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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "o&8\KSs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eThaH0  
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, &<PIm  
^viabkf C  
V\;Xa0  
_B0(1(M<2  
  class filler \wK&wRn)  
  { f"ndLX:'}  
public : q!ZM Wg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {]T?)!V m  
} ; @Vre)OrN#  
]4l2jY  
UTD_rQ  
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: hIJtu;}zU  
{%R^8  
*q=T1JY  
GJeG7xtJKl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,CfslhO{j  
-]Z7^  
Q/+`9z+c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Dr3_MWJ+  
<\^0!v  
QqA=QTZ}  
rAH!%~  
二. 战前分析 bhqSqU}6~  
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。 h_%q`y,  
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 tVAi0`DV  
heVk CM :  
'ToE Y3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y[8;mCh  
  /* --------------------------------------------- */ srGOIK.  
vector < int *> vp( 10 ); 0MWW( ;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !T{+s T  
/* --------------------------------------------- */ QyD0WC}i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'hpOpIsHa  
/* --------------------------------------------- */ q+?<cjVg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VdlT+'HF  
  /* --------------------------------------------- */ eZ$7VWG#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &93{>caf+  
/* --------------------------------------------- */ o,6t: ?Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z'YWomfZm  
,;$OaJFT  
gP2zDI   
tT}b_r7h(1  
看了之后,我们可以思考一些问题: aM}9ZurI  
1._1, _2是什么? +Nt4R:N  
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。 w% %q/![uy  
2._1 = 1是在做什么? *w+'I*QSt~  
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。 +\eJxyO  
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。 M3tl4%j  
a:BW*Hy{\  
)1s5vNVa  
三. 动工 )?F&`+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e\%,\ uV}  
VOEV[?>ss  
K./qu^+k  
yw^Pok5.  
template < typename T > n1sYD6u<&  
class assignment 3l{V:x!9@  
  { `i.BB jx`  
T value; ;b<w'A_1  
public : c1#0o) q*7  
assignment( const T & v) : value(v) {} +:S `]  
template < typename T2 > 3\7MeG`tl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yHeL&H  
} ; J p'^!  
{L-^J`> G  
&<A,\ M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C[J9 =!t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CX|W$b)%  
1oQw)X  
/2tA n  
%*R, ceuI  
  class holder 19E(Hsz  
  { ^O07GYF  
public : r,6~%T0  
template < typename T > 4^F[Gp?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j4~(6Imm  
  { @8L5 UT  
  return assignment < T > (t); RkYdK$|K  
} Y%KowgP\  
} ; `"5U b,~  
;UQGi}?CD  
%_(vSpk  
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: FM {f{2j  
N!+=5!  
  static holder _1; )/raTD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c]6b|mHT  
6S`_L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \<7Bx[/D4  
而不用手动写一个函数对象。 / Hr|u  
Qit&cnO  
`16'qc  
?P kJG ,~  
四. 问题分析 wC1pfXa  
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。 y;b#qUd5a  
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。 m#_BF#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AyE*1 FD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @ {/)k%U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .?Eb{W)^br  
ynI e4b  
五. 问题1:一致性 ]s\r3I]  
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?| z !K2UTX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7HPwlS  
jSI1tW8  
struct holder wHLQfrl0  
  { E7X6RB b  
  // vjEDd`jYZ  
  template < typename T > K~L&Z?~|E  
T &   operator ()( const T & r) const Z RVt2  
  { q[s,q3n~  
  return (T & )r; s)-An( Uw  
} { DYY9MG8  
} ; S?688  
K9N31'  
这样的话assignment也必须相应改动: _^iY;&  
%1?t)Bg  
template < typename Left, typename Right > Z(MZbzY7Hq  
class assignment lp`j3)  
  { ;4 ;gaf  
Left l; ?8~l+m6s$  
Right r; 6#z8 %k aX  
public : 6 H|SiO9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v "l).G?  
template < typename T2 > Phn^0 iF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;Q{D]4  
} ; L3eF BF/  
,DFN:uf=l  
同时,holder的operator=也需要改动: J!C \R5\  
UC`h o%OBF  
template < typename T > KL$.E!d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a%%7Ew ?  
