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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <Wfx+F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;XF:\<+  
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, >"|B9Woc  
C<NLE-  
o C<.=2]  
g<l1zo`_  
  class filler JSkLEa~<  
  { K~c=M",mW  
public : T=iJGRctB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Id_2PkIN$~  
} ; r"C  
SQ44  
^Y=\#-Dd  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: k3u "A_"c  
G0/4JSH  
[<2<Y  
5]NqRI^0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kf>A\l^X7  
C>-aIz!y  
fmQ_P.c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BcL{se9<  
~<O7$~  
:yRo3c  
KV]X@7`@  
二. 战前分析 &,}j #3<  
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。 JW{rA6?   
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 q)Lu_6 mg  
q"%_tS  
5>CEl2mSl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zDw5]*R  
  /* --------------------------------------------- */ 24E}<N,g  
vector < int *> vp( 10 ); /JFUU[W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); + ,%&e  
/* --------------------------------------------- */ B|R@5mjm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZjgsR|i  
/* --------------------------------------------- */ I%r{]-Obr-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JG" R\2  
  /* --------------------------------------------- */ ey2S#%DF]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [h^2Y&Au5  
/* --------------------------------------------- */ mR&H9 NG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *C5R}9O5  
;1:Js0=;H  
<D:.(AUeO  
=7w\ 7-.m  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9Xj7~,  
1._1, _2是什么? 19HM])Zw\  
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。 f({Ei`|  
2._1 = 1是在做什么? {{B%f.   
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。 ix([mQg  
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。 q#T/  
Hc>m;[M)l  
gG]Eeu+z   
三. 动工 H| 8Qp*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >d,jKlh^.%  
v16 JgycM  
n2]/v{E;/  
hM;lp1l  
template < typename T > ->l%TCHP  
class assignment X#*JWQO=  
  { jE}33"  
T value; N.\- 8?>  
public : {>R:vH 8  
assignment( const T & v) : value(v) {} &X|#R1\  
template < typename T2 > e7m*rh%5>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JTr vnA  
} ; SSPHhAeH8  
A Y*e@nk\  
UaWl6 Y&Vu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XiL~TCkx4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |2RC#]/-Y  
,eTUhK  
I(V!Mv8j  
t; 4]cg:_  
  class holder ?)kGA$m#  
  { _I)U%? V+  
public : {4G%:09~J  
template < typename T > =h0,?]z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <~6h|F8  
  { cl]Mi "3_  
  return assignment < T > (t); 5_- (<B  
} v*r7Zz6l  
} ; ToJ$A`_!`  
z.kvX+7'  
b6U2GDm\s  
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: r[BVvX/,F  
l8I /0`_  
  static holder _1;  swK-/$#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F({HP)9b  
Fh`~`eog  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /W>iJfx  
而不用手动写一个函数对象。 $oj:e?8N  
PmKeF}  
%>~sJ0  
4kBaB  
四. 问题分析 2 lj'"nm  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 MRb-H1+Xf  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 OR%'K2C6S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U%<koD[,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d/[; `ZD+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @6wFst\t  
~\Hc,5G  
五. 问题1:一致性 EdlTdn@A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <kGU,@6PF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3QG7C{  
%kS(LlL+6  
struct holder )(ImLbM)  
  { Hea;?4Vg  
  // N+Y]st+  
  template < typename T > t5y;CxL  
T &   operator ()( const T & r) const NWMFtT  
  { [R=yF ~-  
  return (T & )r; 3~uW I%I`  
} GT0Of~?f  
} ; ldiD2 Q  
Fs9I7~L3  
这样的话assignment也必须相应改动: "uaMk}[ <!  
