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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^?(A|krFg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hN$6Kx>{  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^Afq)26D  
|&WeXVH E  
7. 9n  
;|e{J$  
  class filler qYc]Y9fi  
  { jftoqK- p  
public : \k_0wt2x1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :<4:h.gO8  
} ; FW(y#Fmqs  
rVq=,>M9  
T1c2J,+}R  
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: 4A.ZMH  
C,+6g/{  
nJ |O,*`O  
8P.UB{QNe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X6%w6%su5  
v;AMx-_WH  
]W3D4Swq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kxp$Nnk  
'CsD[<  
7F.t>$'  
U8kH'OD  
二. 战前分析 !tBNA  
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。 7 N+;K0  
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 5fPYtVm  
12v5*G[X  
2KMLpO&De  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |5S/h{gq  
  /* --------------------------------------------- */ =XsdR?C  
vector < int *> vp( 10 ); m{Jo'*%8f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nw[DI %Tp  
/* --------------------------------------------- */ RX:wt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LS@[O])$'  
/* --------------------------------------------- */ 9B")/Hz_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IO~d.Ra  
  /* --------------------------------------------- */ K <7#;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \]=qGMwFs  
/* --------------------------------------------- */ ork/:y9*y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |2(z<b&y=  
AYHB?xOpR  
4Waot  
^:W.R7|  
看了之后,我们可以思考一些问题: !/, 6+2Ru  
1._1, _2是什么? +c#:;&Gs  
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。 eYBo*  
2._1 = 1是在做什么? [RG&1~  
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。 a(&!{Y1bt  
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。 De,4r(5  
@=q,,t$r  
e|u|b  
三. 动工 5f2ah4 g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cMOvM0f  
:#v8K;C  
&x19]?D"+  
'{WYho!  
template < typename T > FU/yJy  
class assignment " ,&#9  
  { d)`XG cx{=  
T value; "H\'4'hg  
public : 0o2o]{rM{2  
assignment( const T & v) : value(v) {} `'9Kj9}   
template < typename T2 > @sv==|h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H S/ 1z  
} ; |4//%Ll/  
g9(zJ  
JViglO1\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t] LCe\#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z)Y--`*  
2MwR jh_  
Z#YkAQHv5  
4} uX[~e&  
  class holder #=/eu=  
  { Y, K): ~T  
public : $by-?z((  
template < typename T >  ^! /7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l4u@0;6P  
  { 6+"P$Ed#i  
  return assignment < T > (t); -G&>b D  
} +RS>#zd/=  
} ; Q >[*Y/`I  
R< @o]p  
e:}8|e~T  
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: ?P4@U9i  
-IhFPjQ  
  static holder _1; +%(iGI{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c7T9kV 8hS  
Gb+cT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $,"{g<*k;  
而不用手动写一个函数对象。 3`_jNPV1  
*A}QBZ  
2Cn^<(F^4I  
[C d"@!yA  
四. 问题分析 ^ a%U *>P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V3baEy>=z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (.\GI D+i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6$[7t?u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wJ-G7V,)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rro|P_  
3nv7Uz  
五. 问题1:一致性 k^AI7H  
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?| iK{q_f\"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2f\;#-  
jq(3y|6,  
struct holder CBdS gHA3>  
  { Vt{C80n&N  
  // ! {lcF%  
  template < typename T > = aSHb[hO  
T &   operator ()( const T & r) const epa)ctS9  
  { qQN&uBQ[  
  return (T & )r; eIc~J!?<&V  
} {H s" "/sb  
} ; 7?j$Lwt  
BX$t |t;!m  
这样的话assignment也必须相应改动: Y W_E,A>h  
<$Q\vCR  
template < typename Left, typename Right > M>J8J*  
class assignment Ge$cV}  
  { X&DuX %x0  
Left l; |8}f  
Right r; ie+&@u  
public : *>%34m93  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gxfw!aF~  
template < typename T2 > TN3, \qgV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c.jq?Q k  
} ; VaZ+TE  
s`F v!  
