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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o!M*cyq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ab f=b<bu  
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, m&Lc."  
0-w^y<\  
rFR2c?j8  
M)!:o/!cS  
  class filler s\ i.pd:Q  
  { Ue0Q| h  
public : QTjOLK$e$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !;YQQ<D  
} ; 2\=cv  
T+|V;nP.  
d<l-Ldle  
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: ,JmA e6  
Y4dTv<=K@i  
cP MUu9du  
7c Gq.U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &t w   
=rDIU&0Y  
@OPyT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )SYZ*=ezl.  
;j/-ndd&&  
6'N!)b^-  
)04lf*ti  
二. 战前分析 :cK;|{f  
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。 R0*+GIRA(  
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 T4{&@b 0*  
CfnRcnms  
'zhw]L;'g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0yxMIX  
  /* --------------------------------------------- */ id.W"5+  
vector < int *> vp( 10 ); J8yi#A>+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y3!=0uPf  
/* --------------------------------------------- */ DqHVc)9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,/g\;#:{@]  
/* --------------------------------------------- */ c=p@l<)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'E,Bl]8C5  
  /* --------------------------------------------- */ kM\O2 ay  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tEl4 !v A  
/* --------------------------------------------- */ lYu1m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GX lFS#`  
'yM)>]u"  
mckrR$>  
8}W06k>)%  
看了之后,我们可以思考一些问题: :1wMGk  
1._1, _2是什么? ?y{C"w!   
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。 N{G+|WmQ  
2._1 = 1是在做什么? , eZL&n  
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。 @kKmkVhu*  
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)r_  
b\w88=|  
$V)LGu2( m  
三. 动工 ]4>[y?k34  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bMD'teJ  
^9UF Pij"  
HYPFe|t/  
pTK|u!fs  
template < typename T > TPds)osZT  
class assignment ,&HZvU&  
  { ^"%SHs  
T value; t=]&q.  
public : FZ/l T-"  
assignment( const T & v) : value(v) {} RfwTqw4@  
template < typename T2 > sy` : wp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OI.2CF  
} ; MNiu5-g5  
puv*p %E  
)8yee~+TN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sz wXr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^ >ca*g  
8Db~OYVJG  
u hP0Zwn  
;NRT a*  
  class holder 5e,Dk0d  
  { W &4`eB/4}  
public : N)h>Ie  
template < typename T > @X/S h:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <' %g $"  
  { ?4Z0)%6  
  return assignment < T > (t); KW&&AuPb}  
} fwAN9zs  
} ; &U xN.vl  
Oyq<y~}  
^;s`[f|w  
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: _u;^w}0  
0 $e;#}  
  static holder _1; #s#z@F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oJ8_hk<Va8  
,mYoxEB kl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &F'v_9  
而不用手动写一个函数对象。 d0 V>;Q  
yK?~X V:  
 R/^JyL  
u."fJ2}l0X  
四. 问题分析 4&ea*w  
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@zJ\Ir[  
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。 o@LjSQ5!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @?B=8VHR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HB`pK'gz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #]eXI $HP  
DJQ]NY|  
五. 问题1:一致性 DAu|`pyC%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N0vd>b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kw-/h+lG  
z{#F9'\&  
struct holder uaPBM<  
  { 50DPzn  
  // GmL|76  
  template < typename T > (C-z8R Z6  
T &   operator ()( const T & r) const D8?$Fn=  
  { Bd NuhV`0  
  return (T & )r; TLSy+x_gX  
} 4G>|It  
} ; j^%i?BWw  
3yKI2en"  
这样的话assignment也必须相应改动: !7xp<=  
/ a$+EQ$  
template < typename Left, typename Right > oyr2lfz*  
class assignment #>v7" <  
  { amBz75N{  
Left l; y{<#pS.  