lfqiyYFm  
template < typename Left, typename Right > t m7^yn:  
class assignment f"%{%M$K  
  { +y&Tf#.V/A  
Left l; y%%}k  
Right r; bgK'{_o-  
public : _#r+ !e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E`?3PA8  
template < typename T2 > [co% :xJu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gP0LCK>  
} ; Bj1?x  
{]%0lf:  
同时,holder的operator=也需要改动: \l9qt5rS  
@cFJeOC|  
template < typename T > czS+< w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S7/eS)SQR  
  { uTKD 4yig  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2QJ{a46}  
} ,N!o  
2E}*v5b,  
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。 P_*" dza  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _V7r1fY:  
umt.Um.m2  
return l(rhs) = r; #,":vr  
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。 j$?{\iXZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C -\S/yd  
;<j0f~G`  
template < typename Tp > y CVI\y\B  
class constant_t @~YYD#'vNY  
  { \$*7 >`k  
  const Tp t; ]x(e&fyHB  
public :  |8My42yf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p<,*3huj  
template < typename T > Bq D'8zLD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Rb%8)t x  
  { auK?](U  
  return t; 'VzP};  
} q|!-0B @  
} ; e=B|==E10M  
6L"%e!be6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z0Vl+  
下面就可以修改holder的operator=了 |mGFts}0o'  
$}>+kHoT{  
template < typename T > }bdmomV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W-?()dX{  
  { E5I"%9X0H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7 "20hAd  
} -* WXMzr  
DAcQz4T`  
同时也要修改assignment的operator() 4 QvsBpz@  
eU".3`CtY  
template < typename T2 > 4KIRHnaj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '>cKH$nVC}  
现在代码看起来就很一致了。 95A1:A^t  
Xq_5Qv  
六. 问题2:链式操作 YjxF}VI~<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3%E }JU?MM  
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。 +a^nlW9g  
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。 bN]+_ mF  
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。 '8!Y D?n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g# Sl %Y  
%s|}Fz->  
template < typename T > 5=v}W:^v.  
struct result_1 RS)tO0  
  { '98VYCL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kEOS{C%6R  
} ; "B3N* R(["  
JBE!j-F  
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: M>~Drul  
`$,GzS(  
template < typename T > y9q8i(E0  
struct   ref LBM ^9W  
  { nbm&wa[  
typedef T & reference; 1FlX'[vh  
} ; U+:m4a  
template < typename T > _+K_5IO4  
struct   ref < T &> >7I15U  
  { 1 *'HL#  
typedef T & reference; *>|gxM8  
} ; @D{KdyW  
YH vLGc%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^p[rc@+  
?OcJ )5C4  
template < typename T > UTH*bL5/J2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kCR_tn 4  
  { o4m\~as)Y  
  return l(t) = r(t); k5:G-BQ:  
} H*ow\ Ct  
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。 Nl^;A> <u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $ M`hh{ -  
M?Dfu .t  
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 DI:]GED" =  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NdMb)l)m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nuk*.Su  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =Xi07_8Ic<  
最后的布局是: 3Dng 1}  
                Add :~2vJzp@?  
              /   \ gp>3I!bo[K  
            Divide   5 g)#W>.Asd  
            /   \ (7*%K&x  
          _1     3 ,w {e  
似乎一切都解决了?不。 >, F bX8Zz  
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。 &dM. d!  
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。 0AZ")<^~7  
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: ZCmgs4W!  
LAB=Vp1y3[  
template < typename Right > ,?>s>bHV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X:HacYqtC  
Right & rt) const T ]t'39  
  { i,>khc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hIy~B['  
} B"h#C!E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @ [:ZS+1  
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。 jrr EAp  
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。 W>) M5t4i  
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。 K^1oDP  
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。 5gYRwuf  
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? &e E=<x  
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: 0z1ifg&  
U' H$`$Ov  
template < class Action > (}Z@R#njH  
class picker : public Action BXtCSfY $  
  { 4Jp:x"w  
public : K"|l@Q[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A)bWcB}U  
  // all the operator overloaded Y<N5# );f  
} ; 01wX`"I  
mk.9OhYY  
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。 uatm/o^~,  
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: l4F%VR4KT  
2BQ j  
template < typename Right > q]T1dz?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g;pcZ9o  
  { iW$_zgN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d' !]ZWe  
} RIlwdt  
]~9t Y n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZGexdc%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 wxKX{Bs  
?qPo=~y01  
template < typename T >   struct picker_maker SheM|I~de  
  { .B7,j%1r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \H1( PA  
} ; u_@f$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !hJ+Lp_  
  { 5eLtCsHz  
typedef picker < T > result; q ?|,O;?  