同时,holder的operator=也需要改动: lM Gz"cym  
B' 6^E#9  
template < typename T > eU_|.2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fEc}c.!5  
  { a%f{mP$m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); on(P  
} , M$*c  
%~P]x7%|  
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。 >|SB]'C|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .E!7}O6  
M`\c'|i/  
return l(rhs) = r; '"QC^Joz  
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。 [^ck;4q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !OM9aITv[  
GyJp! xFB  
template < typename Tp > I$0`U;Xd  
class constant_t Mh'QD)28c  
  { wqBGJ   
  const Tp t; LA$uD?YA  
public : 1Lwi?~!LI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0K7]<\)  
template < typename T > zNRoFz.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lqA U5K{wQ  
  { K1uN(T.Ju  
  return t; A@*P4E`xp  
}  w_G/[R3  
} ; G;615p1  
8 W8ahG}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iQ*JU2;7 t  
下面就可以修改holder的operator=了 d+~c$(M)  
vIG8m@-!&;  
template < typename T > n"Ec%n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vq_W zxaG  
  { h *)spwF-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ? Ldw\  
} mU:C{<Z  
g#`(& k  
同时也要修改assignment的operator() qRsPi0;  
Q6Q>b4 .3  
template < typename T2 > (xK=/()}q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rgILOtk[  
现在代码看起来就很一致了。 * b>W  
|Z6rP-  
六. 问题2:链式操作 T :CsYj1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oju/%ieh  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 VY<v?Of i-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 : QSlctW  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 CZE5RzG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `d6 {Tli  
~$#DB@b  
template < typename T > <Sm -Z,|  
struct result_1 s2g}IZfo  
  { ]tH/87qJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y% uUA]c*m  
} ; @Qd6a:-6  
X;sl?8HG!<  
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: `Q1T-H_  
)z3mS2  
template < typename T > oe`o UnN  
struct   ref T2Cdw\  
  { '1ff|c!x9  
typedef T & reference; fMwJwMT8  
} ; 2tC ep  
template < typename T > g]iWD;61  
struct   ref < T &> &bh?jW  
  { /MsXw/],  
typedef T & reference; kJy<vb~   
} ; *La*j3|:  
s \#kqw\x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C2AP   
;z#D%#Ztq  
template < typename T > Um;ReJ8z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sq*R)cZ  
  { U/yYQZ\)  
  return l(t) = r(t); 56u'XMB?  
} ckP&N:tC  
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。 ko im@B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1 dz&J\|E#  
Y%p"RB[  
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 tb AN{pX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !OPK?7   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $q DH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gw!jYnU  
最后的布局是: W6&" .2  
                Add [:a;|t  
              /   \ @`k!7? Sq  
            Divide   5 Ee9u7TFT  
            /   \ s?=f,I  
          _1     3 ,bmiIW%  
似乎一切都解决了?不。 nfy"M),et  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8_U*_I7(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 dSsMa3X[n  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zi2hi9A  
#$K\:V+ 4  
template < typename Right > P`[6IS#\S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #1z}~1-  
Right & rt) const S#!PDg  
  { j!&g:{ e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +;`Cm.Iu  
} /QHvwaW[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o&rejj#  
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。 }pPxN@X  
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。 Kx*;!3-V$  
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。 PPDm*,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。 .pu]21m=  
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? `iv,aQ '  
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: GUmOK=D >  
M^mS#<!y  
template < class Action > 7 -gt V#  
class picker : public Action ;. !AX|v  
  { jFw?Ky2  
public : M ,e_=aq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >8t3a-/  
  // all the operator overloaded DB:Ia5|*i  
} ; i4'?/UPc  
.2!'6;K  
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。 /V46:`V  