  { EyK!'9~a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M5I`i{Gw  
} g QBS#NY  
T+Yv5l  
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。 dz^HN`AlzC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }qWnn>h9xv  
cH_qHXi[G  
return l(rhs) = r; +`d92Tz  
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。 ,^9+G"H:I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P zJ(Q  
qiz(k:\o  
template < typename Tp > bxa>:71  
class constant_t P'KA-4!  
  { GCl *x:  
  const Tp t; JD *HG]  
public : k$$SbStD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L?ZSfm2<  
template < typename T > kFjv'[Y1N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dA<%4_WZty  
  { DuC#tDP  
  return t; K~:SLCv E%  
} rWr'+v?  
} ; `l45T~`]$  
-r *|N.5c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [8'?G5/n  
下面就可以修改holder的operator=了 wR_mJMk_  
k| OM?\  
template < typename T > ';R]`vWFe  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QGN+f)  
  { =-^A;AO(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x-i,v"8  
} S(.J  
nmpc<&<<  
同时也要修改assignment的operator() 7rD 8  
#M!u';bZ  
template < typename T2 > z}-CU GS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gdIk%m4  
现在代码看起来就很一致了。 /Xi21W/  
3P!OP{`  
六. 问题2:链式操作 p&I>xu8fl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A.b^?k%I  
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。 )j2 #5`?"j  
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。 B  W*8  
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。 & %/p; ::A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dOv\]  
DOyO`TJi  
template < typename T > 18X?CoM~  
struct result_1 h1S)B|~8  
  { '`^~Zy?c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .6MG#N  
} ; O.jm{x!m  
;?u cC@  
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: pj_W^,*/  
@PM<pEve  
template < typename T > c&PsT4Wh  
struct   ref )q{qWobS0  
  { 5QqU.9M  
typedef T & reference; ;?q(8^A  
} ; YWU@e[  
template < typename T > ]#NfH-T  
struct   ref < T &> k2eKs*WLC  
  { _N;@jq\q  
typedef T & reference;  +C\79,r  
} ; C9+rrc@4  
=x+1A)Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YC;@^  
\JPMGcL  
template < typename T > a=$ZM4Bn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u.q3~~[=  
  { }h`z2%5o  
  return l(t) = r(t); ;40Z/#FI  
} f\5w@nX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2<*"@Vj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 od#Lad@p  
XOX$uLm  
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 9]N{8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  0Y!"3bw|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (}wPu&Is,C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <e#v9=}DI  
最后的布局是: Q@}SR%p  
                Add )xf(4  
              /   \ %UdE2D'bC  
            Divide   5  ,7:GLkj  
            /   \ x .@O]}UH  
          _1     3 F4~ OsgZ'N  
似乎一切都解决了?不。 cAN8'S(s1  
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。 n',7=~  
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。 wmV=GV8 d  
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:  MMk9rBf  
@F8NN\  
template < typename Right > Pg.JI:>2Ku  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lZ5-lf4  
Right & rt) const V}TPt6C2  
  { a1_ N~4r`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N @_y<7#C  
} Y->sJm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )0I -N)  
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。 +|;Ri68  
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。 =P,mix|  
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。 q2|x$5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t ^>07#z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? u gRyUny  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >"UXY)  
-N/n|{+F  
template < class Action > DNj<:Pdd)  
class picker : public Action +)h# !/  
  { zEQQ4)mA  
public : }^H(EHE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5Bq;Vb  
  // all the operator overloaded d$ o m\@  
} ; _!|$i  
t{UWb~"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2@T0QJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: RF8, qz  
?lqqu#;8  
template < typename Right > uFmpc7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b i-Am/9  
  { ~YNzSkz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tq* <J~-  
} JoB-&r}\V*  
zt]8F)l@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9'Z{uHi%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !M}-N  
?!F<xi:  
template < typename T >   struct picker_maker 3\{acm  
  { Z 9cb  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  W;yg{y   
} ; =}%:4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *kf%?T.  
