_hPcmB  
} mg`j[<wp  
} ; tU{\ev$x  
8fh4%#,C%  
B[CA 5Ry  
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: 44~hw:   
zZ: xEc  
  static holder _1; U9 bWU'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 33 : @*  
ypl G18  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p-xd k|'[  
而不用手动写一个函数对象。 D^|9/qm$  
w//omF'`  
yPoSJzC=[  
gGEIK0\{  
四. 问题分析 eeW`JG-E  
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。 uaaf9SL?  
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。 Yk'm?p#~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ywO mQcZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QjJfE<h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z5$fE7ba+  
*}w+ 68eO  
五. 问题1:一致性 Lc|{aN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| P 6.!3%y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TcJ$[  
&qKig kLd  
struct holder RU|X*3";T  
  { t+O e)Ns  
  // ,:UX<6l R  
  template < typename T > q_sEw~~@!  
T &   operator ()( const T & r) const i$C-)d]  
  { Z/g]o#  
  return (T & )r; >?I/;R.-  
} 5$%XvM  
} ; :b@igZ<  
0q#"clw  
这样的话assignment也必须相应改动: n1,S_Hs  
^s-25 6iI  
template < typename Left, typename Right > JhP\u3 QE  
class assignment 0e16Ow6\!1  
  { 8vSIf+  
Left l; hF>u)%J/S  
Right r; Juu+vMn1  
public : 2"X~ju  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} id?E)Jy  
template < typename T2 > OhFW*v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "(f`U.  
} ; 8{ gXToK  
N 9LgU)-Jt  
同时,holder的operator=也需要改动: uokc :D  
4x=(Zw_X  
template < typename T > ~KPv7WfG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X#`dWNrN  
  { C?o6(p"b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )+EN$*H  
} |>+uw|LtZ  
)%F5t&lum  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 sJU`u'w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A gWPa.'3  
`5l01nOxJ  
return l(rhs) = r; g`[$Xi R  
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。 R\O.e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x+7*ADKb  
p$XKlg&  
template < typename Tp > a <wL#Id  
class constant_t {v,)G)obWw  
  { -c+]Wm"\  
  const Tp t; *yez:qnx  
public : 9]7u _  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h/m6)m.D  
template < typename T > 5k$vlC#[H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WU)Ss`s \  
  { gKi{Y1  
  return t; JN(-.8<  
}  uMd. j$$  
} ; BJy;-(JP  
pj8azFZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g7n "  
下面就可以修改holder的operator=了 ?fK1  
E!mmLVa9  
template < typename T > qZ+H5AG2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !Zjq9{t\"  
  { D*2\{W/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gu;OV LR|  
} ;;#`#v  
tj5giQ3DG)  
同时也要修改assignment的operator() z7T0u.4Ss  
r,NgG!zq<  
template < typename T2 > 6N" l{!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~x]9SXD%  
现在代码看起来就很一致了。 Dl,`\b@Fw3  
D$q'FZH  
六. 问题2:链式操作 RN9;kB)c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :L:&t,X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 fY W|p<Q0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4XJiIa?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <]d LX}C)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E=w3=\JP  
nc?B6IV  
template < typename T > z]@6fM[  
struct result_1 c$h9/H=~  
  { h"W8N+e\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &JhX +'U  
} ; -t-tn22  
\?lz&<  
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: 5v _P Oq  
1[PMDS_X  
template < typename T > 'jfRt-_-  
struct   ref A)NkT`<)  
  { 2`bdrRD0  
typedef T & reference; (K<9h L+X  
} ; f.xA_Y>  
template < typename T > 8dO?K*J,H'  
struct   ref < T &> 0.;}]v  
  { ;[ 'a  
typedef T & reference; MesRa(  
} ; ,o#kRWRG  
|i7a@'0)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8%:]W^  
))T>jh   
template < typename T >  .\:J~(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  $xgBKD  
  { \'v(Xp6  
  return l(t) = r(t); ^@6q  
} PK2~fJB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 QP(BZJC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (z7+|JE.  
