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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }3j/%oN.(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2sjV*\Udf  
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, 'CjcOI s  
 nsij;C  
1Jc-hrN-  
9 Bz ~3  
  class filler ,'m<um  
  { }:5r#Cd  
public : .Gh-T{\V'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0vQ@n7  
} ; G#@o6r  
F=Z|Ji#  
Xgn^)+V:  
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: pq#Hca[  
POfvs]  
Cd#[b)d ?^  
sKB])mf]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &48wa^d  
^F5[2<O/!  
IX']s;b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _OZrH(8  
L 9Z:>i?  
.d^8w97  
X2(TuR*t  
二. 战前分析 jAfUz7@  
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。 NcZ6!wWdE  
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 `]#DdJ_|  
=<y$5"|  
I{JU<A,&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D0v!fF ~  
  /* --------------------------------------------- */ :-xp'_\L  
vector < int *> vp( 10 ); L:IaJ?+?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m!er "0  
/* --------------------------------------------- */ vK!,vKa.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A?ma5h  
/* --------------------------------------------- */ MM3X! tq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ':R)i.TS  
  /* --------------------------------------------- */ p )etl5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~=aGv%vX  
/* --------------------------------------------- */ zC(DigN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O`g44LW2n  
*JZU 0Xb  
]QJLES  
l"*qj#FD  
看了之后,我们可以思考一些问题: m@;X%wf<U  
1._1, _2是什么? z `T<g!Y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *P5Xy@:  
2._1 = 1是在做什么? Q6Vy}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 HB\<nK  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [(B A:x1  
B#&U5fSw+0  
~QJD.'z  
三. 动工 T?N' k=   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sycN  
R;.zS^LL  
R44JK  
i*:lZeU61  
template < typename T > W#$ pt>h)  
class assignment YT+fOndjaF  
  {  gG1%.q  
T value; G5|xWeNgA  
public : ;+>-uPT/1  
assignment( const T & v) : value(v) {} |eAl!k  
template < typename T2 > L7el5Q!Y=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lsCD%P  
} ; SouPk/-B80  
!lG5BOJM  
^&am]W;T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PaP47>(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iIA5ylf{E  
_Ft4F`pM  
R!0O[i  
+v2Fr}  
  class holder DDq*#;dP  
  { Q@6OIE  
public : }BlVLf%C  
template < typename T > }i!hzkK#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v~[=|_{  
  { ):; &~  
  return assignment < T > (t); b? jRA^  
} sDTCV8"w  
} ; R(@B4M2  
}OZ%U2PU  
C=2  
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: }`E5I&r4  
fNPHc_?Ybj  
  static holder _1; jq yqOhb4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =hxj B*")  
=o^oMn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zPEx;lO$  
而不用手动写一个函数对象。 J3KY?,g3O_  
S;sggeP7,  
wkOo8@J\  
#n2'N^t  
四. 问题分析 f=]+\0MQ  
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。 5+\[x`  
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。 e` Z;}& ,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x9k(mn%,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J@PwN^`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :0|]cHm  
/6jt 5N&,  
五. 问题1:一致性 EtvZk9d6h*  
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?| 3B!lE(r%J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .lAqD-  
?$i`K|  
struct holder z )s{>^D  
  { n[8ju,=  
  // ! 7A _UA8  
  template < typename T > !`"@!  
T &   operator ()( const T & r) const 4Xt.}S!  