Right r; m@O\Bi}=}  
public : b<F 4_WF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vw{Ys6q  
template < typename T2 > QhGg^h%6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]F@md(J  
} ; 4C*3#/TR  
sRZ:9de+  
同时,holder的operator=也需要改动: _"sRL} -Z  
Mb>6.l  
template < typename T > R$fna[Xw@/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +uLo~GdbE  
  { } )e`0)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *cf"l  
} =wj~6:Bf  
P+b^;+\1s  
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。 eYcx+BJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z;/'OJ[.  
lXPn]iLJ  
return l(rhs) = r; $1?X%8V  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Hxl,U>za#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DrEtnt   
iCK$ o_`?  
template < typename Tp > xI<dBg|]+  
class constant_t V1:3  
  { 5HbTgNI  
  const Tp t; Qwa"AY 5pW  
public : j?,*fp8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Dgm%Ng  
template < typename T > V`M,d~:Pr"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AY;+Ws  
  { yy } 0_  
  return t; `az`?`i7  
} 1!`768  
} ; ^d9raYE`'  
'&QT}B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0X?fDz}jd  
下面就可以修改holder的operator=了 .O#lab`:2  
E)hinH  
template < typename T > 9-Qtj49  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C%c `@="b  
  { L%d?eHF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); | q16%6q  
} 48g^~{T4O  
zsXH{atY  
同时也要修改assignment的operator() -HsBV>C  
&iOtw0E  
template < typename T2 > />[6uvy#Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZY!pw6R1>*  
现在代码看起来就很一致了。 &{/>Sv!6#  
k6-n.Rl01  
六. 问题2:链式操作 (bt]GAxb1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -b)zira  
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。 C9H11g7{  
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。  DiQkT R  
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。 j& o+KV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 87(^P3;@  
b2=Q~=Wc  
template < typename T > fJw=7t-t  
struct result_1 9BD|uU;0  
  { C)96/k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V&oT':%q  
} ; 2Ml2Ue-9  
7oe@bS/Z  
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: .&x?`pER  
9T,QW k  
template < typename T > +R#`j r"  
struct   ref :_\!t45  
  { `/JR}g{O  
typedef T & reference; LEngZ~sV/  
} ; \Tf{ui  
template < typename T > wt.{Fqm  
struct   ref < T &> _Q}RElA  
  { , q@(L  
typedef T & reference; V=4u7!ha  
} ; :iQ^1S` pH  
vx5o k1UY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =E}%>un  
u1|P'>;lF  
template < typename T > _ K+V?-=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~sHZh  
  { F}B/-".^  
  return l(t) = r(t); G2+)R^FSC  
} 'oiD#\t4  
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。 ?J@?,rZQ^V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~\:j9cC  
t6%xit+  
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 9 /Ai(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mf]( 3ZL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (-' 0g@0UA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M`C~6Mf+  
最后的布局是: vzyI::f?  
                Add v_ nBh,2  
              /   \ (LT\ IJSM  
            Divide   5 /,!7jF:  
            /   \ }u3H4S<o  
          _1     3 &v auLp  
似乎一切都解决了?不。 f0mH|tI`  
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。 '^F|k`$r  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]~ #+ b>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Gx h~  
V:(w\'wm  
template < typename Right > 'e<HPNi)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H7tQ#  
Right & rt) const {80oRD2=Q  
  { S QM(8*:X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (w#slTFT  
} \o62OfF!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C{`^9J-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^iV`g?z  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 v/aPiFlw  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 EBIa%,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 D*XZT{1g  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? p'Y&Z?8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i!.I;@  
\=EY@ *=  
template < class Action > %Vw|5yA4  
class picker : public Action @`IXu$Wm(  
  { ~E<PtDab  
public : clq~ ;hx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W? "2;](  
  // all the operator overloaded }rKJeOo^x?  
