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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4_w{~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w"OeS;#e:  
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, 7vEZb.~4z  
m-'+)lB  
X@Yl<9|i  
8g6G},Y0  
  class filler _Sult;y"u  
  { %J :2y  
public : I=|}%WO#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J4jL%5t  
} ; xcC^9BAj  
/^b=| +Do  
$ -M'  
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: zN>tSdNkI-  
92g&,Wb  
]t;bCD6*  
 S/Gy:GIf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -](3iPy}  
9P#<T7  
F/U38[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *+>QKR7  
dPyZzMes=  
Awlw6?   
@H|3e@5([  
二. 战前分析 z[De?8=)  
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。 E(0[/N~  
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 (zhi/>suG  
,Cj` 0v#  
'L ]k \GO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uOQl;}Lk5  
  /* --------------------------------------------- */ Y1L7sH 9  
vector < int *> vp( 10 ); ?V(h@T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H]&^>Pvh  
/* --------------------------------------------- */ 5hE mXZ%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q5/BEUkC  
/* --------------------------------------------- */ jHBP:c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qb >mUS  
  /* --------------------------------------------- */ ^3w >:4m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Oo8"s+G  
/* --------------------------------------------- */ |9fGn@-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d/&~IR  
~"i4"Op&  
KcF#c_f   
F!~oJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: GB` G(a  
1._1, _2是什么? >e9xM Gv  
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。 b%D}mxbS  
2._1 = 1是在做什么? l]KxUkA+  
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。 !; COFR  
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。 s.K Hm L3  
GJbU1k]  
9{XC9 \~  
三. 动工 q5u"v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D+69U[P_A  
Y+ea  
rT{+ h}vO  
+6+!M_0wA  
template < typename T > =U_O;NC  
class assignment eBxOa  
  { @G:aW\Z  
T value; 9 M!J7 W  
public : D}6~2j  
assignment( const T & v) : value(v) {} pv){R;f  
template < typename T2 > MNZD-[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p:CpY'KV_  
} ; YQ#o3 sjs  
X!ad~bt  
8^ezqd`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Kitx%P`i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jj8h>"d  
6N {|;R@2  
FCMV1,  
[ #1<W`95  
  class holder tf_<w?~  
  { y?*4SLy  
public : <u%&@G$F>  
template < typename T > tNbZ{=I>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %`1 p8>n  
  { hd)HJb-aR  
  return assignment < T > (t); u?+i5=N9{  
} k x26nDT(  
} ; ,z+7rl  
|Xv]s61  
G>yTv`-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zxffjz,Fe:  
j`A3N7;  
  static holder _1; @XR N#_{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HbXYinG%  
l'0fRQc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U#=5HzE  
而不用手动写一个函数对象。 L?slIGp%-  
! >l)*jN8  
8) 1+j>OQ  
|E#+X  
四. 问题分析 D?:AHj%gW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 6o4Bf| E]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wz{]CQ7"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eW>Y*l% B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gl@}b\TB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c^ifHCt|  
1P[[PvkD6  
五. 问题1:一致性 XFv)]_G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ub,GF?9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -cqR]'u  
N=[# "4I  
struct holder *t3uj  
  { e[)oT  
  // 48 n5Y~YS  
  template < typename T > ap y#8]  
T &   operator ()( const T & r) const GjD^\d/  
  { 8+yC P_Y4  
  return (T & )r; NplWF\5y  
} zs<2Ozv  
} ; mufJ@YS#  
@P@j9yR  
这样的话assignment也必须相应改动: Svun RUE-f  
@j/|U04_ Z  
template < typename Left, typename Right > ZS\~GQbG  
class assignment n B .?=eUa  
  { 2:4:Q[{A  
Left l; c>}f y  
Right r; v:7_ZD6kR  
public : ^^FqN;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 41Nm+$m  
template < typename T2 > _d`)N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {`>;I  
} ; 9iy3 dy^  
a2!;$B%  
同时,holder的operator=也需要改动: WH6Bs=G\}  
[42EqVR  
template < typename T > }F<=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4?2$~\ x  
  { 8EBy5X}US  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cq#=Vb  
} &hco3HfW  
j : $Ruy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 px>g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 76BA1x+G  