  { Dg3S n|!f  
  return (T & )r; !2R~/Rg  
} EvSo|}JA[  
} ; 4XpW#>  
qp3J/(F  
这样的话assignment也必须相应改动: z(b0U6)qQ  
0t[|3A~Q  
template < typename Left, typename Right > lx _jy>$}r  
class assignment n6 D9f~8"  
  { 95LZG1]Rb  
Left l; 3Kuu9< 0  
Right r; qn) VKx=  
public : ~R^~?Y%+<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OXcQMVa 6  
template < typename T2 > nAIV]9RAZ%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :cU6W2EV  
} ; g(Q)fw  
QJiU"1  
同时,holder的operator=也需要改动: [Q+8Ku  
S. my" j  
template < typename T > JL gk?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Wy1#K)LRb  
  { "Kky|(EQ$$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A+Uil\%  
} ^ [FK<9  
1./ uJB/  
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。 ffyDi1Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d&[Ct0!++u  
|dNJx<-  
return l(rhs) = r; JxI\ss?O  
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。 @CGci lS=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u@QP<[f  
Su" 9`  
template < typename Tp > R>Q&Ax  
class constant_t  B=)&43)\  
  { MzUNk`T @  
  const Tp t; ]`@= ;w  
public : WRa1VU&f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BG ] w2=  
template < typename T > F3d: W:^_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U~9Y9qzy,  
  { g-G;8x'n  
  return t; aC$-riP,?'  
} kp F")0qr  
} ; bEO\oS  
hd+(M[C<9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Vyy;mEBg  
下面就可以修改holder的operator=了 NMaZ+g!t(  
rq#8}T>  
template < typename T > bUv}({  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZiR },F/  
  { K|n%8hRy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k OYF]^uJ  
} 8w,+Y]X<P[  
U&F1}P$fb  
同时也要修改assignment的operator() !4;A"B(  
;4(ULJ*  
template < typename T2 > 5(9SIj^O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pr~%%fCh  
现在代码看起来就很一致了。 oe (})M  
+/"Ws '5E  
六. 问题2:链式操作 vR`#kxSdJ@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Rs$fNW@P  
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。 s&Bk@a8  
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。 gu1:%raXd  
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。 sxG8 jD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct seQSDCsvw*  
C0f<xhp?j  
template < typename T > Np2I*l6W  
struct result_1 CBkI! In2  
  { W;Pdbf"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d+caGpaR  
} ; f`;y "ba  
T<o^f n,H  
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: LqYP0%7  
<w,NMu"  
template < typename T > o"kVA;5<G  
struct   ref `7D]J*?`  
  { Q1 t-Z; X  
typedef T & reference; kA.U2  
} ; L'Yg$9Vz  
template < typename T > 24g\x Nnt  
struct   ref < T &> *\-$.w)k  
  { '3i,^g0?t0  
typedef T & reference; 3-=f@uH!  
} ; $yn7XonS  
f]_{4Olk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h]+UK14m  
]\JLlQ}#H  
template < typename T > "^froQ{"T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $q|-9B  
  { )X2 /_3  
  return l(t) = r(t); cj64.C  
} n%S%a >IQj  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B,5kG{2!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *2T"lpl  
UR|Au'iu  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 mfW}^mu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XsEo tW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '=WPi_Z5:C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3|0wD:Dy  
最后的布局是: QomihQnc  
                Add G`e!WvC  
              /   \ mx!EuF$I  
            Divide   5 6uTFgSqZ  
            /   \ '8"nXuL-  
          _1     3 <-h[I&."  
似乎一切都解决了?不。 Z}AhDIw!G  
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。 %MM)5MsB  
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。  ?8/T#ox  
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: 3sK^ (  
dJ 9v/k_  
template < typename Right > R*`=Bk0+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 47=YP0r?>T  
Right & rt) const LTTMxiq[*  
  {  3+/^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pr_DMu  
} zN&m-nrw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "!9FJ Y  
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。 C klIrD{  
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。 E*vh<C  
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。 -y'tz,En.  
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。 4[ *G  
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? %D49A-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: }F';"ybrU)  
Y M,UM>  
template < class Action > n #S?fsQN  
class picker : public Action M%#F"^8v  
  { mM2DZ^"j(  
public : pM-mZ/?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jpkKdQX)  
  // all the operator overloaded hiEosI C  
} ; _/NPXDL  
13p.dp`  
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。 yS.)l  
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: J6mUU3F9f  
%RIlu[J  
template < typename Right > ;qs^+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6t{G{ ]  
  { .umN>/o[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ge]Z5E(1  
} )Vo%}g?6!  