} ; cXOje"5i  
7z/(V\9B  
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。 r sX$fU8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SLQ\Y%F  
daA47`+d  
template < typename Right > 2,8/Cb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F=-uDtQ <N  
  { 6Q.{llO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g+>=C   
} RV0>-@/x  
W9&0k+#^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IFd )OZ5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,YP1$gj  
'!j #X_;  
template < typename T >   struct picker_maker Sc;iAi (  
  { QMXD9H0{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V-D}U$fw  
} ; 05l0B5'p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =_$XP   
  { p3M#XC_H]  
typedef picker < T > result; 4 [R8(U[g  
} ; /v}P)&  
bx hPjAL  
下面总的结构就有了: _o@(wGeu#  
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。 ]dPVtk  
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。 rao</jN.9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pY+.SuM  
至此链式操作完美实现。 $$haVY&  
zY7*[!c2  
fOa6,  
七. 问题3 g".d"d{  
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。 fH{9]TU_:  
F^ I\X  
template < typename T1, typename T2 > 1%$d D2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Q\_;  
  { ! (2-(LgA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9 9Ba{qj  
} ]]el|  
E S#rs="  
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: $x?NNS_ "J  
?8 SK\{9r6  
template < typename T1, typename T2 > AuoxZ?V  
struct result_2 DJm oW  
  { 4` '8fe/"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [8,PO  
} ; O0@w(L-  
6eOrs-ty  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mND XzT&  
这个差事就留给了holder自己。 YS]>_  
    EKqi+T^=F  
c u\ls^  
template < int Order > Cw 1 9y  
class holder; 7m@ )Lv  
template <> Ihdu1]~R{  
class holder < 1 > Gs+\D0o!  
  { ANckv|&'v  
public : VLf g[*k  
template < typename T > `@h:_d  
  struct result_1 m_cO<LB  
  { U{73Xax  
  typedef T & result; Up<~0  
} ; HH"$#T^-  
template < typename T1, typename T2 > , p_G/ OU  
  struct result_2 |J:$MX~  
  { HbNYP/MN3  
  typedef T1 & result; #2h+dk$1  
} ; Hl4\M]]/&  
template < typename T > ddo ST``G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HV ;;  
  { D,MyI#  
  return (T & )r; GtF2@\  
} kt :)W])V  
template < typename T1, typename T2 > p lK=D#)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  OQ6sv/  
  { V/J>GRjw  
  return (T1 & )r1; O~.U:45t  
} d4%dIR)  
} ; s0r"N7~  
([Ebsj  
template <> ?8Et[tFg  
class holder < 2 > wuKl-:S;Vs  
  { ;P3>>DZ  
public : #e*X0;m  
template < typename T > Ejq=*UOP  
  struct result_1 lj)f4zu  
  { "LOnDa7E^  
  typedef T & result; [#0Yt/G  
} ; C*7!dW6  
template < typename T1, typename T2 > .AXdo'&2i  
  struct result_2 [(1O"  
  { UV4u.7y  
  typedef T2 & result; kGm:VYf%  
} ; R8tF/dx>7  
template < typename T > opdu=i=E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ):krJ+-/y  
  { 3w Z(+<4i  
  return (T & )r; 6_*!|g  
} Sr&T[ex,.  
template < typename T1, typename T2 > N=#4L$@-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Id %_{),HX  
  { z!:'V]  
  return (T2 & )r2; M`~!u/D7  
} sMH#BCC  
} ; co/7lsW  
=N_,l'U\^  
9RxO7K  
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> >。 "IG+V:{ou  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k^^:;OR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uArR\k(  
2/@D7>F&g  
return l(i, j) = r(i, j); _9NVE|c;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ET)>#zp+s  
a+41Ojv (  
  return ( int & )i; .jU Z  
  return ( int & )j; "<*awWNI  
最后执行i = j; -u|l}}bh  
可见,参数被正确的选择了。 -l "U"U"F  
0O~p7D  
 5@ foxI  
:M j_2  
kM!V .e[g  
八. 中期总结 ?>V6P_r>  
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: B;!f<"a8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o'Pu'y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RZO5=L9E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6Nt$ZYS  
(;}tf~~r  
# .<V^  
6^;^rUlm  
Zn&k[?;Al  
<qhBc:kc  
九. 简化 .Pw%DZ'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4<.O+hS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r~8;kcu7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DZe}y^F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8Bpip  
  +-*/&|^等 .^[_ V  
2. 返回引用。 .$ Bwb/a  
  =,各种复合赋值等 %9o+zg? RJ  
3. 返回固定类型。 M^6$ MMx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iCTQ]H3  
4. 原样返回。 %jEY 3q  
  operator, dn,gZ"<  
5. 返回解引用的类型。 $ D'^t(  
  operator*(单目) WA.AFt  
6. 返回地址。 aV>aiR=  
  operator&(单目) .0|=[|  
7. 下表访问返回类型。 Q> 8pP\ho  
  operator[] [;KmT{I9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s t/n"HQ  
  operator<<和operator>> \dq!q=b\  
ug *D52?  
