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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m*Q*{M_e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qJPEq%'Q  
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, }E]&,[4&M  
No G`J$D  
}Gg:y?  
25CO_  
  class filler =%+o4\N,  
  { ZVX!=3VT  
public : -cW 'g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'k(aZ"  
} ; vgvJ6$#  
nFY6K%[  
'2BE"e  
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: VL O !hA#  
3ZEV*=+T5  
FqpUw<]6s  
9XSZD93L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p!]$!qHO (  
FSn&N2[D  
%qj8*1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g(D r/D  
B qA  
EA+}Rf6}  
4OOH 3O  
二. 战前分析 P&0o~@`cL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 i1E~F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <>tQa5;  
H6I]GcZ$  
O)E8'Oe"Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hwR_<'!  
  /* --------------------------------------------- */ ,J63 ?EQ3  
vector < int *> vp( 10 ); ':jsCeSB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'ixu+.ZL/  
/* --------------------------------------------- */ V`/D!8>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jjLwHJ  
/* --------------------------------------------- */ Sl RQi:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); byW9]('e  
  /* --------------------------------------------- */ bb ]r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {+V]saYP  
/* --------------------------------------------- */ 2l#c?]TA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y$7vJl.uS/  
#uzp  
2[8C?7_K0?  
>.)m|,  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7\?0d!  
1._1, _2是什么? d}2$J1`  
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。 MY]<^/Q  
2._1 = 1是在做什么? " A}S92  
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。 X?8EPCk  
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。 R rtr\ a  
`,O#r0m  
8 o SNnT  
三. 动工 } qf=5v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v3ky;~ke  
~5Cid)Q}@o  
knsTy0]  
nbECEQ:|B  
template < typename T > LW$(;-rY  
class assignment :~Z -K\  
  { +6$|No  
T value; _,?<r&>v6  
public : 3m#/1=@o  
assignment( const T & v) : value(v) {} \pVmSac,  
template < typename T2 >  KDX1_r=Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,L.*95 ,  
} ; 'kC,pN{->  
Pd"=&Az|  
/YLHg5n8+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1j!LK-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pr) `7VuKp  
;tZ;C(;<  
.EF(<JC?  
iaAj|:  
  class holder I+VL~'VlS  
  {  `u 't  
public : 0,z3A>C  
template < typename T > =,])xzG%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8nj^x?bn  
  { :"~SKJm  
  return assignment < T > (t); |}-bMQ|  
} Hrk]6*  
} ; FoNkISzW  
b5@sG^  
&qjc+-r{l  
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: wigs1  
ILU7Yhk  
  static holder _1; GI[TD?s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i0TbsoKh:  
%2;Nj; J$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /TndB7l"3  
而不用手动写一个函数对象。 bih%hqny  
n ZbINhls  
%6%~`((4  
0ap_tCY  
四. 问题分析 'xP&u<(F  
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。 `B A'a" $  
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。 Lhz*o6)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xt .ca,`U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \x7^ly$_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vH?rln  
!S3^{l-  
五. 问题1:一致性 q?* z<)#  
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?| iCtDV5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hE;|VSdo  
l"rX'g?  
struct holder +L,V_z  
  { # E{2 !Z  
  // ]i:_^z)R  
  template < typename T > )Ggv_mc h  
T &   operator ()( const T & r) const L[cP2X]NQ  
  { Ht"?ajW{  
  return (T & )r; z @21Z`,  
} _qO'(DKylC  
} ; <0!O'" "J  
4~K%,K+Du  
这样的话assignment也必须相应改动: I !J'  
YW2h#PV6_  
template < typename Left, typename Right > (uVL!%61k  
class assignment 2;w`W58  
  { j>`-BN_  
Left l; 4Jf9N'  
Right r; F;L8FL-  
public : $3 =S\jyfK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~JS BZ@  
template < typename T2 > (2Z k fN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &\y`9QpVF  
} ; ]SmN}Iq1  
agkGUK/  
同时,holder的operator=也需要改动: QnA~,z/ .w  
]5r@`%9  
template < typename T > 2}n7f7[/b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z*UgRLKZD  
  { VTa%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \c}pzBFd  
} c`@";+|r  
|->C I  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a*&(cn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KL yI*`  
neQ~h4U"  
return l(rhs) = r; E)`:sSd9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YsMM$rjP +  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +#Wwah$  
E&N~ h|CL  
template < typename Tp > Za,myuI+  
class constant_t '3 b'moy  
  { 61w ({F  
  const Tp t; <aLS4  
public : O 6ph_$nt.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CTS1."kx1  
template < typename T > UqD ]@s`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PthgxB^  
  { r )HZaq  
  return t; U&ytZ7iB  
} g4u 6#.m(  
} ; =I aWf  
@,j,GE%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?N(<w?Gat  
下面就可以修改holder的operator=了 U:z5`z!  