j+6`nN7L  
return l(rhs) = r; %~$coZY^  
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。 OB5t+_ s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6 #m:=  
La 9:qpj  
template < typename Tp > _>=QZ`!r  
class constant_t 7LrWS83  
  { >)6d~  
  const Tp t; 1 LUvs~Qu  
public : d"U'\ID2y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H2oD0f|  
template < typename T > 5`QN<4?%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,E3Ze*(U  
  { (\o &Gl  
  return t; iQ#dWxw4  
} l1uv]t <  
} ; >Nr~7s  
|:b!e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,he1WjL  
下面就可以修改holder的operator=了 ]rM HO  
y??^[ sB  
template < typename T > \yKYBfp-p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z.E@aml\  
  { !'f.g|a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Zv^n  
} kB3@;z:  
gl>%ADOB@  
同时也要修改assignment的operator() t^5xq8w8  
8;GuJP\  
template < typename T2 > #.W^7}H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XZH\HK)K-]  
现在代码看起来就很一致了。 M%"{OHj!o  
]!'9Y}9a  
六. 问题2:链式操作 lSK<LytB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7I;A5f  
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。 I|/\L|vo  
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。 2Mw^EjR  
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。 "Kc1@EX=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +V;@)-   
\wM8I-f!  
template < typename T > >NMq^J'/  
struct result_1 ds "N*\.  
  { ZMGthI}~-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >`o;hTS  
} ; X|Rw;FY  
hyVBQhk  
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: Xn # v!  
9?.  
template < typename T > X3Yi|dyn T  
struct   ref ~Hb2-V  
  { ?*dt JL  
typedef T & reference; bD4aSubN  
} ; vV*i)`IXe  
template < typename T > HMl M!Xk?  
struct   ref < T &> YLehY  
  { }[b3$WZ  
typedef T & reference; Ta NcnAY>9  
} ; R>y/Y<5=  
ihBIE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9six]T  
zY2o;-d|4  
template < typename T > 1dl(`=^X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c$b~? Mx  
  { :7[4wQDt4  
  return l(t) = r(t); 6)[gF 1  
} {vox x&UX  
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。 \Y^GA;AMQQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XkEE55#>|  
DW >|'w%  
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 !~ fy".|x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xM2UwTpW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,?(U4pzX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }II)<g'  
最后的布局是: l dw!G/  
                Add |H&&80I  
              /   \  >B$J  
            Divide   5 .kp3<.  
            /   \ bmI6OIWl  
          _1     3 \%Lj !\  
似乎一切都解决了?不。 ^7iP!-w/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5 Mz6/&`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 G0b##-.'^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *^i"q\n5(  
h {VdW}g  
template < typename Right > W-<`Vo'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pIl[)%F  
Right & rt) const 9"cyZO  
  { Q3rLCg,;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e`bP=7`0  
} K:54`UJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <|1Khygv  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0 `$fs.4c  
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。 XVzsqi*Z  
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。 h.4FY<  
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。 K:b^@>XH  
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? sGO+O$J  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?e2G{0V  
5`Y>!| Ab  
template < class Action > vY);7  
class picker : public Action MN[D)RKh;  
  { cQrXrij;!  
public : l`r O)7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ', P_a,\  
  // all the operator overloaded b]g#mQ  
} ; Mw|lEctN0  
(je`sV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'RZ0,SK'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2)9XTY 6$  
hq?F8 1  
template < typename Right >  3 EOuJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fU|4^p)  
  { 58t~? 2E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tY%T  
} gUH|?@f  
k_`YVsEYP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;E0x#JUrw  
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。 uLr-!T  
K6s tkDhb  
template < typename T >   struct picker_maker &neB$m3y  
  { ?KG4Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >OKc\m2%Q  
} ; >%A~ :  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "r HPcp"m  
  { V$bq|r  
typedef picker < T > result; YM#J_sy@J.  