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。 s /%:dnij  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zX kx7d8  
Sdd9Dv?!  
template < typename Left > 3]U]?h  
struct value_return by86zX  
  { 1$ML#5+,  
template < typename T > hazq#J!  
  struct result_1 Pl+xH%U+?  
  { 6:?rlh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )"`!AerJ  
} ; 4:mCXP,x  
|NrrTN?>  
template < typename T1, typename T2 > <\@ 1Zz@ms  
  struct result_2 }B q^3?,#{  
  { 47UO*oLS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T&xt` |  
} ; MJ\[Dt  
} ; ?_q+&)4-o  
w#(RW7":F  
<L2emL_'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z^W$%G  
_3>djF_u  
下面我们来剥离functor中的operator() a<m-V&4x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1;&;5  
ZPO|<uR  
return l(t) op r(t) XM~~y~j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9"sDm}5%  
return op l(t) o }@n>R  
return op l(t1, t2) 6EJVD!#[K  
return l(t) op ]Kde t"+  
return l(t1, t2) op 5j^NV&/_  
return l(t)[r(t)] !gP0ndRJ=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?Zz'|.l@  
9z ?7{2C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K:5eek  
单目: return f(l(t), r(t)); u&]vd /  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N[U9d}Zv  
双目: return f(l(t)); >dQK.CG  
return f(l(t1, t2)); 8#LJ*o  
下面就是f的实现,以operator/为例 SH8/0g?  
^J x$t/t  
struct meta_divide XnUO*v^]  
  { $'"8QOnJ?k  
template < typename T1, typename T2 > ~]uZy=P? 5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D>sYPrf  
  { V"RpH,  
  return t1 / t2; oRq!=eUu_  
} !/I0i8T  
} ; zAScRg$:?  
>V;,#5F_  
这个工作可以让宏来做: qv+R:YYOq  
Bjj<\8 ^M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UUtbD&\  
template < typename T1, typename T2 > \ <I=$ry6 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cH D%{xlb  
以后可以直接用 -_8*41  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?o[L7JI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 lDc;__}Ws  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) . (`3JQ2s  
lCb+{OB  
y79qwM.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 z?ucIsbR  
y' xF0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @q8an  
class unary_op : public Rettype !3}deY8;#  
  { >HTbegi  
    Left l; I cF@F>>  
public : 85]SC$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;IZ?19Q  
g]$ 4~"|.  
template < typename T > < {ru|-9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K5"sj|d&  
      { G<qIY&D'  
      return FuncType::execute(l(t));  6sxz_f  
    } wu~hqd  
?S#\K^  
    template < typename T1, typename T2 > 8+'C_t/0i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \m/xV /  
      { 4$"DbaC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uV]ULm#,i  
    } *l>0t]5YH  
} ; [CN$ScK,  
$3P`DJo  
eD;6okdP  
同样还可以申明一个binary_op }e{qW  
K|^wc$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TKI$hc3|L  
class binary_op : public Rettype D`o<,Y  
  { d;G~hVu  
    Left l; FGanxv@15  
Right r; 3h=8"lRc  
public : #hxyOq,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WeT* C  
 46,j9x  
template < typename T > f_6`tq m%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nhf~PO({&  
      { wNQqfq Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G=d(*+& B  
    } 5nLDj:C~  
x:z0EYL  
    template < typename T1, typename T2 > WjMRH+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t#b0H)  
      { .p@N:)W6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <,8l *1C  
    } 2qj{n+  
} ; V[hK2rVH.  