-U{!'e8YiN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sitgz)Ki^  
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。 pQoZDD@B$  
a5/r|BiBK  
template < typename T >   struct picker_maker Xb@dQRVX  
  { g: YUuZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7[1 VFc#tf  
} ; ma6Wr !J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jfYM*%  
  { 3uL$+F  
typedef picker < T > result; nK`H;k  
} ; 5O~;^0iC  
TVVu_ib  
下面总的结构就有了: +hcJ!$J7  
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。 a1x].{  
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。 \[ W`hhJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ym#io]  
至此链式操作完美实现。 zVis"g`  
:4)lmIu  
AD >/#Ul  
七. 问题3 93/`e}P"o  
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。 ]dT]25V  
4'.] -u  
template < typename T1, typename T2 > ?4t~z 1.f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X{iidTW`xv  
  { }Qh%Z)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iZ0.rcQj'o  
} _)~|Z~  
_zLEHEZ-  
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: ]j.!   
#2+hu^Q-  
template < typename T1, typename T2 > kdMB.~(K=  
struct result_2 d;a"rq@a)  
  { Is97>aid  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; crJNTEz  
} ; <#~n+,  
:~p_(rE  
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? [n +(  
这个差事就留给了holder自己。 p+2uK|T9  
    `Mo%)I<`=  
s%?<:9  
template < int Order > +EZr@  
class holder; ktv{-WG2_  
template <> mN#&NA  
class holder < 1 > !)c0  
  { )EG-xo@X  
public : d%Ku 'Jy  
template < typename T > d_98%U+u  
  struct result_1 `~@}f"c`u  
  { w$Mb+b$  
  typedef T & result; K=2j}IPe  
} ; vw` '9~  
template < typename T1, typename T2 > [ HjGdC  
  struct result_2 }Z`@Z'  
  { Y C}$O2  
  typedef T1 & result; \)PS&Y8n  
} ; :Czvwp{z  
template < typename T > :wJ!rn,4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _[ `"E'  
  { t*Wxvoxk  
  return (T & )r; H{;8i7%  
} UOI Z8Po  
template < typename T1, typename T2 > tWdP5vfp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >2)!w  
  { P+3)YO1C  
  return (T1 & )r1; OZh+x`' #  
} &S# bLE  
} ; K9Pw10g'  
"( ?[$R  
template <> dk2o>jI4;  
class holder < 2 > B?_ujH80m  
  { #60<$HO:Z  
public : 2qkC{klC^M  
template < typename T > wmPpE_ {  
  struct result_1 ?Qs>L~  
  { #D!3a%u0  
  typedef T & result; o r]s  
} ; |zL.PS  
template < typename T1, typename T2 > qsL6*(S(r  
  struct result_2 Py,@or7n  
  { oDas~0<oh  
  typedef T2 & result; S[M\com'  
} ; ]H<C Rw  
template < typename T > %25_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r^6v o6^  
  { #Ryu`b  
  return (T & )r; h Tn^:%(  
} P6 G/J-  
template < typename T1, typename T2 > egi?Qg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )u&_}6z  
  { M>k7 '@G  
  return (T2 & )r2; i&FC-{|Z  
} 9Au+mIN  
} ; `ionMTZY  
Xc5[d`]  
YKvFZH)  
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> >。 Sb[rSczS~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *id|za|:k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~K],hi^<P  
o-Idr{  
return l(i, j) = r(i, j); y$V{yh[:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c)E[K-u  
Nd!2 @?V4  
  return ( int & )i; 7RD` *s  
  return ( int & )j; IL:"]`f*  
最后执行i = j; 8h20*@wSN  
可见,参数被正确的选择了。 (\/HGxv  
83l)o$S  
r rwsj`  
BK d(  
Dfhs@ z  
八. 中期总结 EShakV  
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: }5tn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :M[E-j;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M<~F>(wxA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4QZy-a*tA  
i)(Q Npv  
#Aanv  
My`%gP~%g  
NJtB;  
 xBG1up<z  
九. 简化 %-'U9e KN  
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。 TQ2Tt "  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3CHte*NL=  
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: M{4_BQ4$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ul'G g  
  +-*/&|^等 er#=xqUY  
2. 返回引用。 (_08?cN  
  =,各种复合赋值等 TnaIRJ\B  
3. 返回固定类型。 kv4J@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q%vUEQLBp  
4. 原样返回。 5k(#kyP  
  operator, I.<#t(io  
5. 返回解引用的类型。 A{o{o++  
  operator*(单目) QE}@|H9xs  
6. 返回地址。 FT enXJ/c  
  operator&(单目) `3:%F>  
7. 下表访问返回类型。 .eAC!R  
  operator[]  e.GzGX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t}FMBG o[  
  operator<<和operator>> W*m[t&;  
4dK@UN\  
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。 ~z}au"k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aS7zG2R4H  