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: _R]la&^2F\  
_(<[!c!@0  
template < typename Right > xlqRW"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u` `FD  
  { "^zxq5u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >\^:xx Tf  
} P et0yH  
_4owxYSDke  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <2diO=  
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。 fph*|T&R  
epW;]> l  
template < typename T >   struct picker_maker -2K`:}\y&  
  { 9w}A7('  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8D)*~C'85E  
} ; 6Ei>VcN4a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $?(fiFC  
  { IBQmm(+v  
typedef picker < T > result; Ts|&_|  
} ; syv6" 2Z'B  
Xko[Z;4v8'  
下面总的结构就有了: dW,$yH_  
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。 opjrU$<]N  
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。 p/cVQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 op"RrZAZBT  
至此链式操作完美实现。 6@ET3v  
v#(wc +[  
jToA"udW/  
七. 问题3 (lwkg8WC  
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。 -1:yqF.x  
$vTU|o>|  
template < typename T1, typename T2 > 1}QU\N(t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 ;4TA}'H  
  { bMxzJRrNg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B+*F?k[  
} /"~CWNa  
U:#9!J?41  
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: mUm9[X~'  
^WVH z;  
template < typename T1, typename T2 > $0AN5 |`g\  
struct result_2 i 0L)hkV  
  { ;I:jd")  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ljlQ9wb[s  
} ; Cc]t*;nU_  
g.s~Ph-G  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 06]J]  
这个差事就留给了holder自己。 S)n ~^q  
    My5h;N@C  
x!tCK47Yq  
template < int Order > zo7Hm]W`  
class holder; )4D |sN  
template <> AHIk7[w  
class holder < 1 > ,-vbR&  
  { ZxwI< T:&  
public : +'N?`l6<  
template < typename T > 8qrE<RHU@  
  struct result_1 i?A4uyYwS  
  { ]}w ~fjq  
  typedef T & result; 3!Gnc0%c  
} ; bEMD2ABm  
template < typename T1, typename T2 > ?r'rvu'/  
  struct result_2 R}#?A%,*  
  { Wepa;  
  typedef T1 & result; W-<C%9O!  
} ; t1 OnA#]/_  
template < typename T > *<i { Mb Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K`M8[ %S  
  { y7u"a)T  
  return (T & )r; {Ymn_   
} ("}TW-r~  
template < typename T1, typename T2 > }(hx$G^M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2x"&8Bg3  
  { <JuP+\JAm  
  return (T1 & )r1; bf VKf}  
} DKPX_::  
} ; ,*+F*:o(m  
~Z=Q+'Hu0  
template <> Z7V 1e<E  
class holder < 2 > %S. _3`A  
  { ol^OvG:TQ  
public : q$yTG!q*  
template < typename T > kbN2dL  
  struct result_1 ,@;",  
  { ^r?ZrbSbz  
  typedef T & result; }Cvf[H1+  
} ; 7ykpDl^@  
template < typename T1, typename T2 > jav7V"$  
  struct result_2 kOfbO'O9  
  { ]t=m  
  typedef T2 & result; f1rP+l-C<  
} ; X/}kNW!q  
template < typename T > {dH87 nt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u<!8dQ8  
  { 4[44Eku\  
  return (T & )r; 9f\Lon4lX  
} _U?   
template < typename T1, typename T2 > 'P0:1">  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `WboM\u  
  { Rp^k D ,*  
  return (T2 & )r2; Q_$aiE  
} H{x'I@+  
} ; % r`hW \4{  
)>QpR8 G-  
^RAst1q7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fZw/kjx@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p9 <XaJ}   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2-s ,PQno^  
6 6(|3DX  
return l(i, j) = r(i, j); G|H+ ,B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) --6C>iY[&u  
UMILAoR  
  return ( int & )i; bBk_2lg=4)  
  return ( int & )j; y'(( tBWa!  
最后执行i = j; s/"&k  
可见,参数被正确的选择了。 "oz : & #+  
T`mG+"O  
+DmfqKKbd  
6!sC  
!nQ_<  
八. 中期总结 _ I"}3*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v*iD)k:|t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <j,ZAA&5%Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _C2iP[YwQ{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2w_[c.  
HL]8E}e\"  
t6DgWKT6  
K~$A2b95  
hfE5[  
-+?ZJ^A   
九. 简化 OyH>N/  
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。 G8z.JX-7g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F$.h+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: Rsd~t_a1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lHerEv<ja  
  +-*/&|^等 O?L6Ues  
2. 返回引用。 He vZ}.  