lAASV{s{  
%w"nDu2Gcv  
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 Fi;VDK(V9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UQ8bN I7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Omyt2`q  
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。 IF_DZ   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kDsIp=  
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。。。 ;!u;!F!i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Kn}ub+ "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) M'5 'O;kn  
下面是修改过的unary_op Nw<P bklz  
SN">gmY+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vA&Vu"}S  
class unary_op 9y]J/1#  
  { 9'KonW  
Left l; (H#M<N  
  +1`t}hO  
public : 9`Q@'( m  
Wk7WK` >i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #G;X' BN  
q~Jq/E"f  
template < typename T > SS3-+<z  
  struct result_1 fC<m^%*zgA  
  { z@h~Vb&I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s3QEi^~  
} ; "^rNr_  
X;GfPw.m  
template < typename T1, typename T2 > !~ rt:Z  
  struct result_2 4u1KF:g  
  { isK;mU?<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~brFo2  
} ; pB01J<@m  
+"!aM?o  
template < typename T1, typename T2 > B;t=B_oK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zK5bO= 0j  
  { b`~wG e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +!O- kd  
} p^QZq>v  
 .5Z_E O  
template < typename T > /L~m#HxWU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hC<14  
  { H{zPft  
  return OpClass::execute(lt(t)); :7b-$fm  
} ;#QhQx  
&O1v,$}'  
} ; GESXc $E8  
*HlDS22  
=uV,bG5V1  
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 e3(<8]`b[  
好啦,现在才真正完美了。 \"^% 90F  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]((i?{jb(  
`a4 $lyZ  
template < typename Right > RQ' H!(K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A WJWtUa  
  { @.$MzPQQI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); );JJ2Jlkd  
} - q@69q  
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。 8;zDg$ (  
v'9m7$  
AK/:I>M  
wK*PD&nN  
5 2Hqu>  
十. bind v\A.Tyy  
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。 R@`rT*lJ  
先来分析一下一段例子 =_-C%<4  
:pZ}*?\  
&8?`<   
int foo( int x, int y) { return x - y;} Spj9H?m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kQIw/@WC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IN!02`H  
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。 OyVm(%Z   
我们来写个简单的。 b X,Siz:F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2*OxA%QELM  
对于函数对象类的版本: 8z T0_vw  
&3DK^|Lq  
template < typename Func > ]Yz'8uts  
struct functor_trait I:;+n^N?  
  { ]b1Li}  
typedef typename Func::result_type result_type; k0ItG?Cv  
} ; *\ECf .7jz  
对于无参数函数的版本: ExrY>*v  
6 =>G#  
template < typename Ret > ! D1zXXq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !nw [  
  { YoSQN/Z  
typedef Ret result_type; @ss):FwA  
} ; ,"G\f1  
对于单参数函数的版本: m|4LbWz  
Tg''1 Wl*  
template < typename Ret, typename V1 > jnBC;I[:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o)I/P<  
  { rsxRk7s@  
typedef Ret result_type; z7=fDe -  
} ; u0]q`u/ T  
对于双参数函数的版本: #7W.s!#}Dd  
2d&^Sp&11  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0XIxwc0Iw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I'InZ0J2  
  { AQh["1{yJ  
typedef Ret result_type; 8S>>7z!U  
} ; {D(,ft;s^  
等等。。。 yazZw}};  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3$_2weZxYn  
n;OHH{E{  
template < typename Func > JlIS0hnv  
struct func_return vttrKVA  
  { >\bPZf)tJ)  
template < typename T > /'&v4C^y>  
  struct result_1 T`Hw49  
  { +x]e-P%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; - L`7+  
} ; k3yxx]Rk/  
4ftj>O  
template < typename T1, typename T2 > gb-tNhJa@b  
  struct result_2 eH[y[~r  
  { X_?%A54z?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [V5-%w^  
} ; CWMlZ VG  
} ; ~@fanR =  
OqEHM%j  
8IOj[&%0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uI9lK  
<2)v9c  
template < typename Func, typename aPicker > rC rr"O#j  
class binder_1 *a4 b  
  { % :tr  
Func fn; 2Q 3/-R  
aPicker pk; :BDviUC7Z  
public : C$y fMK,,N  
g& >m P?  