d%UzQ*s  
template < typename T > $A`m8?bY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ve+bR   
  { mPhu#oK'f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @C<ofg3E  
} >C19Kie72  
ps;dbY*s6  
同时也要修改assignment的operator() 9GRQ^E  
`8S3Y  
template < typename T2 > vz~Oi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 14"+ctq  
现在代码看起来就很一致了。 ?;_*8Doq-a  
*NG\3%}%|@  
六. 问题2:链式操作 `yP`5a/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /z_]7]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 aL_/2/@X8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 damG*-7Svx  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r^a:s]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "g)V&Lx#X  
 DR{O.TX  
template < typename T > q-+:1E  
struct result_1 qY$ [2]  
  {  4=ovm[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zPx R=0|  
} ; 0k{\W  
Q`W2\Kod]  
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: )|vy}Jf7  
f9 \$,7F  
template < typename T > J jm={+@+  
struct   ref t,Ka] /I  
  { XPU>} 4{  
typedef T & reference; p_g`f9q6D  
} ; v7SYWO#  
template < typename T > :dh; @kp  
struct   ref < T &> J_ h.7V  
  { DnFzCJ  
typedef T & reference; F3EAjO)ch  
} ; Y X^c}t}U  
jLVG=rOn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _FYA? d}  
4"k&9+>  
template < typename T > GTM0Qvf?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^8;MY5Wbs  
  { M2|!,2  
  return l(t) = r(t); Sz@z 0'  
} O-X(8<~H=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 50QDqC-]XS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~t~[@2?WG  
mpug#i6q  
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 j(Lz& *4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P,ueLG=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X2@Ef2EkM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s`_EkFw>Gl  
最后的布局是: \^*:1=|7u]  
                Add &U7v=a  
              /   \ A{ ~D_q  
            Divide   5 X7huc*  
            /   \ 12z!{k7N  
          _1     3 !i)!|9e  
似乎一切都解决了?不。 /iFn =pk1?  
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。 =S`h/fru  
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。 ]JjS$VMauX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }bv+^#  
"-$}GUK?Z  
template < typename Right > hK3-j;eg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q4[}b-fF  
Right & rt) const T0tX%_6`  
  { P}}G9^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z3uR1vF'  
} +PjTT6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <"5l<E  
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。 N!(mM;1X)  
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。 s#s">hMrI  
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。 F<,pAxl~@  
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。 <=">2WP{  
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? uaF-3  
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: >+a\BK"k  
YCD |lL#  
template < class Action > ->b5"{t  
class picker : public Action '#f<wf n  
  { MW 7~=T  
public : _d@YLd78P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wlhh0uy  
  // all the operator overloaded <{kPa_`'  
} ; vTK%4=|1}!  