} ; |cK*~  
vx>b^tJKC  
下面总的结构就有了: `7c~m ypx  
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。 % Qmn-uZ  
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。 ;D3C >7y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e|)hG8FlF  
至此链式操作完美实现。 CyJEY-  
95ZyP!  
ni.cTOSx  
七. 问题3 nCUg ,;_=  
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。 h}[-'>{  
e%svrJ2   
template < typename T1, typename T2 > eWCb73  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `#rL*;\uV  
  { joFm]3$;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,f~J`3(&  
} qB5j;@ r  
1Ir21un  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k Z?=AXu  
F^WP<0C  
template < typename T1, typename T2 > B^1>PE  
struct result_2 Vx$\hcG  
  { WJQvB=D&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K18}W*$ d  
} ; bWH&P/>  
`ZU($!(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /Gd=n  
这个差事就留给了holder自己。 d(\%Os   
    sZjQ3*<-r  
G? ])o5  
template < int Order > t>L;kRujVJ  
class holder; o)h_H;  
template <> QX!-B  
class holder < 1 > m,VOx7%n  
  { = i$Fl{vH  
public : X$HIVxyq2  
template < typename T > MX$0Op  
  struct result_1 !=pn77`g >  
  { $|L Sx  
  typedef T & result; ynq}76 H0k  
} ; )Q=_0;#;k  
template < typename T1, typename T2 > >tYm+coS  
  struct result_2 ohRjvJ'v|  
  { q3mJ782p]  
  typedef T1 & result; v_BcTzQ0S  
} ; @:j}Jmg  
template < typename T > R_ B7EP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B~6&{7 xc%  
  { P Y_u/<u  
  return (T & )r; 0@[$lv;OS  
} 8*W#DH!  
template < typename T1, typename T2 > .I7pA5V{#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *T- <|zQ  
  { {o)Lc6T8s  
  return (T1 & )r1; qz+dmef  
} H['N  
} ; Vy6qbC-Kt  
wrc,b{{[iM  
template <> ^&B@Uw5{  
class holder < 2 > "7 4-4  
  { dz:E?  
public : {Bk[rCl  
template < typename T > )SaGH3~*C  
  struct result_1 F0pir(n-  
  { +O"!qAiK  
  typedef T & result; s6H]J{1F  
} ; RM]\+BK  
template < typename T1, typename T2 > fFMlDg[];  
  struct result_2 ?~l6K(*2  
  { a+[RS]le  
  typedef T2 & result; HU1h8E$-  
} ; &4{KV.  
template < typename T > :nh_k4S@v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ? }Z1bH  
  { q]\:P.x!>  
  return (T & )r; fX(3H1$"  
} {'N Z.  
template < typename T1, typename T2 > p2Z?T}fa}&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "An,Q82oHf  
  { z#zI1Am(O  
  return (T2 & )r2; ^?-:'<4q$  
} Ye\rB\-  
} ; S{Kiy#ltWc  
61Bwb]\f/|  
}d[ kxo  
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> >。 bbtGXfI+SB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )YYf1o[+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )#EGTRdo  
g%ndvdb m  
return l(i, j) = r(i, j); yd^ {tQi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) + @A  
Rvkedb  
  return ( int & )i; ^T( .k=  
  return ( int & )j; T%x}Y#U'`  
最后执行i = j; [8P:?nDDL  
可见,参数被正确的选择了。 }v@dL3{f  
bo,_&4?  
szb_*)k  
v V'EZ ?  