nJFg^s 1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 B[o`k]]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kOrl\_!z3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !0}\&<8/m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T.:+3:8|F  
最后的布局是: B80aw>M  
                Add e %O0hE  
              /   \ k$i'v:c|:i  
            Divide   5 WF2-$`x  
            /   \ rf K8q'@  
          _1     3 dcfe_EuT  
似乎一切都解决了?不。 nsuX*C7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xge7r3i  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #JW+~FU`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nE W31 8  
|U' I/A  
template < typename Right > svhI3"r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kxB.,'  
Right & rt) const [iS$JG-  
  { p Pro }@@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5/0j}_pP  
} 1DJekiWf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (p)!Mq "^  
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。 sM2MLh'D  
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。 b/("Y.r=  
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。 6W2hr2Zy9  
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。 =H`Q~ Xx  
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? ml!5:r>  
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: <[~,uR7  
S?0$?w?  
template < class Action > l.=p8-/$'7  
class picker : public Action ,. EBOUW^  
  { gFN 9jM  
public : uaPx"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^TdZ*($5  
  // all the operator overloaded ~N0 sJ%  
} ; V!/:53  
z8_XX$Mnt  
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。 KOSM]c\H  
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: >{zk qvsQ&  
x!< yT?A  
template < typename Right > |V,<+BEi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *f+: <=i  
  { mEAXM 1J|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @x&P9M0g  
} E,[xUz"  
J$ut_N):N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *ZCn8m:-+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 I:j3sy  
~mz%E  
template < typename T >   struct picker_maker @mQ:7-,~  
  { /F/;G*n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S~OhtHwK  
} ; E /<lGm:.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3R$Z[D-  
  { p s|)cW3`  
typedef picker < T > result; kGYTl,A{  
} ; tln37vq  
.?W5{U  
下面总的结构就有了: @z`@f"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。 JK_OZ  
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。 ))h6~1`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xyh.N)  
至此链式操作完美实现。 Q / x8 #X  
~aK?cP  
qt e>r  
七. 问题3 )X+mV  
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。 [5d2D,)  
 a*dQ _  
template < typename T1, typename T2 > oMH.u^b]fT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uZjC c M  
  { c,\i"=!$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z_|oCT!6  
} 5z$,6T  
i'/m4 !>h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?)4?V\$  
y(jg#7)  
template < typename T1, typename T2 > ^ZRYRA  
struct result_2 W6c]-pc  
  { ]2SI!Ai7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /B3R1kNf|  
} ; ^C)n$L>C0  
a}yXC<}$  
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? g=@_Z"  
这个差事就留给了holder自己。 >pL2*O^{9  
    q>!L6h5]t  
lEjwgk {  
template < int Order > /! ajsn  
class holder; F'RUel_%  
template <> z`@^5_  
class holder < 1 > 7E$&2U^Js  
  { iP@6hG`:  
public : iPG0o %  
template < typename T > hf6f.Z  
  struct result_1 )$%Z:  
  { $D1w5o-  
  typedef T & result; RBKOM$7  
} ; :*514N  
template < typename T1, typename T2 > xb2?lL]  
  struct result_2 tl yJmdl  
  { El_Qk[X|A  
  typedef T1 & result; [IZM.r`Z  
} ; x[_=#8~.1x  
template < typename T > 8,T4lb<<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IIFMYl gF  
  { Y,S\2or$  
  return (T & )r; )=pD%$iq  
} M)-6T{[IT  
template < typename T1, typename T2 > \ gwXH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &n2e  
  { + xv!$gJEj  
  return (T1 & )r1; z`Wt%tL(  
} :fcM:w&  
} ; dIwe g=x  
t:~t@4j}  
template <> UKd'+R]  
class holder < 2 > 2.uA|~qH  
  { 1 k8x%5p  
public : Pz_Oe,{.I  
template < typename T > /lhz],w  
  struct result_1 }Rvm &?~O  
  { sfT+i;p  
  typedef T & result; ,:n| ?7  
} ; j-@kW'K  
template < typename T1, typename T2 > +>^7vq-\'  
  struct result_2 ]w).8=I  
  { <z+:j!~  
  typedef T2 & result;  %V G/  
} ; b]Kk2S/  
template < typename T > `bI)<B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `1` f*d v  
  { <Cpp?DW_  
  return (T & )r; rt7<Q47QE  
} Z [Xa%~5>5  
template < typename T1, typename T2 > `NRH9l>B7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ` m@U!X  
  { : 9!%ZD  
  return (T2 & )r2; "bQ[CD  
} jF"YTr6  
} ; >cMd\%^t  
j|fd-<ng  
le)DgIT>=  
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> >。 8ip7^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .Ce8L&cU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OWjJxORB  
. v)mZp  
return l(i, j) = r(i, j); 0BPMmk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IakKi4(  
`g ''rfk}  
  return ( int & )i; 9<E g}Ic  
  return ( int & )j; V~MiO.B  
最后执行i = j; rZ1Hf11C  
可见,参数被正确的选择了。 !cW[G/W8  
k_|^kdWJ  
-cF'2Sfr  
~,6b_W p/  
5AeQQU  
八. 中期总结 sd re#@n}  
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: \t4tiCw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z,7R;,qX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +t)n;JHN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kYwb -;  
1$lh"fHU  
1nhtM  
5~ 'Ie<Y_  
*ZSdl 0e  
:\~+#/=:  
九. 简化 ~i;fDQ&!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 zdun,`6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Doq P:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SjEAuRDvUz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |+IZS/W"  
  +-*/&|^等 J'&# mDU  
2. 返回引用。 E4.SF|=x  
  =,各种复合赋值等 Bvjl-$m!v  
3. 返回固定类型。 F51.N{'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C_fY %O  
4. 原样返回。 V,v[y\  
  operator, hIv@i\`  
5. 返回解引用的类型。 ( n{wg(R  
  operator*(单目) pI[ZBoR~  
6. 返回地址。 \kam cA  
  operator&(单目) )U<Y0bZA!  