  =,各种复合赋值等 a> qB k})  
3. 返回固定类型。 [U'I3x,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v7gs $'Q  
4. 原样返回。 o9\J vJk  
  operator, c|RTP  
5. 返回解引用的类型。 $ha,DlN  
  operator*(单目)  vX1 8 ]  
6. 返回地址。 >!sxX = <  
  operator&(单目) h*d1G9%Q1  
7. 下表访问返回类型。 ~ES6Qw`Oe  
  operator[] ywQ[>itMa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e0;0X7  
  operator<<和operator>> GB,f'Afl  
xs,,)jF(u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 CoZOKRoaH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^%ZbjJ7|j  
IJ\4S  
template < typename Left > ^x2zMB\t  
struct value_return NH9"89]E  
  { " b3-'/ &  
template < typename T > WN#S%G:Q)  
  struct result_1 U/}YpLgdD  
  { 8uAA6h+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =Ot|d #_  
} ; =D;n#n7  
+*uaB  
template < typename T1, typename T2 > 9UDanj P  
  struct result_2 42$ pvw<  
  { Hq$&rNnq\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {$qE>ic  
} ; M/?eDW/  
} ; &~=FX e0S  
_cvA1Q"  
tVQq,_9C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jRiXN %  
#No3}O;"g  
下面我们来剥离functor中的operator() XM1; >#kz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HpP82X xj  
&?g!)O  
return l(t) op r(t) ;P *`v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (yrN-M4~t  
return op l(t) ,="hI:*<  
return op l(t1, t2) /U26IbJ  
return l(t) op ibH!bS{  
return l(t1, t2) op C&|K7Zp0v  
return l(t)[r(t)] H^ 'As;R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a\-AGG{2/X  
[[$dPa9  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {ty)2  
单目: return f(l(t), r(t)); 8+i=u" <  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HK NT. a  
双目: return f(l(t)); bog3=Ig-  
return f(l(t1, t2)); j+9;Rvt2  
下面就是f的实现,以operator/为例 @yM$Et5  
XEegUTs  
struct meta_divide NC%96gfD  
  { D*&#}c,*  
template < typename T1, typename T2 > 4mjlat(d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .8wf {y  
  { .af+h<RG4$  
  return t1 / t2; {8I,uQO  
} )x+P9|  
} ; !He_f-eZ  
[*C%u_h  
这个工作可以让宏来做: |yl,7m/B-G  
fUMjLA|*I<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n:|a;/{I]9  
template < typename T1, typename T2 > \ v%rmfIU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cO$xT;kK  
以后可以直接用 nW)?cQ I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xkCM*5:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GKc?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !9.k%B:  
~R&rQJJeJ  
IaZmN.k*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Q6)?#7<jy  
zLgc j(;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~&?57Sw*m  
class unary_op : public Rettype uK] -m  
  {  zo1T`"Y  
    Left l; et2;{Tb,5  
public : B(WmJ6e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -4[eZ>$A|  
wPEK5=\4Ob  
template < typename T > -AD@wn!wCJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IQ$!y,VJ  
      { +`bnQn]x+  
      return FuncType::execute(l(t)); #W6 6`{>  
    } wz1nV}  
i=L 86Ks  
    template < typename T1, typename T2 > 0C;Js\>3]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \=D+7'3  
      { XHxJzYMc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^vxx]Hji  
    } v4Wq0>o  
} ; :pM)I5MN[  
& #JYh=#  
L pq)TE#  
同样还可以申明一个binary_op S{?l/*Il*_  
m 62Zta  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8nn g^  
class binary_op : public Rettype T ay226  
  { <jh7G  
    Left l; l9C `:g  
Right r; :-O$rm  
public : KTt+}-vP^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >-\^)z  
 Cu5_OJ  
template < typename T > 0J^Z)U>j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dt<MEpbur  
      { A +=#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KAXjvZN1  
    } )sW!s3>S>  
T*mR9 8i  
    template < typename T1, typename T2 > %f'=9pit  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n-2!<`UFX  
      { yZ{N$ch5b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z6}p4  
    } 2*^=)5Gj-h  
} ;  [Rub  
YhNrg?nS  
'zav%}b]L  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 nBd]rak'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  ]Tb?z&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h^_^)P+;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :-#7j} R&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GApvRR+Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]KEE+o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [T4{K &  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %,1TAmJfHa  
下面是修改过的unary_op 8\9W:D@"x  
wh8;:<|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ftcLP  
class unary_op 9mp`LT  
  { p#Po?  
