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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S 1Ji\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J _|>rfW  
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, zgpPu4t  
 -gS/  
]}0+7Q  
/ dn]`Ge)  
  class filler R91u6r#  
  { 3^ &pb  
public : t;ga>^NA"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RzSN,bL R  
} ; p7O4CP>9[  
bL7mlh  
/%N~$ &wW  
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: XlNB9\"5  
s*}d`"YvH  
?at~il$z'  
PsD]gN5"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R ?\8SdJ  
Un[#zh<4  
&jPsdv h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gzdgnF2  
r>q`# ~  
8i"{GGVC  
J.`.lQ$z  
二. 战前分析 *XzUqK  
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。 u09OnP\  
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 ~JT{!wcE}o  
eS Fmx  
;6)|'3.B9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CnA*o 8w  
  /* --------------------------------------------- */ z KWi9  
vector < int *> vp( 10 ); XJOo.Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); anV)$PT=  
/* --------------------------------------------- */ !8s:3]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); khu,P[3>  
/* --------------------------------------------- */ CGg6nCB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D{z=)'/F  
  /* --------------------------------------------- */ gf@'d.W}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aA yFu_  
/* --------------------------------------------- */ ->#7_W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &k{@:z  
AU$5"kBE  
h/w- &7t  
42Ffx?Qmv  
看了之后,我们可以思考一些问题: hQ8{ A7  
1._1, _2是什么? >\p}UPx  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 KJkcmF}Q  
2._1 = 1是在做什么? @',;/j80  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 da^9Fb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 < ?nr"V  
/iQ>he~fy  
yq,5M1vR  
三. 动工 SO&;]YO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EX5kF  
?%0i,p@<  
Q Y fS-  
" 7 4L  
template < typename T > ]V]o%onW  
class assignment ,^,J[F  
  { bU,& |K/  
T value; BPOWo8TqD^  
public : ) D`_V.,W  
assignment( const T & v) : value(v) {} BZ T%+s;u9  
template < typename T2 > &boBu^,94  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q.X-2jjpx:  
} ; (6+0U1[Iz  
Ek. j@79  
RGKJO_*J2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5LK>n-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]- `{kX  
\%VoX` B  
g?+P&FL#I  
.lnD]Q  
  class holder O&0R ~<n  
  { 3G&1. 8  
public : Ywr{/  
template < typename T > C|JWom\J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y+7v~/K=  
  { Q'Tn+}B&  
  return assignment < T > (t); d$Xvax,C  
} U\z+{]<<  
} ; ?0<3"2Db~  
 t|DYz#]  
=w5w=qB  
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: rYqvG  
zBR]bk\  
  static holder _1; *]=)mM#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _B[(/wY  
7> QtO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 32Z4&~ I  
而不用手动写一个函数对象。 ~!OjdE!u  
U#P#YpD;==  
"8X+F%  
ij),DbWd  
四. 问题分析 G#*;3X$  
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。 ro{MD s  
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。  x1et,&,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v]!7=>/2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G# C)]4[n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hU{%x#8}lK  
U|QDV16f  
五. 问题1:一致性 |g{AD`  
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?| '37b[~k4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :[&X*bw[  
"8I4]'  
struct holder T_dd7Ym'8  
  { 8K/lpqw  
  // D. e*IP1R  
  template < typename T > ZjK~s)RC  
T &   operator ()( const T & r) const 90!Ib~7zH  
  { +A3 H#'  
  return (T & )r; a*8}~p,  
} ;F Bc^*q  
} ; |"< I\Vs:  
!|/fVWH  
这样的话assignment也必须相应改动: uI[*uAR  
)em.KbsPPF  
template < typename Left, typename Right > Z0=OR^HjA  
class assignment -iHhpD9"X  
  { T_-MSXhA  
Left l; IY&a!  
Right r; d w|0K+-PH  
public : "gz;Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JNz0!wi  
template < typename T2 >  df'g},_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P.:T zk6  
} ; 6>I.*Qt \l  
:Mk}Suf&H  
同时,holder的operator=也需要改动: NsHveOK1.  