} ; y=zs6HaS  
F`CDv5  
下面总的结构就有了: o.wXaS8  
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。 \qJ cs'D  
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。 :PNhX2F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `d4;T|f+=  
至此链式操作完美实现。 [ nLd>2P  
#>2cfZ`6'J  
DTl&V|h$  
七. 问题3 /4$ c-k  
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。 <7o@7r'0  
]F #0to  
template < typename T1, typename T2 > !}q@O-}j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `HILsU=|  
  { ;}'Z2gZ B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vy5I#q(k  
} 'y7<!uo?  
M $zt;7P|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: U["IXR#  
}[OEtd{  
template < typename T1, typename T2 > kfq<M7y  
struct result_2 rd^j<  
  { ,irc=0M(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JC9OL.Ob  
} ; Vk%W4P"l  
Qm4cuV-0{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L08" 8\  
这个差事就留给了holder自己。 =cxG4R1x  
    W3&~[DS@~  
:-~x~ah-  
template < int Order > p7[&H/  
class holder; 1~[GGl  
template <> Ca0t}`<S  
class holder < 1 > ,&jjp eZP  
  { jR{t=da  
public : <<6gsKP  
template < typename T > j2jUrl  
  struct result_1 Z$S0X $q}  
  { <n0j'P>1  
  typedef T & result; '>>@I~<\  
} ; EI@ep~  
template < typename T1, typename T2 > :U-yO 9!j  
  struct result_2 $'bb)@_  
  { g$mqAz<  
  typedef T1 & result; BF U#FE)s  
} ; _RX*Ps=  
template < typename T > EiWd =jDm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K555z+,'e  
  { +N!/>w]n  
  return (T & )r; {=_xze)  
} ;o.,vQF*  
template < typename T1, typename T2 > rH[Eh8j,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #DcK{|ty  
  { g= s2t"&  
  return (T1 & )r1; / !A&z4;D  
} y |Tv;v1L  
} ; 0*o=JM]  
_x?S0R1  
template <> KQ.cd]6  
class holder < 2 > e{d$OzT) V  
  { cS"PIelR  
public : JDBNi+t  
template < typename T > r'u[>uY  
  struct result_1 j,#R?Ig  
  { ]BBjFs4#  
  typedef T & result; m`/!7wQs  
} ; |*zvaI(}  
template < typename T1, typename T2 > HO;,Ya^l  
  struct result_2 YR$d\,#R  
  { JC4Z^/\.  
  typedef T2 & result; CB?,[#r5f  
} ; tNCKL. yU  
template < typename T > ^ v@& q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  [T#9#3  
  { oOK&+r7  
  return (T & )r; c(0Ez@  
} 7(KVA1P66  
template < typename T1, typename T2 > uJ/ &!q<3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '>r"+X^W  
  { !u|s| 6{\  
  return (T2 & )r2; TzK[:o  
} #[Vk#BIiv8  
} ; aD8r:S\  
>zB0+l  
9$P*fx&m  
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> >。 *7 >K"j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $9O%,U@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d!]_n|B@9  
P[C03a!lXg  
return l(i, j) = r(i, j); SiSx ym  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;yg9{"O  
BA|*V[HBE  
  return ( int & )i; $qj||zA  
  return ( int & )j; bO?Us  
最后执行i = j; [\e2 ID;  
可见,参数被正确的选择了。 .\+%Q)?h:  
8?&u5  
.[4Dv t|>6  
QAh6!<.;@  
9q !./)  
八. 中期总结 G8_|w6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G[5z3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Vy[ m%sEP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C!}9[X!7@:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }~`l!ApD  
Y:} !W  
_ -/<bO  
Ykd< }KE>  
(Cjw^P|Y@  
s0x;<si_  
九. 简化 :Pf2oQ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \z PcnDB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1ti4 ZM  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )mw&e}jRV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lcpz(W ^  
  +-*/&|^等 Fz4g:8qdA  
2. 返回引用。 bR}{xHe  
  =,各种复合赋值等 sAz]8(Fi0  
3. 返回固定类型。 d]6#pSE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  9> k-";  
4. 原样返回。 v}AVIdR  
  operator, o|BEY3|  
5. 返回解引用的类型。 _ X* A  
  operator*(单目) y=)xo7 (  
6. 返回地址。 q|+`ihut  
  operator&(单目) b:w {7  
7. 下表访问返回类型。 ]FLi^}ct  
  operator[] b0_Ih6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5#v|t\ {  
  operator<<和operator>> Tn7(A^h'  
oG_-a(N  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8XU m.nV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Uj[E_4h  
/{9"O y7E  
template < typename Left > \Y{^Q7!>:8  
struct value_return |4@su"OA  