OJcS%-~  
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。 -wXeue},>  
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: +& B?f  
]eKuR"ob0  
template < typename Right > !i;6!w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r'OqG^6JFN  
  { eL}w{Hlk T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3J#LxYK  
} y|6n:<o  
e]RzvWq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ab@ G^SLX  
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。 :*}Q/]N  
)%K<pIk  
template < typename T >   struct picker_maker GOc   
  { I_r@Y:5{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )q=F_:$  
} ; "U}kp#)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^O_Z5NbC3  
  { VmqJMU>.  
typedef picker < T > result; Kv| x -_7  
} ; 9lb?%UFe  
PR@6=[|d  
下面总的结构就有了: >5CK&6  
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。 o]<Z3)  
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。 M`cxxDj&j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2`4m"DtA  
至此链式操作完美实现。 1p}Wj*mc  
i1B!oZ3q  
O-(V`BZe  
七. 问题3 !/}3/iU  
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。 [Z$H <m{c-  
z5jw\jBD  
template < typename T1, typename T2 > [|Qzx w9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )=5 &Q  
  { \l59/ZFan  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )pHtsd.eP  
} &en. m>9,  
]*=4>(F[  
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: 17s~mqy  
36=aahXd\  
template < typename T1, typename T2 > (GC]=  
struct result_2 ok\-IU?  
  { ?9~^QRLT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m Q9dF,  
} ; lb_N"90p  
` g]  
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? >bW=oTFz  
这个差事就留给了holder自己。 {M**a  
    EOB8|:*  
"`% ,l|D  
template < int Order > 3x[C pg,  
class holder; ,\M77V  
template <> ^QS`H@+Z  
class holder < 1 > ? "I %K%  
  { i7#4&r  
public : g{'f%bkG  
template < typename T > p{w-  
  struct result_1 9B0ON*`  
  { 7a"06Et^  
  typedef T & result; 1B;2 ~2X  
} ; $*0-+h  
template < typename T1, typename T2 > `]KX`xGK  
  struct result_2 ]RT  
  { O*~,L6# }  
  typedef T1 & result; m'"r<]pB*4  
} ; b?}mQ!  
template < typename T > 3x;UAi+&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nm5DNpHk  
  { e8vy29\S  
  return (T & )r; Q a (Sb  
} z8X7Y >+SA  
template < typename T1, typename T2 > a`' >VCg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KqG b+N-@  
  { lx|Aw@C3~  
  return (T1 & )r1;  t;o\"H  
} SoU(fI[6  
} ; QD@O!}; T  
jYVs\h6  
template <> t(3f} ?  
class holder < 2 > L3%frIUd  
  { DzpWU8j  
public : l2LQV]l  
template < typename T > "KIY+7@S}  
  struct result_1 :M"+  
  { __ g?xw  
  typedef T & result; a/V,iCiH  
} ; FsED9+/m  
template < typename T1, typename T2 > TanWCt4r  
  struct result_2 j#//U2VdN  
  { /GgID!8  
  typedef T2 & result; + +L7*1t  
} ; sx#O3*'>1  
template < typename T > =p;cJ%#2]'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7z;2J;u`n  
  { .:?v;rYk{  
  return (T & )r; *ak0(yLn)  
} 6:2*<  
template < typename T1, typename T2 > 6u"wgX]H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'UX^]  
  { ) f~;P+  
  return (T2 & )r2; %NkiYiA  
} QP'sS*saJ  
} ; #m U\8M,  
gfggL&t(  
fK7 ?"^`/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 lj]M 1zEz&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `<tRfl}qs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c^w^'<  
vl/!w2  
return l(i, j) = r(i, j); 5X^\AW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r%;|gIky  
Hdyl]q-(P  
  return ( int & )i; 9fX0?POG  
  return ( int & )j; N_g=,E=U%  
最后执行i = j; nT|WJ%  
可见,参数被正确的选择了。 .gy:Pl]w  
@]Vcl"t  
Py*WHHO  
B*G]Dr)e  
4(htdn6\  
八. 中期总结 )Cdw_Yx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vEx'~_+a9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4]1/{</B|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;y-JR$M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )y] Dmm  
"vk]y  
>4ex5  
f8-`bb  
?u2\ *@C  
fOMaTnm'  
九. 简化 |~A*?6:@  
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。 % (h6m${j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3sV$#l P  
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: PZ/ tkw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FqJd  
  +-*/&|^等 l8E))oz1T  
2. 返回引用。 Q7u|^Gu,5  
  =,各种复合赋值等 JA{kifu0+  
3. 返回固定类型。 4j;IyQDvM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3q4VH q  
4. 原样返回。 ot7f?tF2<J  
  operator, C1A  X  
5. 返回解引用的类型。 %(s|  
  operator*(单目) SkV pZh  
6. 返回地址。 # N3*SE  
  operator&(单目) t _ CMsp  
7. 下表访问返回类型。 #_\**%,<  
  operator[] ~98q1HgS]D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Rm3W&hQ  
  operator<<和operator>> 7r,GdP.  