QFYy$T+W  
template < typename T > AngwBZ@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ._Xtb,p{  
  { Xn=fLb(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K;l'IN"N  
} c"ztrKQQ  
'Ap 5Aq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nmGHJb,$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a5M>1&j/eC  
<GN?J.B  
return l(rhs) = r; Vvj]2V3  
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。 8rYK~Sz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }t'^Au`X  
fL;p^t u3  
template < typename Tp > h~p}08  
class constant_t jHCKV  
  {  |_ *$+  
  const Tp t; Fe .*O`  
public :  P+0xi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pg)g&ifKl  
template < typename T > s_LSs yqo  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >``GDjcJ  
  { ,GIqRT4K  
  return t; YP,PJnJU8  
} ]r6bJ 2  
} ; Bl];^W^P  
mtHz6+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $@)d9u cd  
下面就可以修改holder的operator=了 HV.7IyBA^  
#8jd,I% L  
template < typename T > 3)a29uc:U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ltR^IiA}  
  { (SK5pU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]w>fnew  
} FF/R_xnx  
E,@UM$alP  
同时也要修改assignment的operator() ZZ*k3Ce  
[B`P]}gL:  
template < typename T2 > ~x:] ch|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -; $/<  
现在代码看起来就很一致了。 =1 \wZuK#  
AtDrQ<>y'  
六. 问题2:链式操作 $lA,{Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )g _zPt  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^E17_9?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,IE0+!I  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 di2=P)3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /g''-yT7#  
>iN%Uz  
template < typename T > H~]o]uAi"  
struct result_1 GN c|)$  
  { ,0]28 D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z_@zMLs  
} ; FaE orQ  
o q)"1  
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: V&v~kzLr+  
W2qQKv  
template < typename T > wlg#c6#q  
struct   ref QL18MbfqP  
  { )fc"])&8  
typedef T & reference; yW?%c#9D  
} ; bU`yymf{L  
template < typename T > {+9\o ~  
struct   ref < T &> Tpx,41(k  
  { 98'XSL|  
typedef T & reference; #/<Y!qV&  
} ; 4 GW[GT  
}Xv1KX'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1iL xXd  
a&Du5(r;!  
template < typename T > XF$]KA L0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T k&9Klo  
  { C&N4<2b  
  return l(t) = r(t); s,H(m8#>  
} C)p<M H<  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %5?-g[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B Rj KV  
4^_Au^8R(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d ovwB`5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^l&4UnLlc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XYF~Q9~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VQMd[/  
最后的布局是: |o=ST  
                Add 6F/ OlK<  
              /   \ jYID44$  
            Divide   5 yc=#Jn?S  
            /   \ bI6wE'h  
          _1     3 <SdJM1%Qo  
似乎一切都解决了?不。 +{!t~BW  
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。 c G!2Iy~lA  
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。 =2]rA  
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: VQjFEJ  
#'J7Wy  
template < typename Right > C+m^Z[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f?^Oy!1]  
Right & rt) const y"p-8RVk{  
  { B\ >}X_\4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l'". }6S  
} 42wC."A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  >E ;o"  
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。 edk9Qd9  
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。 8;f<qu|w  
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。 PG[O?l  
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。 {)9HS~e T  
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? N<"6=z@w+  
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: RdvTtXg  
6ri?y=-c  
template < class Action > c&?a ,fpb  
class picker : public Action m3Z}eC8LK  
  { r9a!,^}F  
public : &t|V:_?/x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AYu'ptDNr  
  // all the operator overloaded !2U7gVt"*  
} ; Mth`s{sATa  
;6 6_G Sjz  
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。 }rA+W-7  
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: Z6([/n  
wp*&&0O!  