  { kr|u ||  
template < typename T > Cd"iaiTD0  
  struct result_1 k7gm)}RKcu  
  { b&V}&9'[M;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NdW2OUxw"  
} ; dlx "L%  
/bd1Bi  
template < typename T1, typename T2 > XOe8(cXa9  
  struct result_2 VkNg Vjg  
  { 2yyJ19Iul  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *)jhhw=34  
} ; z[I3k  
} ; H^c8r^#  
)lo;y~ o  
x]Nk T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [JY1|N  
gJ8+HV  
下面我们来剥离functor中的operator() EC4RA'Bg1k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O7_u9lz2  
Whd2mKwiO  
return l(t) op r(t) g(i_di  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]d}U68$T+  
return op l(t) C#r1zr6  
return op l(t1, t2) Sl8A=Ez  
return l(t) op BP6|^Q  
return l(t1, t2) op E8Jy!8/X9T  
return l(t)[r(t)] \=O['#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _i=431Z40  
FG^ Jh5  
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: JYt)4mOo  
单目: return f(l(t), r(t)); KZ"&c~[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));   pE<@  
双目: return f(l(t)); e-Xr^@M*Q  
return f(l(t1, t2)); t4RI%m\  
下面就是f的实现,以operator/为例 9\_^"5l  
RZtY3:FBx|  
struct meta_divide Y-Zw'  
  { <Be:fnPX7  
template < typename T1, typename T2 > X#bK.WN$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O tD!@GQ6  
  { whb,2=gIE  
  return t1 / t2; ^ygh[.e,  
} 6SVh6o@]  
} ; MgG_D6tDM  
ZB5u\NpcW  
这个工作可以让宏来做: kXY p.IVA  
NoD\t(@h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MB3 0.V/\  
template < typename T1, typename T2 > \ T*v@hbJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w W1>#F  
以后可以直接用 kO'_g1f<[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r}~|,O3bc'  
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 6"PwOEt  
(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。。。) l.AG^b  
 OYwH$5  
n1+,Pe*)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 01AzM)U3"m  
yMCd5%=M\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w/Ej>OS  
class unary_op : public Rettype Zg2F%f$Y  
  { <h<4R Rj  
    Left l; I$vM )+v=  
public : ?KF.v1w7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8j%hxAV$  
1Lf:TQB  
template < typename T > #sq$i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9rn[46s`  
      { [foZO&+!  
      return FuncType::execute(l(t)); }"'^.FG^_  
    } 9 OC!\' 8  
n>Rt9   
    template < typename T1, typename T2 > 4ZK8Y[]Lv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fdD?"z  
      { ZMHb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d2x|PpmH  
    } <E(#;F^y  
} ; P>dMET  
mGXjSWsd  
*\Y \$w  
同样还可以申明一个binary_op >HUU`= SC  
xsx @aF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "(hhb>V1Wl  
class binary_op : public Rettype ov=[g l  
  { XM$HHk}L;  
    Left l; B?nQUIb:  
Right r; McgTTM;E  
public : P8Bv3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;R E|9GR  
[=Y@Ul  
template < typename T > Wb] ha1$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3hOiHO ;  
      { IRemF@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xq2{0q  
    } X=Q)R1~6v  
Y. ]FVq  
    template < typename T1, typename T2 > 2Y)3Ue  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z O  
      { "r!O9X6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ngprTMO$&  
    } %X Jv;|  
} ; fQ5V RpWGn  
OAMsqeWYA  
)z/+!y  
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 ~a:0Q{>a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hHsCr@i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oZxC.;xJ  
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。 K14e"w%6rs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %vvA'WG  
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。。。 Kv'2^B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $R3]y9`?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5-M E Oy(  
下面是修改过的unary_op 4=S.U`t7  
#1i&!et&/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7t7"glP  
class unary_op B] dvX  
  { m$ZPQ0X  
Left l; R _WP r[P  
  -y70-K3  
public : )-q#hY  
]a )o@FI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TU4"7]/{M  
0Ym+10g  
template < typename T > {<{ O!  