ZWGelZP~  
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。 =_&,^h@'3e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /7B3z}rd  
q h bagw~  
template < typename Left > \>su97  
struct value_return 3K(/=  
  { &7kLSb&|;  
template < typename T > 0F uj-q  
  struct result_1 8Ud.t =2  
  { oTk\r$4eb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tM@%EO  
} ; Up-^km  
%Lx#7bR U  
template < typename T1, typename T2 > L?N: 4/0;!  
  struct result_2 (| O(BxS  
  { 3I'7+?@@l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  Dt5AG  
} ; "pX|?ap  
} ; @ #J2t#  
NWwKp?  
5 3+C;]J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z+fy&NPl  
_ y'g11 \  
下面我们来剥离functor中的operator() <F}j;mX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WO69Wo\C  
Gf7r!Ur;g  
return l(t) op r(t) r"L:Mu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MR,>]| ^  
return op l(t) t`6~ ud>  
return op l(t1, t2) JWM4S4yZHR  
return l(t) op O~Jf"Ht  
return l(t1, t2) op X.e4pLwGK  
return l(t)[r(t)] J{;\TNkJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WYvcN8F  
/xg1i1Et  
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: }!kvoV)]1  
单目: return f(l(t), r(t)); GOCe&?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J"eE9FLM  
双目: return f(l(t)); HlxgJw~<  
return f(l(t1, t2)); ]<iD'=a  
下面就是f的实现,以operator/为例 *[3tGiUJ  
yBqKldl  
struct meta_divide lR ZuXo9<  
  { QF.M%she+  
template < typename T1, typename T2 > _Pw5n mH c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jTsQsHq   
  { Urm(A9|N  
  return t1 / t2; RLVz"=  
} #FGj)pu  
} ; & @ $D(  
0VgsV;  
这个工作可以让宏来做: U4NA'1yo  
+ VhD]!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N@? z&urQi  
template < typename T1, typename T2 > \ c=B!\J<1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }1Hy[4B(k\  
以后可以直接用  ~Ctq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {tXyz[;i1}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t%s(xz#1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) avMre_@V  
ti ic>j\D  
. P! pC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 p ^I#9(PT  
%&$s0=+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p^QppM94  
class unary_op : public Rettype M;X}v#l|XI  
  { VPDd*32HC  
    Left l; Eye.#~  
public : d r=h;[Q'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?&XpwJw:~  
8}OII\  
template < typename T > dJ,,yA*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =W'{xG}  
      { $0 ~_)$i :  
      return FuncType::execute(l(t)); 8{%[|Ye  
    } ?Hf8<C}3  
*edhJUT  
    template < typename T1, typename T2 > uWrvkLGN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Dc'"3+6  
      { -H](2}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FHyyZ{"  
    } :W}M$5|  
} ; MM/D5g  
ET=-r  
X_J(P?  
同样还可以申明一个binary_op BWG#W C  
R|t.J oP9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +Ft@S(IE  
class binary_op : public Rettype } |? W  
  { `^CIOCK%  
    Left l; /U,;]^  
Right r; gY!#=?/S  
public : 6+_qGV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CW;=q[+w  
%D<>F&h  
template < typename T > JQ"w{O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KFn[  
      {  jf~-;2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P4dhP-t  
    } &-M}:'  
q5ja \  
    template < typename T1, typename T2 > ZuVucP>>_d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u+,  
      { 4^AdSuV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .l ufE  
    } +OX:T) 4h6  
} ; m?pm)w  
Ga#5xAI{a  
).9m6.%Uk  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4 .d~u@=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6]5e(J{Fz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?*2Uw{~}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 u:s[6T0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;-!j,V+$h  
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。。。 zTvGku[3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "jMSF@lr  
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) tg' 2 v/  
下面是修改过的unary_op uQ'Izdm  
F{"4cyoou  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,f?+QV\T.  