  { wmK;0 )|H  
typedef picker < T > result; I_Z?'M  
} ; i`6utOq  
 S\ZCZ0  
下面总的结构就有了: rx]Q,;"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ku57<kb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H[g i`{c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EQ"_kJ>81Y  
至此链式操作完美实现。 )2Q0NbDn  
6_8yQ  
N1E9w:T`  
七. 问题3 i< imE#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kyJKai  
p? +!*BZ  
template < typename T1, typename T2 > ZQR)k:k7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5y='1s[%  
  { y]i} j,e0L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u<n['Ur}|  
} /Re67cMQ*  
\4G9 fR4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zB7 ^L^Y  
R))4J  
template < typename T1, typename T2 > ~yngH0S$[b  
struct result_2 bA6^R If?  
  { x`p908S^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -NzOX"V]3  
} ; !}`[s2ji  
MD;,O3Ge  
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? &H,UWtU+  
这个差事就留给了holder自己。 mWoN\Rwj  
    )abH//Pps.  
&a >UVs?=  
template < int Order > yWN'va1+$  
class holder; &B+_#V=X@  
template <> *c.w:DkfB  
class holder < 1 > SRHD"r^@  
  { A[Ce3m  
public : .ezko\nU  
template < typename T > b V_<5PHP  
  struct result_1 rCGKE`H  
  { 9$(N q  
  typedef T & result; otdv;xI9  
} ; ykx13|iR  
template < typename T1, typename T2 > gpbdK?  
  struct result_2 MD 0d  
  { INCanE`+  
  typedef T1 & result; &"1_n]JO  
} ; ls "Z4v(L6  
template < typename T > sV%=z}n=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const frQ=BV5%6  
  { EN>a^B+!  
  return (T & )r; 4dz Ym+vJm  
} Uu`}| &@i  
template < typename T1, typename T2 > qIy9{LF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]RVme^=  
  { O"[#g  
  return (T1 & )r1; .(Z^}  
} "|WKK}  
} ; d.>O`.Mu)}  
)C$Ij9<A  
template <> Py9:(fdS  
class holder < 2 > vXSpn71Jb  
  { Y}\3PaUa  
public : 527u d^:  
template < typename T > 93.L887  
  struct result_1  OtZtl* 5  
  { !cO<N~0*5x  
  typedef T & result; )Ps<u-V  
} ; Ox aS<vQ3  
template < typename T1, typename T2 > wxG*mOw  
  struct result_2 ~ayU\4B  
  { N9H qFp  
  typedef T2 & result; od vUU#l  
} ; li`  
template < typename T > p2GN93,u@P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q~\[P4m  
  { #KLW&A  
  return (T & )r; qm=9!jqC;  
} )qWO}]F  
template < typename T1, typename T2 > p:!FB8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (/P-9<"U  
  { y+.(E-g  
  return (T2 & )r2; V2 }.X+u&<  
} _2})URU< S  
} ; k a8=`cn  
>BMtR0  
~c=*Y=)LG  
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> >。 b Olb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XOZ@ek)LY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~VF?T~Kr_  
)d5mZE!3  
return l(i, j) = r(i, j); JkNRXC:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OH5#.${O  
u])MI6LF  
  return ( int & )i; I\82_t8  
  return ( int & )j; 2$ \#BG  
最后执行i = j; (>om.FM  
可见,参数被正确的选择了。 %(1y  
m?)F@4]  
ub{Yg5{3S\  
_lOyT$DN  
T,4REbm^  
八. 中期总结 P9#}aw+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: pWGIA6&v(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WZ@$bf}f0  
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>052v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q[.,i{2R}  
=co6.Il  
38RyUHL=  
Or()AzwE@  
0^MRPE|f5  
M`G#cEc  
九. 简化 74~ %4  
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。 Xu[A,6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o l+*Oe  
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: Oyjhc<6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eKqo6P:#f  
  +-*/&|^等 W%}zwQ  
2. 返回引用。 YR~)07  
  =,各种复合赋值等 _ Av_jw`m  
3. 返回固定类型。 4p(\2?B%f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K&iU+  
4. 原样返回。 OmECvL'Z  
  operator, Qb1hk*$=  
5. 返回解引用的类型。 #$-`+P  
  operator*(单目) H[iR8<rhQ  
6. 返回地址。 KQrG|<J  
  operator&(单目)  !*-|s}e  
7. 下表访问返回类型。 J po(O>\P  
  operator[] NFb<fD[C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WNV}@  
  operator<<和operator>> 5SHZRF(. 2  
5q.)K f+  
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。 :\G`}_db'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )>^!X$`3  
"[\TL#/  
template < typename Left > ?xCWg.#l4V  
struct value_return #6Fc-ysk:  
  { H*EN199  
template < typename T > c0:`+>p2  
  struct result_1 m3Rss~l  
  { D3;#:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p!~V@l  
} ; nTPq|=C  
ywbdV-t/  
template < typename T1, typename T2 > 5+iXOs<   