7. 下表访问返回类型。 )u ?' ;  
  operator[] O%!5<8Xrb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u'A#%}3  
  operator<<和operator>> 9a$56GnW1  
{NM+Oj,~'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )QiQn=Ce  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `em9T oJV  
SF ]@|  
template < typename Left > 1M3% fW  
struct value_return U_yE& 6 T  
  { 7EhN u@5-  
template < typename T > cp Ear  
  struct result_1 ,hxkk`  
  { HG >j5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wmr-}Y!9u%  
} ; {Z;t ^:s#  
F9q8SA#"  
template < typename T1, typename T2 > 7\ SUr9[  
  struct result_2 BZK`O/  
  { 4pz|1Hw7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }A$WO {2  
} ; s Wjy6;  
} ; ({}(qm  
vdoZ&Tu  
@MR?6n*k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !hxIlVd{  
X*oMFQgP  
下面我们来剥离functor中的operator() *DI)?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v`q\6i[-  
XkKC!  
return l(t) op r(t) QvPD8B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wt }9B[  
return op l(t) 5-u=o )>  
return op l(t1, t2) u<ySd?  
return l(t) op eHg3}b2r  
return l(t1, t2) op "](6lB1Oe  
return l(t)[r(t)] 7XrfuG*L$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cvsz%:Vs  
z +2V4s=  
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: f,i5iSYf  
单目: return f(l(t), r(t)); Zc& &[g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >:sUL<p  
双目: return f(l(t)); tS# `.F~y  
return f(l(t1, t2)); 5 +9 Ze9  
下面就是f的实现,以operator/为例 :bU(S<%M  
X+8B!F  
struct meta_divide +~Cy$M CX  
  { F r?z"  
template < typename T1, typename T2 > DmqX"x%P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7iC *Pr  
  { TTNk r`  
  return t1 / t2; 8 }'|]JK  
} E|"=. T  
} ; =H7xD"'%R  
`rY2up#%  
这个工作可以让宏来做: )n7l'}o?+  
)YW<" $s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `RQ#.   
template < typename T1, typename T2 > \ 92W&x'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DLE8+NV8   
以后可以直接用 vy@rQC %9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g{s'GyV8t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 FXKF\1`( H  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "HMP$)d  
G*[P <<je_  
cRvvzX  
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 2R-A@UE2  
$.6K!x{(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ihL/n  
class unary_op : public Rettype 0 5\dl  
  { TrVWv  
    Left l; ~IVd vm7  
public : =x#FbvV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y[ reD  
H!e 3~+)  
template < typename T > &`|:L(+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n ?[/ufl  
      { Zzua17  
      return FuncType::execute(l(t)); &6 -k#r  
    } 4tA_YIv  
Die-@z|Y  
    template < typename T1, typename T2 > $ls[|N:y0l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C@y8.#l  
      { M s9E@E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qgt[~i*  
    } 3{Nbp  
} ; %rQuBi# 1f  
`\>.h  
Lr;(xw\['  
同样还可以申明一个binary_op z~6y+  
z1OFcqm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EfLO5$?rm  
class binary_op : public Rettype td2/9|Q  
  { @=S}=cl  
    Left l; R  
Right r; u?ek|%Ok  
public : I&c ~8Dw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )-rW&"{U  
H14Ic.&  
template < typename T > ~Z/ ^c,[:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Y(]6$uS  
      { PrQ?PvA<L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A?5E2T1L%.  