S_CtE M  
template < typename Left > >8tuLd*T  
struct value_return O?WaMfS[1  
  { D.6dPzu`  
template < typename T > #50)DwD  
  struct result_1 A!kyga6F5  
  { Td >k \<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D=>^m=?0  
} ; c" 7pf T  
h<.[U $,  
template < typename T1, typename T2 > QA(,K}z~^S  
  struct result_2 Q ?t  
  { hI8C XG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q2NnpsA^6  
} ; uLM_KZ  
} ; J":9  
srLr~^$j[  
/8>/"Z2S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U08?*{  
n y)P  
下面我们来剥离functor中的operator() 0AKwZ' &H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *"\Q ~#W  
61/zrMPn  
return l(t) op r(t) lKUm_; m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )X;cS} yp  
return op l(t) &'b}N  
return op l(t1, t2) @t8kN6.  
return l(t) op Z D%_PgiT  
return l(t1, t2) op %UQB?dkf$  
return l(t)[r(t)] X); Zm7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0s""%MhFI  
R?~h7 d  
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: O)uM&B=  
单目: return f(l(t), r(t)); Rl4zTAI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5I1J)K;  
双目: return f(l(t)); d J:x1j  
return f(l(t1, t2)); vGwD~R  
下面就是f的实现,以operator/为例 }~r6>7I  
&vX!7 Y  
struct meta_divide m`IQ+, e  
  { rDX'oP:  
template < typename T1, typename T2 > ai jGz<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hO.G'q$V  
  { F}(QKO*  
  return t1 / t2; .00=U;H%`  
} Df~p 'N-$  
} ; ,Kf8T9z`  
OsL%SKs|  
这个工作可以让宏来做: Gj19KQ1G  
#7-@k-<|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QlYs7zZ  
template < typename T1, typename T2 > \ C!{AnWf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !LIfeL.4h  
以后可以直接用 _*ou o<x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ob0 8xGj  
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 tNuCxb-  
(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。。。) Ogke*qM  
#;LMtDaL  
8$v zpu  
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 'gZbNg=&[  
+lgF/y6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?QSx8d  
class unary_op : public Rettype =Xy`"i{`(  
  { gJ5wAK+?  
    Left l; I\rZk9F  
public : "bR'Bt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B >u,)  
w"a 9'r  
template < typename T > $FQcDo|[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *$L z2 ]  
      { 0^}'+t,lc  
      return FuncType::execute(l(t)); `e?;vA&  
    } A?Nn>xF9X  
9R@abm,I  
    template < typename T1, typename T2 > i6F:C &.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `xX4!^0Hm  
      { PPCTc|G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x'2 ,sE  
    } "VDk1YX_&l  
} ; 0ck&kpL:9  
4Hml.|$  
L7Qo-  
同样还可以申明一个binary_op ~TG39*m  
4ypRyO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mX@j  
class binary_op : public Rettype i0'Xy>l  
  { G}P)vfcH  
    Left l; ..jq[(;N  
Right r; ?-8y4 Ex  
public : rT flk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8> Du  
nY{i>Y  
template < typename T > h-r6PY=i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J[}gku?C;  
      { { r6]MS#l1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H_?;h-Y]  
    } #)_J)/h  
(|g").L  
    template < typename T1, typename T2 > _x\-!&[p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $R%+*  
      { j6tP)f^tD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?CH?kP  
    } 2q"_^deI5*  
} ; z}> 4,d  
u?q&K|  
ZR/R'prW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fDU+3b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s.^c..e75C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \R86;9ov  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 M[h 1>}$Lz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W *YW6  
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。。。 "?i>p z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hs[}l_gYn  
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) D^,\cZbY  
下面是修改过的unary_op D3%l4.h  
iY0,WT}&n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZJ^s}  
class unary_op }  c{Fa&  
  { i[^k.W3gf  
Left l; \HCOR, `T  
  o*%3[HmV  
public : TT|-aS0l(u  
 ;e&!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M'^(3#ZU  
k?^%hO>[  
template < typename T > cICHRp&&  
  struct result_1 iH[E= 6*  
  { 9n_ eCb)H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  "\`>2  
} ;  \C|;F  
0;vtdM[_  
template < typename T1, typename T2 > ?Rlgv5P!  