template < typename Right > 9iddanQA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7a]Zws  
  { V -4*nV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EJ;0ypbG  
} n.6 0$kR`  
r2F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3et2\wOX1x  
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。 V&j.>Y  
C\^<v&  
template < typename T >   struct picker_maker Dw/Gha/  
  { \R>5F\ 0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Vt)\[Tl~  
} ; 2{]S_. zV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b|8>eY  
  { ,#jhKnk2e  
typedef picker < T > result; y_4krY|Zx  
} ; #JR,C -w  
&c?hJ8"  
下面总的结构就有了: vWi. []  
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。 Z0 IxYEp  
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。 vV\F^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -,fa{yt-  
至此链式操作完美实现。 5az 4NT  
7}tZ?vD  
t6g)3F7T  
七. 问题3 w H_n$w  
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。 iraRB~  
ZDkD%SCy  
template < typename T1, typename T2 > rE{Xo:Cf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CVSsB:H6e  
  { s@)"IdSA(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BXK::M+  
} Ril21o! j  
&Wz`>qYL*  
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: @wdB%  
qzlMn)e  
template < typename T1, typename T2 > $sL|'ZMbS  
struct result_2 q>|[JJ*6_N  
  { ZH$sMh<xg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZOrTbik  
} ; )lDIzLp  
L^ #<HQ  
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?  kulQR>u  
这个差事就留给了holder自己。 Y:"v=EhB  
    ]D) 'I`  
_z(5e  
template < int Order > Ad`[Rt']kI  
class holder; w^'?4M!  
template <> .xLF}{u  
class holder < 1 > ,7fc41O3V  
  { '=K of1  
public : (&P0la 1  
template < typename T > gR-Qj  
  struct result_1 [#>$k 6F*  
  { 'Elj"Iiu  
  typedef T & result; `l gjw=  
} ; )_c=mT  
template < typename T1, typename T2 > EB29vHAt~  
  struct result_2 Z?~d']XD  
  { e:GgA  
  typedef T1 & result; ^`jZKh8)h  
} ; ;&W;  
template < typename T > fr'huvc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hr<C2p^a  
  { -wf RR>)d  
  return (T & )r; @( n^S?(  
} 16[-3cJ T  
template < typename T1, typename T2 > `Ge+(1x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^QXw[th!d  
  { zOiY0`=  
  return (T1 & )r1; /\-2l+y>J  
} ;la#Vf:]  
} ; N,/BudF o  
L'\/)!cEd  
template <> 8R)D! 7[l  
class holder < 2 > 2i7i\?<.  
  { s?@)a,C%k  
public : <nb3~z1  
template < typename T > $p0 /6c  
  struct result_1 DD@)z0W  
  { FV^4   
  typedef T & result; aucZJjH  
} ; S[L#M;n  
template < typename T1, typename T2 > %CxEZPe$  
  struct result_2 sMz^!RX@  
  { ?}=-eJ(7e  
  typedef T2 & result; dDqr B-G  
} ; *1Ut}  
template < typename T > CCW%G,$U9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )@<HCRQ'q  
  { b@2Cl l#  
  return (T & )r; &PRx,G5  
} F%PwIB~cy  
template < typename T1, typename T2 > 0HHui7Yy>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .B 85!lCF  
  { P>{US1t  
  return (T2 & )r2; 42V,PH6o  
} X/E7o92\  
} ; && DD  
3qAwBVWa  
m1hW<  
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> >。 u( 1J=h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2<[ eD`u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SLJ&{`"7  
9@#h}E1$  
return l(i, j) = r(i, j); S(>@:`=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) })o~E  
q:Y6fbt<7  
  return ( int & )i; CYPazOfj  
  return ( int & )j; (2 T#/$  
最后执行i = j; +9CEC1-l  
可见,参数被正确的选择了。 *%T)\\H2  
6WE&((r ^  
^s^ JzFw  
2gd<8a''  
gf68iR.Gs  
八. 中期总结 ;m@1Ec@* p  
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: Sc1+(z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 > $w^%I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q;$ 9qOF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W NwJM  
<#+oQ>5s  
zU f>db  
uFwU-LCe  
)\T@W  
~Na=+}.q_  
九. 简化 a -xW8  
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。 "t[M'[ `C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 On{~St'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: gohAp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]ZzoJ7lr  
  +-*/&|^等 uQGz;F x  
2. 返回引用。 7$!`p,@we/  
  =,各种复合赋值等 AIZW@Nq.5  
3. 返回固定类型。 "wA0 LH_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V I6\   
4. 原样返回。 M"=8O>NZ2  
  operator, $hG;2v  
5. 返回解引用的类型。 I86e&"40  
  operator*(单目) s<A*[  
6. 返回地址。 Q~fwWp-J  
  operator&(单目) hq/J6 M  
7. 下表访问返回类型。 )t|^Nuj8  