Left l; n:B){'S  
  wEl7mg !  
public : @{{L1[~:0  
B_iaty   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z2@e~&L  
:R +BC2x  
template < typename T > ~:k r;n2  
  struct result_1 ^wc:qll  
  { ^!C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  6W  
} ; aCH;l~+U  
KPDJ$,:  
template < typename T1, typename T2 > ?7TmAll<.s  
  struct result_2 r_+!3   
  { hrD2 -S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~3Pp}eO~V  
} ; j@#RfVx  
cUP1Uolvn  
template < typename T1, typename T2 > N-b'O`C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9{ge U9&Z  
  { T%9t8?I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8+7*> FD)1  
} (e~9T MY  
pg!oi?Jn  
template < typename T > ~N}Zr$D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :-U& _%#w  
  { }@jJv||  
  return OpClass::execute(lt(t)); |:4W5>sfg  
} 4 ;)t\9cy_  
_g9j_ x:=  
} ; DF-PBVfpu  
As5l36  
0FH.=   
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-H:5E 4Y  
好啦,现在才真正完美了。 <\uDtbK  
现在在picker里面就可以这么添加了: p ^TCr<=  
Q(Q?L5  
template < typename Right > =aQlT*n%3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m5] a  
  { eHKb`K7C.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7!(/7U6rP  
} q9VBK(,X  
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。 Isvb;VT9L  
.}eM"Kv  
= =Q*|L-g  
})kx#_o]'d  
1#;^ Z3  
十. bind x $[_Hix  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &}C-W* f,Z  
先来分析一下一段例子 F4"bMN  
@].!}tz  
^?\|2H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *81/q8Az  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sfc,F8$&N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )MTf  
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。 B<Cg_C  
我们来写个简单的。 kef% 5B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7I]?:%8 h  
对于函数对象类的版本: @q># ]8  
%[~g84@  
template < typename Func > hMvJNI6O  
struct functor_trait wL]#]DiE  
  { c68y\  
typedef typename Func::result_type result_type; :yi} CM4  
} ; ,Csjb1  
对于无参数函数的版本: _akjgwu  
?UIW&*h}  
template < typename Ret > 2u5\tp?8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w@6y.v1I{  
  { $\1M"a}F  
typedef Ret result_type; XhWo~zh"  
} ; )a'`  
对于单参数函数的版本: cH:&S=>h  
p/7'r  
template < typename Ret, typename V1 > UH+#Nel+!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sd.Km a  
  { o /1+ }f  
typedef Ret result_type; *V+,X  
} ; |yp^T  
对于双参数函数的版本: (]&B' 1b  
(Jj xrZ+L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  4m=0e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;.=0""-IF  
  { ^'Rs`e  
typedef Ret result_type; s`[V{1m,  
} ; 08k  
等等。。。 y@2"[fo3~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vo)W ziHh  
{-]K!tWda  
template < typename Func > Y$)y:.2#  
struct func_return aCIz(3^  
  { \`2EfYJ{  
template < typename T > EKN<KnU%  
  struct result_1 b KDD29  
  { ~q/~ u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I3sfOU  
} ; tux`-F  
z^4+U n  
template < typename T1, typename T2 > 1~2+w]-kU  
  struct result_2 #}~?8/h!  