  struct result_1 V9*Z  
  { K,{P b?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JsohhkJNGi  
} ; 0b%"=J2/p.  
<R)%K);  
template < typename T1, typename T2 > .UF](  
  struct result_2 w Q /IT}-  
  { P` Hxj> {  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8yEN)RqI  
} ; hh/C{ l  
^'j? { @  
template < typename T1, typename T2 > RKoM49W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D#}t)$"  
  { [IT*>;b+?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v?e@`;- <  
} Y ;$wD9W  
NUBf>~_}  
template < typename T > Y5nj _xQJL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "mlVs/nsyG  
  { U$+EUDFi3_  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lc.=CBQ  
} W^{zlg  
] TY$  
} ; DX>Yf}  
}+/j/es{]  
z,pKy Inw  
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 I`k%/ei38  
好啦,现在才真正完美了。 \*x'7c/qg  
现在在picker里面就可以这么添加了: jeb ]3i=pw  
>&pB&'A a  
template < typename Right > %d-|C.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7A6Qrfw  
  { Kvx~2ZMx6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?8AV-rRX  
} W:5uoO]=<  
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。 lKA2~o  
j87IxB?o  
#h~v(Z}  
:978D0}{p  
6~y7A<[^  
十. bind m=e#1Hs   
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。 S /)J<?<b  
先来分析一下一段例子 3^%sz!jK+  
AOVoOd+6  
cd?arIV5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t1%<l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v>]^wH>/"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j[q$;uSD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (g 9G!I   
我们来写个简单的。 DUOSL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 69tT'U3vb$  
对于函数对象类的版本: ab-MEN`5  
AYLCdCoK.  
template < typename Func > EHC^ [5  
struct functor_trait %\n&iRwDF  
  { .jps6{  
typedef typename Func::result_type result_type; 4}t&AW4  
} ; WKB@9Vfju  
对于无参数函数的版本: M_monj}Z  
%G>|u/:U  
template < typename Ret > !YJ^BI    
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8G0DuMI5  
  { T.j&UEsd  
typedef Ret result_type; I-`qo7dQ_S  
} ; avI   
对于单参数函数的版本: B%e#u.'6  
fpK`  
template < typename Ret, typename V1 > ]p.eFYDh7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y><")%Q  
  { J@I-tS  
typedef Ret result_type; Bhnwb0b<  
} ; )xMP  
对于双参数函数的版本: 8*V8B=q}K  
Gr a(DGX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d{LQr}_o$$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > koizk&)  
  { )5M9Ro7  
typedef Ret result_type; VN1a\  
} ; ,UD,)ZPf[  
等等。。。 9u\&kQxqD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +J~q:b.  
cKj6tT"=O  
template < typename Func > pdrF/U+  
struct func_return sN `NZyG  
  { =k(~PB^>  
template < typename T > u/h!i@_w[  
  struct result_1 $K,6!FyBa  
  { q&-A}]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bh8IF,@a  
} ; rl,6r u  
AjQ^ {P  
template < typename T1, typename T2 > FB0y  
  struct result_2 82X}@5o2  
  {  uT}Jw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c9dH ^t  
} ; ;5P>R[p  
} ; @lau?@$ja  
.+H8c.  
kd9GHN;7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gJVakR&  
U/B1/96lJ  
template < typename Func, typename aPicker > ~[i,f0O,  
class binder_1 {)t6DH#  
  {  ,T{(t@  
Func fn; H>-?/H  
aPicker pk; +|OkT  
public : GRC=G&G  
W"rX$D [Le  
template < typename T > 1:%m >4U  
  struct result_1 Qr;es,f  
  { j~G^J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v UAYYe  
} ; V 'Gi2gNaP  
!}()mrIlP  
template < typename T1, typename T2 > -;z&">  
  struct result_2 qFV=P k  
  { RGGP6SDc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oy'Q#!  
