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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8\"Gs z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  =n5n  
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, =[8K#PZ$w  
_P=+\ [|y  
tAE(`ow/Ur  
5JhvYsf3_  
  class filler JO*/UC>"  
  { BPa,P_6(  
public : Fsm6gE`|n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p U9 .#O  
} ; 5RvE ),  
1 _Oc1RM   
PWZd<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qEuO@oE  
&e6UEG  
(8aj`> y  
J^`5L7CO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -uWV( ,|  
Xp_m=QQsm  
,cL;,YN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5@%.wb4  
4uzMO<  
{aNpk,n  
R|}N"J_  
二. 战前分析 1cv~_jFh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F$(ak;v}  
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 r8@] |`j  
(ix.  
l_/(J)|a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ZO! (  
  /* --------------------------------------------- */ Nf^<pT [*  
vector < int *> vp( 10 ); %s"& |32  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C+uW]]~I)  
/* --------------------------------------------- */ .=9WY_@SZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :^PksR  
/* --------------------------------------------- */ );%H;X+x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _crhBp5@T3  
  /* --------------------------------------------- */ ka!v(j{E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A$r$g\5+  
/* --------------------------------------------- */ qx b]UV,R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oWL_Hh%-f`  
u1L^INo/  
}rI:pp^KS  
p09p/  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'Gqv`rq&  
1._1, _2是什么? ;RJ 8h x  
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。 @`dg:P*[  
2._1 = 1是在做什么? >xabn*Kq  
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。 #kASy 2t  
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。 V0v,s^\H  
7jIBE  
A $gn{ c  
三. 动工 8'zZVX D<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y7M{L8{0  
z,4mg6gt  
' {UKO7   
J6n>{iE  
template < typename T > T"[]'|'  
class assignment $GFR7YC 7  
  { Nw'03Jzx_  
T value; '"fJA/O  
public : q6)fP4MQ]  
assignment( const T & v) : value(v) {} kFwFPK%B  
template < typename T2 > _%- +"3Ll  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !CWe1Dm  
} ; xy[#LX)RW  
29,ET}~  
IGcq*mR=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s@ r{TXEn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #M16qOEw  
X8Q'*  
'1:)q  
WN+i3hC  
  class holder !Fp %2gt|  
  { /T)E&=Ds  
public : /7 Tm2Vj8  
template < typename T > PQkw)D<n]_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ve ysW(z  
  { \jtA8o%n  
  return assignment < T > (t); Os@b8V 8,A  
} Fs(PVN  
} ; Z-Qp9G'   
2Qp}f^  
![\-J$  
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: N! 7}B  
iyl i/3|  
  static holder _1; RkYn6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :.,9}\LK  
_ \6v@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); & "&s,  
而不用手动写一个函数对象。 G n]qh(N>  
<ToBVG X  
Lj3o-@\*j  
h6 {vbYj  
四. 问题分析 Nv7-6C6<  
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。 }+9?)f{?@  
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。 KOS0Du  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H\R a*EO~j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8u+kA mI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N s+g9+<A  
g0tnt)]  
五. 问题1:一致性 ?`piie9V  
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?| #y83tNev  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,r~+ 9i0N  
25)9R^  
struct holder TC?B_;a  
  { P9bM+@5e  
  // X ha9x,  
  template < typename T > I "AjYv4R  
T &   operator ()( const T & r) const ^m w]u"5\  
  { x,,y}_YX  
  return (T & )r; Q?k *3A  
} {R!yw`#^B  
} ; ZwS:Te9-  
2'Dl$DH  
这样的话assignment也必须相应改动: HrBJi  
a/j;1xcc<  
template < typename Left, typename Right > F3}MM dX  
class assignment {h?pvH_>  
  { &J6`Q<U!  