class unary_op QFX )Nov];  
  { G[M{TS3&Ds  
Left l; 'n4$dv% q  
  IIIP<nyc  
public : hqVxvS"  
 pu?D^h9/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '\I!RAZ  
kcN#g- 0  
template < typename T > X|Z2"*;b`  
  struct result_1  {;| >Qn  
  { Y+0HC2(o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u[G`_Y{=EM  
} ; B #zU'G*Y  
TZYz`l+v  
template < typename T1, typename T2 > l0-zu6i w  
  struct result_2 mel(C1b"j/  
  { t2 0Es  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $K}Y  
} ; ~s4o1^6L  
:#&Y  
template < typename T1, typename T2 > ;>Q.r{P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8-cCWo c  
  { ZI/Ia$O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;;? Zd  
} .*W_;Fo  
S @[B?sNj  
template < typename T > 6 r}R%{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \4 5%K|  
  { 2GC{+*  
  return OpClass::execute(lt(t)); i_M0P12  
} bIP%xl Vp  
mO(A'p "b  
} ; %e|.a)78  
fA{t\  
Tj v)jD  
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 lbUUf}   
好啦,现在才真正完美了。 (&^k''f  
现在在picker里面就可以这么添加了: y$6~&X  
8^>qzaf 8  
template < typename Right > $2'Q'Mx[gd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wi$,Y. :  
  { *p Q'w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $G}!eV 6  
} %=EN 3>,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "nQ&~KQ  
)E>nr Z  
-}$mv  
09L"~:rg  
%Z]c[V.  
十. bind lJIcU RI4  
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。 `m7w%J.>n  
先来分析一下一段例子 q-|j =  
Z0#&D&2sV  
tS:/:0HnA)  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  J*FUJT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UZJ<|[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vtu!* 7m  
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。 ])tUXU>  
我们来写个简单的。 &8xwR   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X4I+  
对于函数对象类的版本: vzH"O=  
V N<omi+4  
template < typename Func > Ehw2o-s^  
struct functor_trait s=[T,:Z  
  { :pXY/Pa  
typedef typename Func::result_type result_type; ,:=g}i  
} ;  JcJc&cG  
对于无参数函数的版本: Xt9vTCox  
oGvk,mh"(  
template < typename Ret > ~`c(7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #ni:Bwtl{  
  { VqL#w<A %  
typedef Ret result_type; qac8zt#2 C  
} ; {v>8Kp7_R  
对于单参数函数的版本: GJTakhj3  
`W9~u: F  
template < typename Ret, typename V1 > ;m#_Rj6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?mn&b G  
  { 57( 5+Zme  
typedef Ret result_type; =lZtI6tZ  
} ; x +]ek  
对于双参数函数的版本: =Vat2'>+  
/mG-g%gE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d\-v+'d*+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vTsMq>%,<  
  { GFTOP%Tgl  
typedef Ret result_type; k3CHv=U{  
} ; w:nLm,  
等等。。。 TD.t)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6]NaP_\0  
76(/(v.x  
template < typename Func > {M ^5w  
struct func_return T6nc/|Ot  
  { )<(3 .M  
template < typename T > `MC5_SG 1  
  struct result_1 L ARMZoyi  
  { szUJh9-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LbUH`0:%t  
} ; "h7Np/ m3  
%:N;+1  
template < typename T1, typename T2 > Xmw%f[Xl  
  struct result_2 k2/t~|5  
  { R5N~%Dg)3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4w#:?Y _\[  
} ; yA~1$sA1  
} ; a"m-&mN  
#H;1)G(/  
L~("C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /HVxZ2bar  
4ufT-&m};s  
template < typename Func, typename aPicker > GG %*d]  
class binder_1 PIHKSAnq  
  { NtNCt;_R7  
Func fn; zmFS]IOv$  
aPicker pk; A [_T~+-G  
public : 49=L9:  
B&AF(e (  
template < typename T > PkcvUJV  
  struct result_1 tuJ{IF  
  { (Rsf;VPO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }b^x#HC  
} ; rP IAu[],g  
mhI   