ob+b<HFv  
八. 中期总结 aB*Bz]5;E  
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: 5<iV2Hx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Bz_^~b7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gD0eFTN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OtY`@\hy  
aFc1|.Nm  
.4_o>D  
A|CmlAW~^  
Yw22z #K  
}wWKFX  
九. 简化 jG6]A"pr  
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。 H ;7(}:.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @D)al^]x6  
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: b}OY4~ Y4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~9?cn  
  +-*/&|^等 00<cYy  
2. 返回引用。 HpR]q05d  
  =,各种复合赋值等 d4m=0G`  
3. 返回固定类型。 .0p0_f=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]O Z5 fd  
4. 原样返回。 *w$W2I>b7  
  operator, w:??h4lt  
5. 返回解引用的类型。 IW)()*8;/  
  operator*(单目) cec9l65d  
6. 返回地址。 n?oW< &  
  operator&(单目) ]fm'ZY&  
7. 下表访问返回类型。 h&|[eZt?F  
  operator[] HvUxsdT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YSs)HV.8  
  operator<<和operator>> 062,L~&E  
"MxnFeLM#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Okgv!Nt8)A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w _u\pa  
osciZ'~  
template < typename Left > [N FFB96  
struct value_return iF*:d  
  { Om\o#{D  
template < typename T > ylUb9KusOx  
  struct result_1 d]`CxI]  
  { \/E>4)MDy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A_n7w  
} ; pEw"8U  
O7u(}$D L  
template < typename T1, typename T2 > ]~844J p  
  struct result_2 ioa U*%  
  { iz5CAxm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '#! gh?  
} ; {Z{75}  
} ; TH)"wNa  
hrmut*<|  
d; [C6d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zh4# A <e  
1pQn8[sc@  
下面我们来剥离functor中的operator() Ulhk$CPA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }L &^xe  
X#d~zk[r2  
return l(t) op r(t) J2d.f}-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (As#^q\>B  
return op l(t) k[0-CB  
return op l(t1, t2) (VS5V31"  
return l(t) op ?xK8#  
return l(t1, t2) op 1m+p;T$  
return l(t)[r(t)] X"MB|N y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fz;iOjr>  
vVj  
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: BW-`t-,E;  
单目: return f(l(t), r(t)); M]<?k]_p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U2$d%8G  
双目: return f(l(t)); |\w=u6jX  
return f(l(t1, t2)); ^*S ,xP  
下面就是f的实现,以operator/为例 wU8Mt#D!  
ADZ};:]  
struct meta_divide tM2)k+fg  
  { JROM_>mC  
template < typename T1, typename T2 > ?:Mr=]sD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qg^cf<X{i  
  { "rTQG6`  
  return t1 / t2; Q)"C&) `l  
} 0YaA`  
} ; k $M]3}$U  
_AYXc] 4%  
这个工作可以让宏来做: Fd#?\r.  
mt9 .x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >oea{u  
template < typename T1, typename T2 > \ )S`jFQ1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ktI/3Mb@  
以后可以直接用 sLh==V;9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t c[n&X  
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 c?P?yIz6p  
(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。。。) :iFIQpk  
! N|0x`  
syk!7zfK  
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 nv)2!mAh\  
;V^ 112|C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1D16   
class unary_op : public Rettype ]e >RK'  
  { zs%Hb48V   
    Left l; vesJEaw7  
public : L{:9Cx!F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tskq)NU  
u83J@nDQ  
template < typename T > P-`M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q=BZ N]g2  
      { ~i@Y|38C  
      return FuncType::execute(l(t)); -D xL0:E  
    } -<Hu!V`+  
C(S'#cm  
    template < typename T1, typename T2 > 1<+2kBuY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kR]!Vr*yh  
      { ?!wgH9?8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'jmTXWq*  
    } "dsU>3u  
} ; } $uxJB  
Mb"J@5P[4  
aqYa{hXio  
同样还可以申明一个binary_op fKp#\tCc y  
*o-.6OxZ$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gWrgnlq  
class binary_op : public Rettype ;`l'2 z@N  
  { {x:ZF_wbb  
    Left l; 1h>yu3O  
Right r; 1?)Xp|O  
public : bB }$'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >:zK?(qu,N  
DvPlV q~  
template < typename T > h8 'v d3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x&^_c0fn  