  operator[] iD>G!\&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SU?wFCGT%  
  operator<<和operator>> i(Ip(n  
JN9^fR09G  
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。 HQq`pG%m6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t *{,Gk  
![^EsgEB*  
template < typename Left > z 0~j  
struct value_return x}tKewdOSe  
  { #|qm!aGs  
template < typename T > z^4KU\/JK  
  struct result_1 ETU-]R3  
  { zuUT S[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i]it5  
} ; <=q*N;=T,  
pu FXPw.3  
template < typename T1, typename T2 > j((hqJr  
  struct result_2 \ ,>_c  
  { ?VFM ]hO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w[ Axs8N'  
} ; n!GWqle  
} ; 8@E8!w&~  
*;<e '[Y7f  
(# JMB)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @Z?7E8(  
6fh{lx>  
下面我们来剥离functor中的operator() yZq?B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LO"_NeuL  
B;VH`*+X  
return l(t) op r(t) G49Ng|qn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )T>8XCL\}  
return op l(t) 82lr4  
return op l(t1, t2) $Axng J c  
return l(t) op <5dH *K  
return l(t1, t2) op x+4v s s  
return l(t)[r(t)] iJ}2"i7M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (nGkZ}p  
F[5S(7M 7  
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: HtxLMzgz<<  
单目: return f(l(t), r(t)); br b[})}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ya:sW5fk  
双目: return f(l(t)); f%c06Un=  
return f(l(t1, t2)); "X`RQ6~]>  
下面就是f的实现,以operator/为例 f2NA=%\  
vCj4;P g  
struct meta_divide Hw Z^D= A  
  { |Eb&}m:E$  
template < typename T1, typename T2 > xJ-*%'(KZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UmJUt|  
  { Zp`~}LV{  
  return t1 / t2; .N5'.3  
} S#k{e72 *  
} ; .>P~uZiX!  
PC|'yAN:  
这个工作可以让宏来做: C5Xof|#p|  
h%' N hV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?4,@, ae&  
template < typename T1, typename T2 > \ 5? Wg%@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s}wO7Df=+  
以后可以直接用 :AZp}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $57\u/(  
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 A^-iHm  
(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。。。) W+8^P( K  
8/Mx5~ R  
' PELf P8  
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 >)LAjwhBp  
u*hH }  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d<#p %$A4  
class unary_op : public Rettype QO2Ut!Y  
  { 7{-@}j`  
    Left l; mmHJ h\2v  
public : V~85oUc\-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GA\2i0ow  
Tw x{' S  
template < typename T > H<,bq*@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `$at9  
      { okz]Qc>G  
      return FuncType::execute(l(t)); mf}\s]_c  
    } >PIPp7C  
;Z*'D}  
    template < typename T1, typename T2 > (-\]A|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /l ^y}o %?  
      { usy,V"{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UeA2c_ 5  
    } zj{(p Z1  
} ; -,^WaB7u\  
uoHqL IpQ  
eES'}[W>  
同样还可以申明一个binary_op as(*B-_n~  
iT.|vr1HG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^sV|ck  
class binary_op : public Rettype -KiRj!v|  
  { + 8f>^*:u  
    Left l; 2 5Q+1  
Right r; @V$I?iXV  
public : &$F[/[Ds+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -D#5o,]3  
@bT3'K-4  
template < typename T > dQ<(lzS~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g5}lLKT  
      { ]YsR E>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B9*Sfw%  
    } @^!\d#/M  
\!<"7=(J{4  
    template < typename T1, typename T2 > b/nOdFO@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q2"WV  
      { \45(#H<$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >ZeEX, N  
    } ,T$r9!WTM  
} ; c;wA  
)Oievu_"|  
b+Vi3V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @h#Xix7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A*F9\mj I5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nW GR5*e:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x%6hM |U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3D[=b%2\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 vTd- x>n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >jMH#TZaX  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "15=ET  
下面是修改过的unary_op ]G*$W+G]  
C2G  |?=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >S'>!w  
class unary_op z h%qS~8Yv  
  { SKR;wu  
Left l; G#0,CLGN^  
  K2HvI7$-  
public : ZoxS*Xk  
X2^_~<I{,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N@()F&e  
o,FUfO}F  
template < typename T > G3dh M#!  