template < typename T1, typename T2 > q;.LK8M  
  struct result_2 JC# 5CCz  
  { ujf7r`;u.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SN]Na<P  
} ; QB d4ok: R  
[e o=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gF:| j(  
:qj7i(  
template < typename T > |3g'~E?$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~-UO^$M-  
  { yIg^iZD  
  return fn(pk(t)); u/ri {neP{  
} qL5~Wr m-W  
template < typename T1, typename T2 > ^ywDa^;-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const thz[h5C?C  
  { {s{+MbD  
  return fn(pk(t1, t2)); P 1  
} JAy-N bb\  
} ; LtPaTe  
yd[4l%G(zS  
o5:md :\  
一目了然不是么? z pDc~ebh  
最后实现bind ;*hVAxs1  
GI>(S  
Y@7n>U  
template < typename Func, typename aPicker > <d O ~;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !x! 1H5"  
  { H;0K4|I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !w%p Gv.wg  
} *S?'[PS]1  
u8gqWsvruM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0`Uw[Er&  
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。 O* lE0~rJ  
IC1nR u2I  
十一. phoenix DXQ]b)y+N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c}s#!|E0v  
dH'02[;  
for_each(v.begin(), v.end(), ZQn>+c2%!  
( Ibx\k  
do_ S(/ ^_Y  
[ Tp.:2[  
  cout << _1 <<   " , " {R"mvB`  
] p+0gE5  
.while_( -- _1), %<8r`BMo  
cout << var( " \n " ) Ti7 @{7>  
) *3s-=.U~  
); gyegdky3  
bjI3xAs~  
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: gYbcBb%z  
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#MUi1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gk;hpO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s3  fQGbU  
I8c:U2D  
`jyyRwSoe  
template < typename Cond, typename Actor >  P1)87P  
class do_while bdfs'udt9  
  { "zkQu  
Cond cd; f=.!/e70  
Actor act; mwsdl^c  
public : h<bhH=6~  
template < typename T > KW3<5+w]c  
  struct result_1 |Y?<58[!)  
  { qM6hE.J   
  typedef int result_type; 5Ar gM%  
} ; y%x:~.  
$F[+H Wf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jatlv/,  
mSvSdKKKlI  
template < typename T >  \m+=|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +-9-%O.(;  
  { Dr[;\/|#  
  do g-B{K "z  
    { m)  rVzL  
  act(t); ef_H*e  
  } "K$c9Z8  
  while (cd(t)); X6_ RlV]Sk  
  return   0 ; m{$}u@a  
} *|y$z+g/  
} ; Dsn=fht  
3 S*KjY'@  
:I7mM y*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _0FMwC#DY  
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。 KLj=M;$:K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )?7/fF)@|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R4P&r=?  
下面就是产生这个functor的类: -iY-rzW  
mEu2@3^E }  
*9xxX,QT8Q  
template < typename Actor > { Ie~MW  
class do_while_actor </@5>hx/  
  { ~d1=_p:~T  
Actor act; H V-;? 5  
public : [CfZE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8 hhMuh  
"Nb2[R  
template < typename Cond > pL} F{G.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rm}5AJ  
} ; WVhQ?2@}  
9<toDg_  
C22h*QM*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 54JZOtC3~  
最后,是那个do_ r_T"b  
KdYR?rY  
{.p;V  
class do_while_invoker l&qyLL2 w  
  { TBQ68o  
public : lY(_e#  
template < typename Actor > S[yrGX8lu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M!mw6';k  
  { qyFeq])  
  return do_while_actor < Actor > (act); S)wP];]`K  
} {r$Ewc$Yb7  
} do_; s]6;*mI2  
9}a$0H h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LAnC8O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 On~KTt3Mp  
最后来说说怎么处理break和continue 1KGf @u%-1  
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。 ?Js4 \X!uJ  
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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