Left l; N&NBn(  
Right r; /l*v *tl  
public : ^HSxE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @.e X8~3=  
template < typename T2 > >ou= }/<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?{S>%P A_B  
} ; .>B'oD  
<: v+<)K  
同时,holder的operator=也需要改动: ! I@w3`  
&:&89<C'  
template < typename T > ?bB>}:~j)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *p}mn#ru-  
  { gF{ehU%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v|%41xOsr  
} bmv8nal<Y  
!%G]~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7Jf~Bn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D~6[C:m  
%e E^Y<@g  
return l(rhs) = r; |h]V9=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 fg^25g'_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZRagM'K  
OUv<a `0  
template < typename Tp > pLB2! +  
class constant_t UCLM*`M  
  { 1INX#qTZ  
  const Tp t; z'q~%1t  
public : S}@7Z`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y&NqVR=   
template < typename T > p R'J4~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )7>GXZG>=  
  { AByl1)r|  
  return t; @t9HRL?T~  
} PftK>,+,  
} ; -+*h'zZ[<w  
F^yW3|Sb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l_^OdQ9D  
下面就可以修改holder的operator=了 =0)|psCsM  
]@&X*~c^Z  
template < typename T > DKIH{:L7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F0:]@0>r  
  { aA`eKy) \  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J2=4%#R!  
} l00i2w  
b#6S8C+@  
同时也要修改assignment的operator() ]8p{A#1  
b>07t!;  
template < typename T2 > f7=MgFi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YXA@ c  
现在代码看起来就很一致了。 *)Rm X$v3  
;kgP:n  
六. 问题2:链式操作 8rsc@]W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _?c.m*)A  
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。 VgH O&vU  
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。 'c35%? ]  
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。 Z.\q$U7'9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;I>nA6A  
cJ4My#w  
template < typename T > cJo%j -AM  
struct result_1 2 *NPK}  
  { Rt8[P6e"q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B.8B1MFm  
} ; }t)+eSUA  
jx}&%p X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P<]U  
.WF"vUp  
template < typename T > kKyU?/aj  
struct   ref b"I#\;Ym  
  { 2 2v"?*  
typedef T & reference; V!Wy[u  
} ; UleT9 [M  
template < typename T > Tv``\<   
struct   ref < T &> hi8q?4jE  
  { c!Hz'W  
typedef T & reference; Bz]tKJ  
} ; )4g_S?l=  
]rG=\>U3~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KdEvu?  
?qjdmB|w  
template < typename T > OgF[=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CD`a-]6qA  
  { HMq}){=S  
  return l(t) = r(t); [DaAvN^0A  
} Q0J1"*P0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kF|$oBQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2/?Zp=|j\  
C[^VM$  
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 lJK]S=cd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tia}&9;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ic/hVKYG5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v$}^$8`  
最后的布局是: "hyfo,r  
                Add tiK M+ ;C  
              /   \ bQaRl=:[:  
            Divide   5 6N@=*0kh-  
            /   \ *l_a=[<[  
          _1     3 '}hSh  
似乎一切都解决了?不。 \RDN_Z  
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。 u3h(EAH>  
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。 g0,~|.  
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: {Ydhplg{  
lS=YnMs6a  
template < typename Right > =D(a~8&,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6qZQ20h  
Right & rt) const \]x`f3F  
  { 7?fgcb3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zdP?HJ=F  
} SgU@`Pb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 534pX7dg  
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。 8{4'G$6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  ^*P?gG  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 eXl?f_9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @fd<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cj>@Jx}]M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sUF$eVAT  
h[(YH ;Y  
template < class Action > WA n@8!9  
class picker : public Action |r@;ulO  
  { %pZT3dcK  
public : "@x( 2(Y&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i;HXz`vT7  
  // all the operator overloaded WyV4p  
} ; r9f- C  
S]H[&o1o  
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。 I"]E}nd)  
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: Trirb'qO  
m-{DhJV  
template < typename Right > L4iWR/&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w hI4@#  
  { R&uPoY,f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I(6%'s2  
} cC8$oCR?  