  struct result_1 m gVML&^  
  { ?E7=:h(@t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o?wt$j-  
} ; l3p3tT3+  
kOipH |.x  
template < typename T1, typename T2 > dE [Ol   
  struct result_2 2 .f|2:I  
  { K]<u8eF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b[srG6{ &  
} ; o1k#."wHr  
QKccrAo  
template < typename T1, typename T2 > F;kvH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KjOi(YUnq7  
  { @9vvR7{P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tOH0IE c  
} wyw<jH  
tS<h8g_  
template < typename T > X NE+(Bt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t',BI  
  { v=p0 +J>  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,|pp67  
} t$ZkdF  
J=*K"8Qr  
} ; ]"sRS`0+  
v[&'k\  
,I`_F,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tD-gc ''H  
好啦,现在才真正完美了。 _whF^g8  
现在在picker里面就可以这么添加了: |<(t}}X  
XLb0 9;  
template < typename Right > 9m8ee&,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tU:FX[&?R  
  { Qq3fZ=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `6F +Rrn  
} w$>3pQ8d  
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。 z+/LS5$  
}OrYpZob  
/DO'IHC.o  
UX_I6_&  
zfjw;sUX  
十. bind 3LW[H+k  
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。 >a=d;  
先来分析一下一段例子 >^3zU   
>nry0 ;z0,  
+'XhC#:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l^r' $;<m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mr* |9h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S$O,] @)  
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。 2EfflZL3  
我们来写个简单的。 "HC)/)Mv@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c7qwNs*f  
对于函数对象类的版本: [ H,u)8)  
!8$RBD %  
template < typename Func > }q'WC4.  
struct functor_trait GuO`jz F  
  { f1Zt?=  
typedef typename Func::result_type result_type; kCA5|u  
} ; ?/d!R]3  
对于无参数函数的版本: wL2XNdo}<  
D1Yh,P<CF\  
template < typename Ret > ;+`uER  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e<5Y94YE  
  { <TxC!{<  
typedef Ret result_type; lLCdmxbT  
} ; Y=Hz;Ni  
对于单参数函数的版本: xR908+>5  
uRQ_'l  
template < typename Ret, typename V1 > o:UXPAj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z+3 9ee  
  { R2LK.bTVn  
typedef Ret result_type; Y&~M7TYb  
} ; s'L?;:)dyB  
对于双参数函数的版本: wPnybb{  
*{5>XH{ x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  Oh`2tc-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (X}@^]lpa  
  { T~s}Nx#  
typedef Ret result_type; AuCWQ~  
} ; FT/amCRyT  
等等。。。 HC7JMj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cOku1 g8  
zj%cQkZ  
template < typename Func > 1S%}xsR0  
struct func_return " s]y!BLk  
  { >&Fa(o;*  
template < typename T > NHiq^ojk  
  struct result_1 m mw-a0  
  { .wc = ]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q6^x8  
} ; 6fwY$K\X  
T=\!2gt  
template < typename T1, typename T2 > )^ <3\e  
  struct result_2 Np)aS[9W  
  { dWR1cvB(wY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HomN/wKh  
} ; i&Kz*,pt  
} ; $(q8y/,R*-  
]}LGbv"`A  
xjq0D[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VzwPBQ -  
@2' %o<lF  
template < typename Func, typename aPicker > {4rQ7J4Ux  
class binder_1 jJ++h1 K  
  { Z$;"8XUM  
Func fn; F~_;o+e;X  
aPicker pk; &KqVN]1+^  
public : zk=\lp2  
e|'N(D}h*  
template < typename T > 6^YJ]w  
  struct result_1 8D~x\!(p\  
  { )saR0{e0N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D,rZ0?R  
} ; Z+idLbIs  
+LzovC@^  
template < typename T1, typename T2 > `6Hf&u<  
  struct result_2 97!5Q~I  
  { c> G@+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -G b-^G  
} ; ?~F. /  
9L)L|4A.l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fp&Got!pB  
h~miP7,c<u  
template < typename T > N z~" vi(t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AcC8)xRpk4  
  { O&$0&dhc  
  return fn(pk(t)); Iql5T#K+  
} `Q%NSU?  