  struct result_2 %h0D)6 j  
  { 'yE*|Sx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?^U c=  
} ; GUKDhg,W  
KZECo1  
template < typename T1, typename T2 > /a%*u6z@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aJI>FTdK  
  { 'w}p[(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _]P a>8X*  
} pXssh  
/;DjJpwf0  
template < typename T > \ZqK\=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *h2`^Z  
  { B jYOfu'~z  
  return OpClass::execute(lt(t)); Bgf=\7;5  
} VW{,:Ya  
kr#I{gF  
} ; [1<(VyJ}ye  
Im6U_JsNZh  
fO #?k<p  
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 ^ZR8s^X  
好啦,现在才真正完美了。 z=B< `}@3  
现在在picker里面就可以这么添加了: I:nI6gF  
A hR0zg  
template < typename Right > 691G15  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "i&fp:E0  
  { Ym'7vW#~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  *=TYVM9  
} ^eobp.U  
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。 ~ibF M5m  
kAeNQRjR  
:Z[(A"dA  
bTiBmS  
[-Cu4mff  
十. bind IYLZ +>  
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。 @*SA$9/l  
先来分析一下一段例子 vnL?O8`c  
O~atNrHD  
TywK\hH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3+%nn+m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^( DL+r,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rfc|`*m}0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _\UIc;3Gl  
我们来写个简单的。 <W2ZoqaV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cN5"i0xk  
对于函数对象类的版本: *y?[ <2"$  
^;4YZwW5w  
template < typename Func >  jC4O`  
struct functor_trait UG #X/%p  
  { >P<'L4;  
typedef typename Func::result_type result_type; !UVk9  
} ; Mb1wYh  
对于无参数函数的版本: EWO /u.z  
p jd o|  
template < typename Ret > n>S2}y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 83Uw  
  { 50 *@.!^*  
typedef Ret result_type; 5#2jq<D  
} ; ,WGc7NN`  
对于单参数函数的版本: /S[?{QA  
;P8(Zf3wJb  
template < typename Ret, typename V1 > lCHo+>\Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sk$KqHX(  
  { 03Ukw/D&  
typedef Ret result_type; xj7vI&u.  
} ; =W<[Fe3  
对于双参数函数的版本: (-J<Vy]  
Q vJZkGX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  ,Y-S(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W "k| K:  
  { F 3s?&T)[G  
typedef Ret result_type; kIX)oD}c  
} ; lC4PKm no  
等等。。。 kT2Wm/L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %I0}4$  
TRy^hr8~  
template < typename Func > O"iak  
struct func_return c 6q/X*  
  { #D0 ~{H  
template < typename T > e=L*&X  
  struct result_1 Why"G1`  
  { M $uf:+F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zw24f1iY  
} ; rs_h}+6"s  
$ 9=8@  
template < typename T1, typename T2 > ="2/\*.SL  
  struct result_2 A_F0\ EN*  
  { q:8\ e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R;'?;I  
} ; Cm410=b  
} ; 61>f(?s  
2LZS|fB9o  
RY<%'\A`~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .<.#aY;N  
7_%2xewV|  
template < typename Func, typename aPicker > ~1ps7[  
class binder_1 ](nH{aY!  