    } 4S0>-?{  
F7m?xy  
    template < typename T1, typename T2 > ge3sU5iZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >r/rc`Q  
      { XhzGLYb~I`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rn%N&1 Ef  
    } Ko>&)%))$X  
} ; f67NWFX  
4o:hyh   
R$kpiqK  
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 =tTqN+4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2],_^XBvB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p4>$z& _  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #h!*dj"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \/7i-B]G7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  oz'\q0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !M<{E*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) - "*r  
下面是修改过的unary_op B DY}*cX  
>Y 1{rSk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K[\'"HyQ,X  
class unary_op .ujT!{>v/  
  { yj6@7@l>A  
Left l; rI$`9d  
  `pZs T ^G[  
public : %wV>0gQTf  
}H4=HDO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G}@#u9  
j Ib  
template < typename T > DH DZ_t:  
  struct result_1 eg"Gjp- 4=  
  { _zxLwU1(x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ulHn#)  
} ; g_*T?;!.U  
fyz nuUl  
template < typename T1, typename T2 > egR9AEJvz  
  struct result_2 *MN HT`Y^o  
  { a>4uiFiv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2g*J  
} ; I:(m aMc  
NW|f7 ItX  
template < typename T1, typename T2 >  c9''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I0AJY )R  
  { Uv_N x10  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PMsz`  
} 4W4kwU6D  
q"KnLA(  
template < typename T > +,+vkpL-%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a^qNJ?R !  
  { Y-piL8Xc  
  return OpClass::execute(lt(t)); O u>u %  
} _fFU#k:MU  
7x]4`#u  
} ; Sydh2d  
gIWrlIV{9  
mAgF73,3  
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 J`M&{UP  
好啦,现在才真正完美了。 |XYEn7^r  
现在在picker里面就可以这么添加了: eC DIwB28  
8GPIZh'0 h  
template < typename Right > c;f!!3&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z!d7&T}  
  { =+5,B\~q@C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,?UM;^  
} 75!9FqMZ}  
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。 5/",<1  
6[ qA`x#  
1L7{p>;-dO  
C<^YVeG  
D\~zS`}  
十. bind -kz4FS  
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。 {>3\ N0e5  
先来分析一下一段例子 |s7`F%  
)'4P.>!!aQ  
rsn.4P=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (w (  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RhI;;Y#@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 psh^MX)Q  
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。 yZ]:y-1  
我们来写个简单的。 4PLk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,:Jus  
对于函数对象类的版本: %\O#&=$E  
tary6K9K+  
template < typename Func > ,y`CRlr:  
struct functor_trait h<<>3A  
  { u*S=[dq  
typedef typename Func::result_type result_type; qIUfPA=/_  
} ; %A1@&xrbl  
对于无参数函数的版本: R;whW:Tx  
))D:8l@  
template < typename Ret > .D,p@4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g]@ (E  
  { iO /XhSD  
typedef Ret result_type; |LG4=j.l  
} ; k;PAh>8  
对于单参数函数的版本: -Lu)'+  
%m,6}yt  
template < typename Ret, typename V1 > ha@L94Lq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @tohNO>  
  { "|Fy+'5}  
typedef Ret result_type; 0Q,g7K<d  
} ; }uHrto3M  
对于双参数函数的版本: iF5'ygR-Z  
c:S] R"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W+wA_s2&D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zQ?!f#f  
  { ulT8lw='  
typedef Ret result_type; WFR?fDtE  
} ; ^VW PdH/Fe  
等等。。。 UrlM%Jnq1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S0h'50WteJ  
A , CW_  
template < typename Func > bUV >^d  
struct func_return ,)+ o  
  { Jk|Q`h  
template < typename T > A61^[Y,dX_  
  struct result_1 M j-vgn&/  
  { ,H}_%}10  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5IOFSy`  
} ; ~0$NJrUy  
-\ZcOXpMx=  
template < typename T1, typename T2 > 5*PYT=p}  
  struct result_2 `0H g y=  
  { c$ S{^IQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cEW0;\$  
} ; Ng><n}  
} ; h2z_,`iS7  