LNL}R[1(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  *RY}e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'bfxQ76@sa  
m0G"Aj  
template < typename T >   struct picker_maker ei2?H;H;  
  { DS8HSSD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2?,l r2  
} ; m]DP{-s4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {JWixbA  
  { 3n2^;b/]  
typedef picker < T > result; Q}&'1J  
} ; RrLiH>  
8mr fs%_  
下面总的结构就有了: X}[1Y3~y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  ZPf&4#|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <@7j37,R7V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 za6 hyd^  
至此链式操作完美实现。 R655@|RT  
6UIS4 _   
X[J<OTj`$  
七. 问题3 5T/+pC$e=  
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。 XzAXcxC6G  
pll5m7[  
template < typename T1, typename T2 > Z{3=.z{&^=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y95  #t  
  { eHx {[J?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  o]0E  
} .Z 7t E?  
,5 8-h?B0v  
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: T:j41`g%s  
i(A `'V8GY  
template < typename T1, typename T2 > <,Gjo]z  
struct result_2 %YxKWZ/?  
  { u9_? c G-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E.#JCO|(1  
} ; 1mV ' ~W  
X'd\b}Bm  
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? NiG&Lw*8  
这个差事就留给了holder自己。 pTAm}  
    ;zqxDl_  
K*~xy bA  
template < int Order > 8\il~IFyi  
class holder; :MDFTw~|  
template <> d/NjY[`5+  
class holder < 1 > 4gZR!J  
  { FUI/ A >  
public : Q8TR@0d  
template < typename T > .t ^1e  
  struct result_1 qPu?rU{2  
  { ; <- f  
  typedef T & result; 3meZ]u  
} ; S?DMeZ{:  
template < typename T1, typename T2 > 89[/UxM)  
  struct result_2 8f,",NCgc  
  { yJx,4be  
  typedef T1 & result; %5ov!nm7  
} ; } %3;j5 ;6  
template < typename T > 9 'X"a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g9GPy U  
  { =j_4!^  
  return (T & )r; !rx5i  
} nJH'^rO!C  
template < typename T1, typename T2 > ;&b=>kPlZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m%U=:u7#M  
  { KYhL}C+  
  return (T1 & )r1; o &b\bK%E  
} '<"%>-^Gn  
} ; i [/1AI  
|}l/6WHB  
template <> `[=/f=Q}  
class holder < 2 > mv<cyWp  
  { \hJLa  
public : M7DoAS{6e  
template < typename T > rp ]H&5.*  
  struct result_1 vSQB~Vw8 t  
  { $jC+oYXj  
  typedef T & result; D<Z\6)|%I  
} ; K/&  
template < typename T1, typename T2 > Y(JZP\Tf_N  
  struct result_2 L#Ve [  
  { G$`hPNSh  
  typedef T2 & result; $9@Z\0   
} ; ?:PF;\U  
template < typename T > %AMF6l[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &sq q+&ao  
  { c:DV8'fT  
  return (T & )r; <95*z @  
} +C$wkx]  
template < typename T1, typename T2 > ZU:c[`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V" 5rIk  
  { 2$Z4 >!  
  return (T2 & )r2; ZB}zT9JaE  
} (Q"s;g  
} ; .>5E 4^$%  
?AQR\)P  
C-2#-{<  
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> >。 NS4W!o;"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T.!.3B$@]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :2L-Nf  
7r3EMX\#Qm  
return l(i, j) = r(i, j); <l)I% 1T_c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "jq F  
&>@EfW](  
  return ( int & )i; m]++ !  
  return ( int & )j; cMUmJH  
最后执行i = j; P; =,Q$e8  
可见,参数被正确的选择了。 %yy|B  
pr"q-S>E  
w="  
K?wo AuY  
*fDhNmQ `  
八. 中期总结 L{1PCs36c  
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: .|6Wmn-uS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k1^&;}/f:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F-?s8RD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -1F+,+m  
+_fxV|}P  
kEdAt5/U{  
62OZj%CXN  
&ZPyZj  
|A u+^#:;  
九. 简化 j|WN!!7  
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。 2K(zYv54  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p\|*ff0  
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: k5Df9 7\s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {Pi]i?   