template < typename T1, typename T2 > |E|6=%^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SS8ocGX  
  { 3"rkko?A  
  return fn(pk(t1, t2)); Z> 74.r  
} p`>d7S>"  
} ; p&3> `C  
I/s.xk_i  
J22r v(  
一目了然不是么? '29WscU  
最后实现bind R&So4},B  
3g'+0tEl  
a %K}j\M  
template < typename Func, typename aPicker > ~_PYNY`"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QIAR  
  { D ,M@8 h,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M|%c(K#E,3  
} |.w;r   
8(A{;9^g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u O'/|[`8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \P?A7vuhLs  
1K[(ou'rl  
十一. phoenix 4lz{G*u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \ 4gXY$`@  
hC>wFC  
for_each(v.begin(), v.end(), - ]Y wl  
( K`4GU[ul  
do_ X8CVY0<o  
[ h4 vm{ho  
  cout << _1 <<   " , " ~:2K#q5C  
] 8:{ q8xZ=k  
.while_( -- _1), tWk{1IL  
cout << var( " \n " ) zM59UQU;  
) abWl ut  
); Sdc*rpH"(  
Yx1 D)  
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: RvW.@#EH0  
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  aZgNPw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )w"0w(   
那么我们就照着这个思路来实现吧: yNva1I  
4<}A]BQVkJ  
j=j+Nf$  
template < typename Cond, typename Actor > 9#@Zz4Ww  
class do_while IVteF*8hU  
  { ,F: =(21  
Cond cd; 295w.X(J  
Actor act; rJ(OAKnY  
public : 7a<_BJXx  
template < typename T > xNgt[fLpS  
  struct result_1 c{>|o  
  { A,c'g}:  
  typedef int result_type; Y:pRcO.4g  
} ; :_H>SR:  
re uYTH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~zyQ('  
RWikJ   
template < typename T > @HEPc95  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .B$h2#i1  
  { a:u}d7T3e  
  do v@_in(dk  
    { h7?.2Q&S  
  act(t); {!=2<-Aq  
  } ;3 UvkN  
  while (cd(t)); 3;y_mg  
  return   0 ; rzV"Dm$'  
} vlQ0gsXK  
} ; b1=pO]3u  
S=O$JP79  
@L;C_GEa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XS|mKuMc C  
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。 v3^t/[e~:  
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。 H[BYE  
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。 "Ot{^ _e  
下面就是产生这个functor的类: MPvWCPB  
/{we;Ut=g  
Z| L2oc e  
template < typename Actor > FpdHnu i1  
class do_while_actor .Cr1,Po  
  { &<h?''nCy  
Actor act; R 3G@ G  
public : iQ{z6Qa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GCH[lb>IJv  
UUm |@  
template < typename Cond > XU-*[\K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {!t=n   
} ; g7Z9F[d  
DMMLzS0A  
 _8S4Q!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d*%Mv[X:<  
最后,是那个do_ kY!C_kFcn  
i4VK{G~g"  
$e1:Q#den2  
class do_while_invoker V6+Zh>'S  
  { %MuaW(I o  
public : H),RA]S  
template < typename Actor > f0FP9t3k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !a[$)c  
  { w\DspF  
  return do_while_actor < Actor > (act); W.$6 pzB(  
} ee<H@LeG  
} do_; J@<!q  
G>0)I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f".q9{+p,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {F!v+W>  
最后来说说怎么处理break和continue u _X} -U  
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。 ^j iE9k)  
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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