} ; oOuhbFu  
v&U'%1|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [&rW+/  
[?BmW {*u.  
template < typename T > Y#c11q Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V9"Kro  
  { HPAg1bV:-  
  return fn(pk(t)); Ifu$p]~z$  
} p;) ;Vm+8  
template < typename T1, typename T2 > g~%=[1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|+bM`  
  { MUNeGqv  
  return fn(pk(t1, t2)); 5SX0g(C  
} u *z$I  
} ; Xt'R@"H<V9  
-nO('(t  
7F3Hkvd[k  
一目了然不是么? V/|Ln*rm  
最后实现bind quf,Z K5  
*E .{i   
s.KJYP  
template < typename Func, typename aPicker > -MHu BgYJ-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) itD1r?O{pV  
  { QE!cf@~n"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^k^%w/fo  
} U*k$pp6\b~  
4ej$)AdW3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +U+c] Xgt  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 KEY M@,'  
 fUb5KCZ  
十一. phoenix C-_u; NEu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9A3Q&@,  
u bP2ws  
for_each(v.begin(), v.end(), fQuphMOl6  
( )R ,*  
do_ &.<{c `-  
[ J;"XRE[%5  
  cout << _1 <<   " , " `iI YZ3i  
] K N0S$nW+  
.while_( -- _1), #)>>f  
cout << var( " \n " ) V%y kHo  
) R) @ k|  
); Os@ofnC  
S~/iH Xm  
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: W .Hv2r3  
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 PU?kQZU~)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g"C$B Fc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6tG9PG98q9  
(: ZOoL  
,Z>RvLl  
template < typename Cond, typename Actor > $!obpZ~}  
class do_while T X6Ydd  
  { W11_MTIU  
Cond cd; >454Yir0Mk  
Actor act; RNX}Wlo-s  
public : %Si3t2W/  
template < typename T > x:l`e:`y9  
  struct result_1 A| Y\Y}  
  { hH[JY(V  
  typedef int result_type; msY"Y*4  
} ; R>gj"nB  
#C>pA<YJzK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8`u#tl(  
t'9E~_!C  
template < typename T > X% _~9'#%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wc__g8?'  
  { 9sE>K)  
  do ZibHT:n  
    { :hJhEQH(9  
  act(t); o~iL aN\+  
  } P9%9/ B:-  
  while (cd(t)); a-QHm;_S  
  return   0 ; 9w0 ^=   
} j/Bzbjq"  
} ; O _1}LS!  
`b7o  
!%@n067  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dOiy[4s  
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。 ^?J:eB!  
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。 =e._b 7P  
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。 >eUAHmXQ|  
下面就是产生这个functor的类: d[$1:V  
:'!?dszS  
`L;I/Hp  
template < typename Actor > 8g0& (9<)  
class do_while_actor eq4<   
  { Nxt/R%(  
Actor act; %5z88-\  
public : ,bH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?xG #4P<C=  
/?J_7Lg  
template < typename Cond > r%B5@+{so  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5SKu\ H\  
} ; }'X}!_9w>  
=_,OucKkYG  
;hZ(20  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @wa/p`gj5w  
最后,是那个do_ i&bttSRNV  
94lmsE  
mGY 74>/  
class do_while_invoker _@RW7iP>  
  { ?3z x?>sG  
public : /aPq9B@  
template < typename Actor > 68_UQ.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const };KmMpBn  
  { (PB|.`_<H  
  return do_while_actor < Actor > (act); f'.yM*  
} jgO{DNe(=  
} do_; |6;.C1\,  
?=T&|pp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sP&E{{<QTF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^#Z(&/5f0  
最后来说说怎么处理break和continue uC}YKT>V7  
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。 x)GoxH~#  
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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