  +-*/&|^等 Gy[m4n~Z5  
2. 返回引用。 ;x=0+0JD  
  =,各种复合赋值等 fH 5/  
3. 返回固定类型。 s4\_%je<v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \N]2V(v  
4. 原样返回。 wtro'r3  
  operator, 4q^'MZm1  
5. 返回解引用的类型。 o7@81QA!e  
  operator*(单目) i\k>2df  
6. 返回地址。 )6-!,D0db  
  operator&(单目) }W"/h)q  
7. 下表访问返回类型。 .GDNd6[K7  
  operator[] (^Hpe5h&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z/S}z4o/  
  operator<<和operator>> bu r0?q  
&qFy$`"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z:%~Al:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "f`{4p0v  
n#5%{e>  
template < typename Left > sZPA(N?  
struct value_return  F| O  
  { I.}E#f/A'  
template < typename T > eN ]9=Y~-K  
  struct result_1 w'D=K_h  
  { dX~$#-Ad86  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5@@ilvwzz  
} ; q vGkTE  
B"I^hrQ  
template < typename T1, typename T2 > QPpC_pZh  
  struct result_2 `GT{=XJfY  
  { 4Q(GX.5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .q (1  
} ; D~JrO]mi  
} ; <@2g.+9  
CrI:TB>/ "  
},G5!3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g flu!C6  
LYyOcb[x  
下面我们来剥离functor中的operator() &,~Oi(SX5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aRF}F E,u  
V17SJSC-  
return l(t) op r(t) La'XJ|>V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OB5`a,5dI  
return op l(t) 7gcJ.,Z.  
return op l(t1, t2) Mu]1e5^]  
return l(t) op DF!*S{)  
return l(t1, t2) op KI{B<S3*Z  
return l(t)[r(t)] :NPnwX8w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rz9IjL.Z  
;/g Bjp]H  
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: e2l!L*[g  
单目: return f(l(t), r(t)); xRM)f93@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g/6>>p`J  
双目: return f(l(t)); =Hwlo!  
return f(l(t1, t2)); `z{sDe;  
下面就是f的实现,以operator/为例 },LO]N|  
a"&Gs/QKSC  
struct meta_divide m3E`kW |  
  { Wc qUF"A  
template < typename T1, typename T2 > +Q+>{HK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wXnluE  
  { )4BLm  
  return t1 / t2; VwrHD$  
} V*w~Sr%  
} ; G :JQ_w  
DqGm  
这个工作可以让宏来做: %^CoWbU  
-'mTSJ.}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I8:A]  
template < typename T1, typename T2 > \ U sS"WflB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eQqx0+-0c  
以后可以直接用 TcM;6h`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zLda&#+  
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 +=N#6 # 1  
(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。。。) "MNI_C#{  
<@z!kl  
S)$iHBx{  
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 E\Et,l#|LY  
(6#, $Ze   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6w Y6* R  
class unary_op : public Rettype )eaEc9o>  
  { :sL?jGk\  
    Left l; 4V9S~^v|  
public : [Y_CRxa\u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hiQ #<  
L6=`x a,  
template < typename T > ydm2'aV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U+FI^Xrt#  
      { kMP3PS  
      return FuncType::execute(l(t)); Mo~zq.  
    } -) LiL  
o1zKns?  
    template < typename T1, typename T2 > nqMXE82  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qRnD{g|{1  
      { @n Oj6b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vlS+UFH0  
    } O4.`N?Xq  
} ; 9`X}G`  
b>Em~NMu_  
:[C"}m R1  
同样还可以申明一个binary_op o!-kwtw`l  
cA8A^Iv:0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6A23H7  
class binary_op : public Rettype Cl>{vS N  
  { JULns#tx}  
    Left l; {\62c;.  