  { a0B%x!y^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hv:~)h$  
} ; W>&*.3{v  
} ; K9VP@[zbJ  
yiH;fK+x  
v/$<#2|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 86?~N  
i*&b@.7N  
template < typename Func, typename aPicker > 7`)RB hGB  
class binder_1 ,qV7$u  
  { R{aqn0M  
Func fn; zJUT<%[U  
aPicker pk; hM="9] i.  
public : :iQJ9Hdz  
1sJz`+\  
template < typename T > V;)+v#4{  
  struct result_1 M-+!z5 q~d  
  { W4(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P9S)7&+DL  
} ; !Bg^-F:N  
&H}Xk!q5b^  
template < typename T1, typename T2 > .+u r+" i  
  struct result_2 [ {vX*q 3B  
  { M A%g-}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6~?yn-Z  
} ; m?4HVv  
fmLDufx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ex L7 ]3r  
v=&xiwz}  
template < typename T > /%{CJ0Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#0#1k<Dm  
  { ! 8Ro5),  
  return fn(pk(t)); C9FAX$$^(Y  
} Go]y{9+(7  
template < typename T1, typename T2 > oJE<}~_k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AnZy o a  
  { ye}86{l  
  return fn(pk(t1, t2)); v!n|X7  
} QMDkkNK  
} ; 2J3y 1  
=dWq B&  
M3JV^{O/DV  
一目了然不是么? k@>(sXs  
最后实现bind "0z4mQ}>N  
2@N-#x '  
z'gJy  
template < typename Func, typename aPicker > HA&hu /mw_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &=In  
  { UZ:z|a3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kz]\o"K  
} 3_{rXtT)'  
7Fzr\&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Cw5 B p9  
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。 .^ba*qb`{  
yi-0CHo  
十一. phoenix oGt2n:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M%$- c3x  
}Cb-7/  
for_each(v.begin(), v.end(), h`p=~u +  
( ? Z2`f6;W4  
do_ <:StZ{o;  
[ Z:,`hW*A6  
  cout << _1 <<   " , " *A0d0M]cg  
] |h.@Xy  
.while_( -- _1), C+Wa(K  
cout << var( " \n " ) 6_;n bqY&  
) v++&%  
); fzN?X=  
1V,DcolRY  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =W gzj|Kr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2LCOB&-Ww  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z6Nz)$!_i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .W\x{h  
<Iil*\SC  
{!1RlW  
template < typename Cond, typename Actor > j:HIcCp  
class do_while r\C"Fx^  
  { A^\g]rmK  
Cond cd; ~L_1&q^4!i  
Actor act; ]r\!Z <<(  
public : wF*9%K'E  
template < typename T > {=MRJg!U  
  struct result_1 #9HX"<5  
  { 4(`U]dNcs  
  typedef int result_type; n8z++ T&  
} ; L=I;0Ip9y  
IJ7wUZp"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CFu^i|7o  
H=mFc@fh  
template < typename T > _C,9c7K4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A,?6|g`q'  
  { l.BiE<&  
  do xO4""/ n  
    { xiqeKoAD  
  act(t); "z-tL  
  } MieO1l  
  while (cd(t)); m;ju@5X  
  return   0 ; V \/Qik{h  
} 7ab'q&Y[  
} ; 00yWk_w  
f @Vd'k<  
eZ 7Atuv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @c).&7  
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。 XI,=W  
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。 vTC{  
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。 S.pXo'}  
下面就是产生这个functor的类: .Y^pDR12  
b)r;a5"<5  
  Xi w  
template < typename Actor > Ydyz-  
class do_while_actor #L&/o9|  
  { xxld.j6  
Actor act; g@Rs.Zq  
public : 35:RsL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} apnpy\in  
[I7=]X  
template < typename Cond > d<w]>T5VW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LXTtV0F  
} ; VH vL:z  
&}\{qFD;  
e7plL^^`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n$E$@  
最后,是那个do_ N1" bH~  
5f2=`C0_  
'lOQb)  
class do_while_invoker cg9*+]rc  
  { $9u:Ox 2  
public : Fl}!3k>c  
template < typename Actor > Y' 5X4Ks|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tTh4L8fO  
  { 9Q\RCl_1  
  return do_while_actor < Actor > (act); d<E2=WVB6  
} IYa(B+nB)  
} do_; ,k(B>O~o  
X1BqN+=@9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mP?}h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C 'S_M@I=  
最后来说说怎么处理break和continue $x#qv1  
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。  `YO&  
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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