  { z<h|#@\  
Func fn; 1daL y  
aPicker pk; QoseS/  
public : hIo0S8MOj$  
xEC 2@J  
template < typename T > 1a*6ZGk.  
  struct result_1 BfVBywty  
  { C5;wf3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i7s\CY  
} ; /tzlbI]z  
:*cHA  
template < typename T1, typename T2 > 2`E! |X  
  struct result_2 wE4;Rk1  
  { om>VQ3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r,"7%1I  
} ; O:,=xIXR  
y+RRg[6|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wonYm27f  
3(o7co-f  
template < typename T > yf?W^{^|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pl?kS8#U?  
  { Pt(tRHB  
  return fn(pk(t)); ,ex]$fQ'  
} RAwk7F3qn  
template < typename T1, typename T2 > qw2)v*Fn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z'*ml ?  
  { 6i-*N[!U  
  return fn(pk(t1, t2)); O{nC^`X  
} >Zo-wYG  
} ; nd;O(s;  
*w|iu^G  
b*`fLrqV.  
一目了然不是么? -F1P2 8<?  
最后实现bind ?uig04@3  
H>Ks6V)RL4  
!]G jIT]Oh  
template < typename Func, typename aPicker > U1jSUkqb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r.?+gW!C  
  { ,8~dz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A(NEWO  
} \QiqcD9Y  
GBW 7Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X~%IM1+L;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 kR_E6Fl  
'z~KTDX  
十一. phoenix 6# R;HbkO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]a=l^Pc(xN  
eWw y28t  
for_each(v.begin(), v.end(), h~ZNHSP:  
( =^by0E2  
do_ F=V oFmF@  
[ Gy$o7|PA"{  
  cout << _1 <<   " , " so'eZ"A:  
] [|jIC  
.while_( -- _1), Wz5d| b  
cout << var( " \n " ) [-QK$~[ g  
) aK-N}T  
); f}A^]6MO:  
bnIf}ut-G  
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: >"i~ x  
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 D8W(CE^}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IK85D>00T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L-SdQTx_  
%N!h38N2  
aL{EkiR  
template < typename Cond, typename Actor > U24V55ZnI  
class do_while 2 e )  
  { dnk1Mu<  
Cond cd; p {w}  
Actor act; Ed4_<:  
public : S|tA[klh  
template < typename T > A-}PpH~.Z  
  struct result_1 @ $ 9m>6V  
  { zv>ZrFl*  
  typedef int result_type; zR_9D}  
} ; J*/$ywI  
l[:^TfB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f45x%tha%  
HdDo&#  
template < typename T > "bL P3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }x>}:"P;W  
  { &?&'"c{;m  
  do XT\Td}>  
    { d91I  
  act(t); K#%O3RRs  
  } Aigcq38  
  while (cd(t)); ZK W@pW]U  
  return   0 ; i G?w;  
} o%y+Y;|?J  
} ; bf&.rJ0  
btJ,dpir  
;))[P_$zB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mg/C Ux  
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。 U0lqGEZ  
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。 ^' edE5  
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。 Q%_!xQP`  
下面就是产生这个functor的类: ^^20vwq  
/@xr[=L  
S}XB |  
template < typename Actor > 7=9A_4G!  
class do_while_actor A= \'r<:  
  { Jv '3](  
Actor act; 3}.mp}K 5  
public : ][T9IAn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )j)y5_m  
*)}Ap4[  
template < typename Cond >  Y,<WX v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a!SR"3 k  
} ; %Hh &u .  
Z`0r]V`Ys  
g(z#h$@S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9/8@  
最后,是那个do_ ]e#,\})Br  
~0Q\Lp);  
ys~p(  
class do_while_invoker [xp~@5r'  
  { c DEe?WS  
public : |{}d5Z"5;}  
template < typename Actor > t6H2tP\AS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }SJLBy0  
  { *n$m;yI  
  return do_while_actor < Actor > (act); qU /Wg  
} Npg5Z%+y  
} do_; F?+Uar|-a  
uV*f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [4+a 1/^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $O8EiC!f6  
最后来说说怎么处理break和continue gw}7%U`T9  
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。 OA8b_k~  
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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