Right r; ZGZ1Q/WH  
public : o/~Rf1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -b`O"Ck*  
d,d ohi  
template < typename T > zD,K_HicI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o;5ns  
      { #<*=)[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wFX>y^ 1  
    } V|W[>/  
h1AZ+9  
    template < typename T1, typename T2 > /c:78@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=sj+:GS  
      { _ ,~D]JYE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mo()l8  
    } /fDXO;tN  
} ; f~?4  
!}pvrBS  
xh`4s  
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 nc/F@HCB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =jIP29+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eOUv#F  
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。 ,?/AIL]_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6[~_;0  
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。。。 fIwG9cR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *mtS\J  
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) eRm 9LOp  
下面是修改过的unary_op ]r.95|V*  
wMvAm%}+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #)b0&wyW6i  
class unary_op Pof]9qE-y  
  { :-)H tyzf  
Left l; 'M!*Ge  
  ;@$v_i   
public : ;&i4QAo-  
'"M9`@Y3^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _A]=45cn~  
s9F{UN3  
template < typename T > k!)Pl,nJ  
  struct result_1 'D&[Y)f^  
  { |B~^7RHXo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .hVB)@/  
} ; "l[ c/q[  
PDNbhUAV  
template < typename T1, typename T2 > 4RyQ^vL  
  struct result_2 ,LftQ1*;  
  { U]}f]GK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >#[,OU}N  
} ; o/4U`U)Q0v  
(t_%8Eu  
template < typename T1, typename T2 > B6J <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >&`;@ZOH  
  { 94Q?)0W$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *w5xC5*  
} VbfTdRD-  
/w "h'u  
template < typename T > b;jr;I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hy wy(b3  
  { )PCh;P0C  
  return OpClass::execute(lt(t)); V_"UiN"o  
} !Y^3%B%  
&MJ cLM]  
} ; nXM[#~  
D&*'|}RZ  
khe.+Qfgj  
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 1 WUlBr/k  
好啦,现在才真正完美了。 }!*CyO*  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9:JQ*O$  
CKy/gTN  
template < typename Right > WWjc.A$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s ~>0<3{5  
  { W'"p:Uh q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B0$ge"FK9  
} UiQF4Uc"  
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。 \$W\[s4I  
[oD u3Qn  
w{89@ XRC  
n7VQi+i'  
EK2mJCC|  
十. bind Aq;WQyZ2  
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。 'y%*W:O  
先来分析一下一段例子 jeWI<ms  
N:~CN1  
SL 5QhP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fjh,e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4zhg#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <*[D30<  
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。 mRT$@xa]J  
我们来写个简单的。 ^{g('BQx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -=4{X R3  
对于函数对象类的版本: iCIU'yI  
Ye]-RN/W  
template < typename Func > [yx8?5  
struct functor_trait z$Z{ LR  
  { \'.|7{Xu  
typedef typename Func::result_type result_type; s6(bTO.  
} ; p5`={'>-  
对于无参数函数的版本: AQjf\i  
wu~?P`  
template < typename Ret > _"h1#E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ICD; a  
  { -jk-ve  
typedef Ret result_type; =`E{QCW  
} ; ,d@FO|G#pt  
对于单参数函数的版本: VI k]`)#  
^SWV!rrg  
template < typename Ret, typename V1 > b*TQKYT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w)Z-, J  
  { kK_9I (7c  
typedef Ret result_type; =-E%vnU  
} ; jL,P )TC  
对于双参数函数的版本: 9a$ 7$4m  
g). IF.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9o+e3TXp#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5bo')^xa  
  { w,1&s}; g\  
typedef Ret result_type; H8V@KB  
} ; `=P=i>,  
等等。。。 BPd *@l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &\e8c g  
6Sz|3ms  
template < typename Func > 1~y\MD*-j  
struct func_return ")i_{C,b^  
  { khVfc  
template < typename T > ]PQ6 em  
  struct result_1 3XcFBFE  
  { &~V6g(9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MuF{STE>->  
} ; X86r`}  
ZZrv l4h  
template < typename T1, typename T2 > zbAyYMtEk  
  struct result_2 Mz: "p.  