  struct result_2 UJQGwTA W  
  { ;XGO@*V5T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lyyR yFfQ  
} ; ^9?IS<N0]  
} ; p#AQXIF0  
kR;Hb3hb  
QpMi+q Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5*Y(%I<  
,CQg6- [  
下面我们来剥离functor中的operator() #?RT$L>n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i~EFRI@  
MJI`1*(  
return l(t) op r(t) :0j_I\L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kTs.ps8ei  
return op l(t) %8g1h)F"S  
return op l(t1, t2) 7F wo t&  
return l(t) op 05o 1  
return l(t1, t2) op CR'1,  
return l(t)[r(t)] 77p8|63  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ya-kM UW  
I=9sTR)  
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: 9g`o+U{  
单目: return f(l(t), r(t)); jB%aHUF;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }:hN}*H  
双目: return f(l(t)); #\$AB_[ot>  
return f(l(t1, t2)); 7 y'2  
下面就是f的实现,以operator/为例 E4N{;'  
h_K!ch }  
struct meta_divide JWvL  
  { Hn!13+fS  
template < typename T1, typename T2 > <GO 5}>}p8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xg_9#  
  { , LVZ  
  return t1 / t2; #>dj!33  
} J'Y;j^  
} ; !juh}q&}|  
3/ 0E9'  
这个工作可以让宏来做: ^s?=$&8f![  
)TzQ8YpO}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Al pk5o5B  
template < typename T1, typename T2 > \ 'yR)z\)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BDz 7$k]  
以后可以直接用 vKmV<*K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %oHK=],|1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `0Bk@B[>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )>U7+ Me  
MC;2.e`  
E8] kd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 k?;B1D8-n  
j NkobJ1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fKOC-%w  
class unary_op : public Rettype gis;)al  
  { GX ;~K  
    Left l; ^n&_JQIXb  
public : B'8/`0^n5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5l4YYwd>v  
'CA{>\F$F+  
template < typename T > mL]a_S{H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Na,D7A:3I  
      { r: M>/Z/  
      return FuncType::execute(l(t)); 2nkymEPu  
    } $u P'>  
85Red~-M  
    template < typename T1, typename T2 > ,v$Q:n|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r6gfxW5  
      { &ws^Dm]R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jcL%_of  
    } +Fa!<txn  
} ; ^c|_%/  
&r)[6a$fW  
1V:I }~\  
同样还可以申明一个binary_op iqr/MB,W  
v,^W& W.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z|$M 9E  
class binary_op : public Rettype x ?24oO  
  { 1U6 z2i+y  
    Left l; &hu>yH>j  
Right r; ~kFL[Asnaf  
public : !\5w<*p8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} liU8OXBl  
]I'dnd3e  
template < typename T > O QGKH6q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ???`BF[|  
      { cB=ExD.Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b|oT!s  
    } #gsJ tT9  
cPy/}A  
    template < typename T1, typename T2 > mLm?yb:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7!U^?0?/  
      { `i<omZ[aT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fj4>)!^kM  
    } *WaqNMD[%  
} ; N>xdX5  
j9xu21'!%  
)k.}>0K |  
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 AF\Jh+ynT!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2"6bz^>}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]Bj2;<@y  
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。 nM| Cv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oju,2kpH7#  
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。。。 y #zO1Nig`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z5|BwM  
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) );;UA6CD  
下面是修改过的unary_op T:Nc^QP|tm  
z3I |jy1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /V GI@"^v  
class unary_op uH]oHh!}j  
  { c{ ([U  
Left l; rXP~k]tC  
  CorV!H4  
public : F:N8{puq5  
vb6kr?-i*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i&YWutG  
 stQ_Ke  
template < typename T > o$Ju\(Y$<+  
  struct result_1 m~0Kos%^*b  
  { ! k 1 Ge+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @;\0cE n>  
} ; Q_>W!)p Gz  
rCUGaf~  
template < typename T1, typename T2 > nF B]#LLv  
  struct result_2 MX iQWg$  
  { dTjDVq&Hz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9y&bKB2,  
} ; J6Vx7  
s'|t2`K("  
template < typename T1, typename T2 > ;5DDV6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UmR4zGM}  
  { 2Qt!JXC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~7an j.  