dG QG!l+>  
8 a!Rb-Q:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,jA)wJ  
R2etB*k6[  
template < typename Func, typename aPicker > k 4/D8(OXw  
class binder_1 0tIS Xu-  
  { d\MLOXnLq;  
Func fn; ` 8W*  
aPicker pk; lPH%Do>K  
public : 2Y}?P+:%>  
lN,/3\B  
template < typename T > H|ozDA  
  struct result_1 rrg96WD  
  {  $p!yhn7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xX3'bsN  
} ; ^ PI5L  
~vLW.:  
template < typename T1, typename T2 > gM>t0)mGK  
  struct result_2 L!/\8-&$P  
  { ERwHLA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V^y^ ;0I}[  
} ; ')a(.f  
5vo.[^ty  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j.a`N2]WE  
hPq%L c  
template < typename T > YDC mI@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hLJM%on  
  { _AV1WS;^^8  
  return fn(pk(t)); 4?N8R$  
} }'r[m5T  
template < typename T1, typename T2 > !-s!f&_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1'4o3  
  { pZ`|iLNl-  
  return fn(pk(t1, t2)); jF`BjxrG  
} FYs)M O  
} ; umz;F  
xw{-9k-~  
A5,t+8`aci  
一目了然不是么? *5tO0_L  
最后实现bind \tx bhWN  
%h1N3\y9i(  
yx V:!gl  
template < typename Func, typename aPicker > IUR<.Y`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t+oJV+@  
  { &`b "a!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <Q|d&vDVfV  
} +q6ydb,  
imQUR C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I H$0)g;s  
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。 b~dIk5>O  
yH][(o=2  
十一. phoenix AM=z`0so  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kq\)MQ"/X  
.CP& bJP%  
for_each(v.begin(), v.end(), "CiTa>x  
( ]weoTn:  
do_ NvM*h%ChM  
[ .ROznCe}  
  cout << _1 <<   " , " v}WR+)uFQ  
] :Hxv6  
.while_( -- _1), .^J2.>.  
cout << var( " \n " ) MX>[^}n  
) `1:{0p2q  
); *<1r3!  
04r$>#E  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: L(GjZAP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j*xV!DqC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `y#UJYXQE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3D?s L!W  
%s19KGpA  
Bc3:}+l  
template < typename Cond, typename Actor > oyo(1 >  
class do_while [qsEUc+Z.'  
  { o\vBOp?hj  
Cond cd; \EseGgd21  
Actor act; ETs>`#`6o  
public : r$)w7Gk<  
template < typename T > ">?vir^  
  struct result_1 <\?wAjc,  
  { h gJ[LU|>  
  typedef int result_type; 6(P M'@i  
} ; 0'nikLaKy  
tHLrhH<w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &/,|+U[  
;c$J=h]  
template < typename T > .k,YlFvj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CdL< *AH  
  { 0527Wj  
  do |Ph3#^rM?  
    { "`N-*;*W  
  act(t); 2wF8 P)  
  } vv26I  
  while (cd(t)); "Ks,kSEzu  
  return   0 ; :1Sl"?xU  
} {k rswh3  
} ; ;# Q%j%J  
3_A *$  
hMtf.3S7c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s+>:,U<A  
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。 n]he-NHP  
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。 L5MzLE&~  
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。 sVex (X  
下面就是产生这个functor的类: b86}% FM  
k{t`|BnPKB  
7g_]mG [6  
template < typename Actor > 'uy/o)L  
class do_while_actor nB .G  
  { [=~pe|8:  
Actor act; o6$4/I  
public : sH\5/'?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o.I6ulY8  
l&?ii68/  
template < typename Cond > 7`u$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hpU2  
} ; 2;w*oop,O  
5h;+Ky!I  
~Jf{4*>y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gCyW Vp  
最后,是那个do_ {T].]7Z  
D= 7c(  
>t7x>_~   
class do_while_invoker $ tl\UH7%2  
  { F:aILx  
public :  W%\C_  
template < typename Actor > r7qh>JrO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3do)Vg4  
  { IsR!'%Pu  
  return do_while_actor < Actor > (act); !W?gR.0$=  
} Kv~U6_=1O  
} do_; _o8 ?E&d  
o=1X^,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /&4U6a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X]y)qV)a[c  
最后来说说怎么处理break和continue 7B?c{  
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。 Pi|o`d  
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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