      { tBNoI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2LNRtW*  
    } a,3j,(3  
cHcmgW\4  
    template < typename T1, typename T2 > T_X6Ulp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !h(|\" }  
      { \(VTt|}By$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bfA=3S"0  
    } _FXZm50\g{  
} ; p`nPhk,:b  
l_EM8pL,f  
)>b.;  
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 %ThyOl@O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fq5_G~c =  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C|d\3S\(  
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,|QC*7?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wUiys/ OVM  
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。。。 3l[Mc Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?notxE7 ]  
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) :[\v  
下面是修改过的unary_op baJxU:Y=p  
W3Dc r@Dy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > so)"4 SEu  
class unary_op jx.[#6e  
  { MS>t_C(  
Left l; rSxxH]-  
  {g2@6ct  
public : #?*WPq  
pAb.c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NM]s8cK_  
_$wmI/_J M  
template < typename T > WuPH'4b 5  
  struct result_1 /EibEd\  
  { smdZxFl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NB\{'  
} ; !:|TdYrmj  
y;t6sM@  
template < typename T1, typename T2 > @[#$J0q q  
  struct result_2 s <   
  { zUkN 0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JoRT&rkd  
} ; 1BAgtd$3  
1rKlZsZ#*  
template < typename T1, typename T2 > ymegr(9&K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AZzuI*  
  { ]?Fi$3Lm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vw#_68EybM  
} 6'kS_Zu{<  
c1$ngH0  
template < typename T > u5 {JQO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S-7'it!1  
  { D?C)BcN  
  return OpClass::execute(lt(t)); K =C!b?  
} : p{+G  
@g2 cC  
} ; [,K.*ZQi  
CT KG9 T  
VOc8q-hK  
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 <&&SX;  
好啦,现在才真正完美了。 W%.v.0   
现在在picker里面就可以这么添加了: L KCb_9  
U\veOQ;mW  
template < typename Right > PqyA1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UA4J>1 i  
  { B3H|+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xcrk;!IB?  
} pM{nh00[  
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.W66\8~}^  
s[K^9wz  
yz-,)GB6  
b B  x?  
4Sm]>%F':  
十. bind % r-V2)  
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。 p. R2gl1m  
先来分析一下一段例子 3' ~gvi I  
B|C/ Rk6?  
+$$$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #'-Sh7ycW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UK$ms~H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `6[I^qG".  
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。 ^K7ic,{  
我们来写个简单的。 2u"7T_"2D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =/u% c!  
对于函数对象类的版本: pG34Qw  
V7Z4T6j4  
template < typename Func > >_c5r?]SG  
struct functor_trait P+!"wX0*N  
  { i]=&  
typedef typename Func::result_type result_type; EyI}{6~F  
} ; 4-kZJ\]  
对于无参数函数的版本: !IC-)C,q  
bae\Zk%`^  
template < typename Ret > I.Y['%8,5~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {ekCQeDo  
  { nI/kw%<  
typedef Ret result_type; 3#vinz  
} ; "F3]X)}  
对于单参数函数的版本: s-Aw<Q)d  
28hHabd|  
template < typename Ret, typename V1 > !" JfOu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yMZHUd  
  { YXU|h  
typedef Ret result_type; $B#6tk~u  
} ; B d^"=+c4  
对于双参数函数的版本: Fhv2V,nZ<  
T1` |~Z?g-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C@Nv;;AlU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 65oWD-  
  { zOHypazOTq  
typedef Ret result_type; kWlAY%   
} ; /Y&02L%\3s  
等等。。。 *d(SI<j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z2Zq'3*  
2[B4f7  
template < typename Func > SR^_cpZoi  
struct func_return kF{*(r=.o  
  { `:wvh(  
template < typename T > f`8OM}un&  
  struct result_1 Q\Gq|e*  
  { 9Ew7A(BG_3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B-*E:O0y  
} ; SVa6V}"Iv  
FZ|CqD"#  
template < typename T1, typename T2 > yoRU_%xA  
  struct result_2 N7%TYs  
  { v! 42 DA)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ? b[n|^wS  
} ; C{Asp  
} ; MlJVeod  
(>=7ng^  
DY{cQb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nRb^<cZf  
c=[q(|+O!  