} 4Cv*zn  
b~qH/A}h  
template < typename T > hd6O+i Y4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?lML+  
  { %&S9~E D  
  return OpClass::execute(lt(t)); j#0JD!Vr  
} ,l Y4WO  
Xv3pKf-K  
} ; 2RQ- L  
P V:J>!]  
F$bV}>-1k  
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 7[PEiAI  
好啦,现在才真正完美了。 C;j& Vbf  
现在在picker里面就可以这么添加了: stUUez>  
|{v#'";O:  
template < typename Right > $,yAOaa  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gB~^dv {  
  { ?~b(iZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p6Z|)1O]  
} /'VbV8%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0(*L)s,5  
;tSA Q  
j+@3.^vK  
c_8<N7 C  
A; wT`c  
十. bind =r*Ykd;W|E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sQe GT)/|  
先来分析一下一段例子 m7DKC,  
J\P6  
G;$; $gM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'qvj[lpGr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?w+ V:D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _OC@J*4.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 z$WLx  
我们来写个简单的。 X8">DR&>Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5'c#pm\Q  
对于函数对象类的版本: 4Y$\QZO  
!|up"T I  
template < typename Func > x x4GP2  
struct functor_trait R3;%eyu  
  { MXa^ g"  
typedef typename Func::result_type result_type; "?.#z]']  
} ; #=={h?UDT  
对于无参数函数的版本: 9v[V"m`M  
P:t .Nr"  
template < typename Ret > a eeor  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .p,VZ9  
  { BjeD4  
typedef Ret result_type; 0~z\ WSo  
} ; 1"L"LU'  
对于单参数函数的版本: tM^4K r~o,  
"L:4 7!8  
template < typename Ret, typename V1 > &iVdqr1,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2 U]d 1  
  { P6R_W  
typedef Ret result_type; RFy MRE!?  
} ; y;uR@{  
对于双参数函数的版本: z V\+za,  
t2s/zxt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 10i$b<O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o$buoGSPc  
  { hd u2?v@  
typedef Ret result_type; :Ys~Lt54  
} ; S.)Jp -&K  
等等。。。 }&t>j[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy avL_>7q  
r]UF<*$  
template < typename Func > V@!)Pw  
struct func_return 4uo`XJuQ  
  { [104;g <  
template < typename T > a9z#l}IQ  
  struct result_1 m^G(qoZ]  
  { ~e 1l7H;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b.@a,:"  
} ; {VE h@yn  
z.!N|"4yr  
template < typename T1, typename T2 > S k~"-HL|  
  struct result_2 CMaph  
  { 52dD(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ylKK!vRHT  
} ; v$W[(  
} ; +ti ?7|bK<  
j 0pI  
[YfoQ1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N);w~)MYh  
wOl?(w=|  
template < typename Func, typename aPicker > :Iv;%a0 -  
class binder_1 ksOGCd^G7  
  { 6JDHwV  
Func fn; >w@+cUto  
aPicker pk; `x#Ud)g  
public : @)?]u U"L  
? T6K]~g  
template < typename T > 6t6Z&0$h~  
  struct result_1 !qj[$x-ns  
  { 9)ALJd,M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ds(?:zx#  
} ; ^taN?5  
_XV%}Xb'  
template < typename T1, typename T2 > GWnIy6TH l  
  struct result_2 zKO7`.*  
  { Dj&~x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kg[%Q]]  
} ; rP3HR 5  
&0Yg:{k$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .p&@;fZ  
*h!fqT%9  
template < typename T > fkBL`[v)4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nr4:Gih  
  { ?Gki0^~J  
  return fn(pk(t)); ?;XEb\Kf  
} t'rN7.d  
template < typename T1, typename T2 > 2Wz8E2.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a/sjW  
  { `hi=y BO  
  return fn(pk(t1, t2)); <+i(CGw  
} $zM shLT  
} ; gBm'9|?  