  { S!8q>d,%L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !SdP<{[  
} ; 8A: =#P^O\  
} ; #n.XOet<\  
",pd 9  
*:"p*qV*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4u E|$  
+wGFJLHJ  
template < typename Func, typename aPicker > `]4tJJy$  
class binder_1 ` M!'PMX  
  { ;4k/h/o1#  
Func fn; =y0h\<[  
aPicker pk; IVso/!   
public : md;jj^8zj  
k-I U}|Xz  
template < typename T > \[<8AV"E-'  
  struct result_1 h3j`X'  
  { GP0}I@>?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~F[JupU  
} ; hVW1l&s  
B3W2?5p  
template < typename T1, typename T2 > 51 "v`O+  
  struct result_2 G;AJBs>Y}  
  { ;N^4R$Q.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .#LvvAeh  
} ; JZ)w  
B4{F)Zb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} & Tkl-{I  
u-R;rf5%k  
template < typename T > gg@Ew4L&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I[KAW"  
  { eE" *c>I  
  return fn(pk(t)); 2`A\'SM'4  
} AA5UOg\jI  
template < typename T1, typename T2 > AQD`cG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +pxtar  
  { x.>&|Ej  
  return fn(pk(t1, t2)); UV\&9>@L  
} [<.dOe7|  
} ; 8gJg7RxL  
z-m:l;  
<;hy-Q()D  
一目了然不是么? }*c[} VLN  
最后实现bind ~ep^S^V+  
 t: 03  
vz^=o'  
template < typename Func, typename aPicker > { {+:Vy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <G#Q f|&  
  { G \|P3j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &H/3@A3  
} Q+p9^_r  
3u oIYY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :?:R5_Nd=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -SF50.[  
3XhLn/@  
十一. phoenix V3$zlzSm,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~Gh9m ]b  
,e{1l   
for_each(v.begin(), v.end(), @6V kNe9  
( X4/3vY  
do_ Kza5_ 7p`L  
[ %";ap8J04F  
  cout << _1 <<   " , " +<'>~lDg  
] h y"=)n(  
.while_( -- _1), YbJB.;qK  
cout << var( " \n " ) r TK)jxklX  
) Vkl]&mYRz  
); rQ)I  
/ gP"X1.  
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: m0]Lc{  
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 1 Ay.^f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KNSMx<GP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $u, ~183  
< ;fI*km  
+@MG$*}Oz  
template < typename Cond, typename Actor > Yq%r\[%*  
class do_while Ur(<  ]  
  { %8lWJwb7u  
Cond cd; |z`AIScT  
Actor act; QxiAC>%K  
public : t]+h.  
template < typename T > vlPViHF.  
  struct result_1 UxvT|~"  
  { 41c4Xj?'  
  typedef int result_type; cD9.L  
} ; qjH/E6GGg  
HJ!P]X_J1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .x_F4#Ka  
?-=<7 ~$  
template < typename T > %)=c#H1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >(F y6m  
  { V-lp';bD  
  do m">2XGCn  
    { vgN%vw pL  
  act(t); ]QKKt vN  
  } ^`fqK4<  
  while (cd(t)); ~\u?Nf~L  
  return   0 ; CUx [LZR7m  
} -|GX]jx(Y  
} ;  m5lTf  
3u4P [   
bE b+oRI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nw=:+?  
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。 ZX0!BS  
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。 T_oL/x_;  
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。 M! uE#|  
下面就是产生这个functor的类: lGX8kAv?  
K*N8Vpz(  
[q~3$mjQ  
template < typename Actor > 3PEW0b*]Pf  
class do_while_actor "BvDLe':  
  {  5 c1{[  
Actor act; 8YO` TgW  
public : +[Q`I*C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ML7qrc;Rx  
d8VFa'|  
template < typename Cond > h%!,|[|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~/;shs<9EM  
} ; V(F1i%9lg  
#./8inbG  
_s+_M+@et  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cfL:#IM  
最后,是那个do_ b#Vm;6BHD1  
.|GnTC q  
uk)D2.eS,  
class do_while_invoker a t%qowt  
  { h`:B8+k  
public : c4M]q4]F  
template < typename Actor > kjj?X|Un  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iM"L%6*I^  
  { gk4DoOj#P  
  return do_while_actor < Actor > (act); +uMK_ds~  
} Q`BB@E  
} do_; cL:hjr"  
DhT8Kh{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -{ Fy@$!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jNW/Biy4u  
最后来说说怎么处理break和continue TlJ'pG 4^  
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。 +kT o$_Wkz  
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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