template < typename Func, typename aPicker > [U8$HQ+x  
class binder_1 1z*kc)=JF8  
  { b?Pj< tA  
Func fn; -h-oMqgu(  
aPicker pk; ,&7Wa-vf  
public : G\/"}B:(  
mmEp'E  
template < typename T > Q}*y$se!  
  struct result_1 B/J&l  
  { b@t5`Y-+K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IN7<@OS7  
} ; xU S]P)R  
(X+s-4%  
template < typename T1, typename T2 > m ,>  
  struct result_2 p<`+sf}A:  
  { [4+q+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3+xy4 G@L  
} ; +'#oz+  
b[@V Ya  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |<`.fOxJP  
Aaw(Ed  
template < typename T > 6QZ5|T ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )9=(|Lp  
  { tZ2K$!/B  
  return fn(pk(t)); 2 ?|gnbE:  
} 0_yP\m  
template < typename T1, typename T2 > XM|%^ry  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i3mAfDF  
  { 2UP,Tgn..  
  return fn(pk(t1, t2)); V% CUMH =U  
} ^1jk$$f  
} ; :XV} c(+d  
DlyMJ#a  
K3mA XC,d  
一目了然不是么? ]Z4zF"@  
最后实现bind R^MiP|?ZH  
C+K=[   
.G>t72DpU  
template < typename Func, typename aPicker > =y%rG :!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ] c}91  
  { JmOW~W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N;HIsOT}t  
} 9.M{M06;  
O\OE0[[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 },+~F8B  
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。 #T~&]|{,  
F9XT lA  
十一. phoenix !:fv>FEI9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NvtM3  
Wv K(G3  
for_each(v.begin(), v.end(), Zv qn%K],  
( S<6k0b(,_3  
do_ S{p}ux[}=  
[ .dq "k  
  cout << _1 <<   " , " N<JHjq  
] TSo:7&|  
.while_( -- _1), (E($3t8  
cout << var( " \n " ) :WXf.+IA  
) :#="%  
); L>Jd7; =  
rOl6lQW  
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: u/AT-e r;  
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 |V`S >m%N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Sl~x$9`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X QbNH~  
L2-^! '  
mog9jw  
template < typename Cond, typename Actor > b>cafu  
class do_while /N^~U&7  
  { 'pP-rdx  
Cond cd; `1p 8C%  
Actor act; tfiqr|z  
public : $V8vrT#:  
template < typename T > -!*p*3|03|  
  struct result_1 Q e1oT)  
  { #Ws 53mT  
  typedef int result_type; 6E9N(kFYs  
} ; 5M?mYNQR/H  
A['uD<4b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y7zkAXhJ  
IG.f=+<0  
template < typename T > 6 ,N6jaW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V,QwN&  
  { p/|(,)'+jx  
  do RfbdBsL  
    { z] @W[MHY  
  act(t); G%w_CMfH  
  } Qp:6= o0:  
  while (cd(t)); /jrY%C  
  return   0 ; Etmo7 8e  
} UR>_)*  
} ; sp8[cO=  
0B3 Q Vbp'  
C;#" td  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9[>Lp9l'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Xt(! a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ySruAkw%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I}:L]H{E  
下面就是产生这个functor的类: %{ ~>n"  
INLf#  N  
\ sf!  
template < typename Actor > e`DsP8-&v  
class do_while_actor ^!@*P,'I  
  { ]Ti$ztJ  
Actor act; cS~!8`Fwy  
public : _Y YP4lEL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mrnxI#6  
+Hy4s[_|  
template < typename Cond > xw%)rm<t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GAJ~$AiwHH  
} ; {a4xF2  
(Nt[v;BnO  
D=w9cKa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5LMj!)3  
最后,是那个do_ !V( `ZH  
oYq,u@oM  
sQ(1/"gb  
class do_while_invoker lS{4dvr?w  
  { lV7IHX1P  
public : 4 ?2g&B\  
template < typename Actor > n2 na9dX)w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [a D:A  
  { xT+ ;w[s  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z}f^qc+  
} XIN5a~[z*  
} do_; LD@7(?mlU  
7ti<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;l`X!3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lQr6;D}+  
最后来说说怎么处理break和continue 1E^{B8cm  
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。 m3%ef  
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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