B7C3r9wj  
amu;grH  
一目了然不是么? qN)y-N.LI(  
最后实现bind ~#A}=, 4>  
+jGHR& A t  
Z<-_Y]4j  
template < typename Func, typename aPicker > 3@> F-N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |h>PUt@LL  
  { J:L+q} A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MzJCiX^  
} Cbw *? 9d  
&A QqI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fu/8r%:h  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hmO2s/~  
_M&TT]a  
十一. phoenix = xO03|T;6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n/+X3JJ  
/BL:"t@-  
for_each(v.begin(), v.end(), nT6y6F _e  
( ,,'jyqD  
do_ H}^'  
[ <v_=k],W  
  cout << _1 <<   " , " UN]gn>~j  
] SS=<\q#MS  
.while_( -- _1), >cu%Cs=m  
cout << var( " \n " ) KP&+fDa  
) { mi}3/  
); SB_Tzp  
{PHH1dC{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ef5)z}B   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y_Y(Xx3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?"6Zf LRi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L"bOc'GfQ  
liKlc]oM  
eU yF<j  
template < typename Cond, typename Actor > Jl Do_}  
class do_while > ;,S||  
  { 9u B?-.  
Cond cd; :!`"GaTy  
Actor act; e w^(3&  
public :  [XfR`@  
template < typename T > QU"WpkO  
  struct result_1 -+#%]P8l  
  { f%Q{}fC{*  
  typedef int result_type; aF{_"X2  
} ; X'Ss#s>g  
<n2@;` D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8+zW:0"[  
3db{Tcn\@]  
template < typename T > w?Te%/s.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V]=22Cxi'~  
  { LW %AZkAx  
  do #2{-6ey  
    {  +\/Q  
  act(t); |VBt:dd<  
  } Yh":>~k?SY  
  while (cd(t)); {ZJO5*  
  return   0 ; m|a9T#B(  
} =kjKK  
} ; >rSjP1-F  
(o^tmH*  
067c/ c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _Cmmx`ln  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "[bkdL<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L$ZjMJ  
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。 d>NGCe  
下面就是产生这个functor的类: 7FB?t<x  
B VBn.ut  
]P4WfV d  
template < typename Actor > Kb.qv)6i*  
class do_while_actor D!<F^mtl  
  { wu41Mz7  
Actor act; vwCQvt  
public : L.Y3/H_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8Sbz)X  
[);oj<  
template < typename Cond > DiCz%'N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H?$dnwR  
} ; uZqL'l+/y  
B=_w9iVN  
o`U}u qrO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZlT }cA/n  
最后,是那个do_  *}?[tR5  
j6 wFks  
X\}l" ]  
class do_while_invoker i'>6Qo  
  { zp:dArh0  
public : =Tj{)=^/#  
template < typename Actor > oV|O`n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -t`kb*O3`  
  { ?w3RqF@}  
  return do_while_actor < Actor > (act); =%Y1] F  
} Ox3=1M0  
} do_; k(gbUlCc  
K9!HW&?<|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }LHYcNw^z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^&zCPUH  
最后来说说怎么处理break和continue t^s&1#iC  
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。 "TZq")-  
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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