template < typename T > Eq7gcDQ  
  struct result_1 G>j "cj  
  { +V89J!7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z@nmjji  
} ; n}5x-SxS0  
_w%s(dzk  
template < typename T1, typename T2 > I,9~*^$  
  struct result_2 @`2ozi~lO  
  { ] - h|]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LOt#1Qv  
} ; U]mO7HK  
#VR`?n?,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]E..43  
l~{T#Q  
template < typename T > >rRjm+vg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 04[)qPPS  
  { qIk )'!Vk  
  return fn(pk(t)); 4SBLu%=s%  
} ,gx$U@0Z  
template < typename T1, typename T2 > cWc$ yE'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t5A[o7BS  
  { /gF]s_  
  return fn(pk(t1, t2)); BDnBBbBrz  
} EyPy*_A  
} ; i&5!9m`Cw  
;pCG9  
fl!1AKSn@N  
一目了然不是么? :.C)7( 8S  
最后实现bind YFAnlqC  
0= gF6U  
ua!D-0  
template < typename Func, typename aPicker > m(h/:JZ\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B=^2g}mgK  
  { H8x:D3C0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1=- X<M75  
} ap{{(y&R  
tTE3H_   
2个以上参数的bind可以同理实现。 wfWS-pQ  
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。 vLD:(qTi  
>02i8:Tp5K  
十一. phoenix ,at-ci\'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n9wj[t1/  
}v,W-gA  
for_each(v.begin(), v.end(), yqC+P  
( ~F=#}6kg_  
do_ }.w#X   
[ sCL/pb]  
  cout << _1 <<   " , " Yoj~|qL  
] >^sz5d+X  
.while_( -- _1), aB7d(  
cout << var( " \n " ) Zu)i+GeG  
) vl>_e  
); B44]NsYks~  
i:AjWC@]  
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: ~4}*Dhsh  
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 5J?bE?X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GR_p1 C\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 38OIFT  
Z={UM/6w  
OME!W w  
template < typename Cond, typename Actor > #a/n5c&6/  
class do_while G >I.  
  { s}z(|I rH  
Cond cd; X*43!\  
Actor act; \E>%W  
public : tOu90gu  
template < typename T > vK[v eFH  
  struct result_1 tP/GDC;  
  { cob9hj#&7  
  typedef int result_type; K[`4vsE  
} ; -zkW\O[  
1nw$B[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iW1$!l>v  
uQXs>JuD  
template < typename T > \5j22L9S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #J'Z5)i|  
  { D>,$c  
  do DtI%-I.  
    { rin >r0o  
  act(t);  -fx(H+  
  } S]Yu6FtWiO  
  while (cd(t)); 9Ba|J"?Y k  
  return   0 ; ,APGPE}I[  
} 9F-ViDI.  
} ; Qu,)wfp~  
dw=Xjyk?h  
ft*G*.0kO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >' BU*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 sPZV>Q:zY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 R.^Bxi-UG:  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \xa36~hh40  
下面就是产生这个functor的类: W]C_oh  
h$:&1jVY{  
}0(vR_x  
template < typename Actor > N6-2*ES  
class do_while_actor Ae,2Xi  
  { ?];~N5<'  
Actor act; ;[;S_|vZ=)  
public : P:bVcta9g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o3(|FN  
2J>A;x_?  
template < typename Cond > >=]NO'?O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^mQ;CMV  
} ; 4#'^\5  
6c;?`C  
'T #<OR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  A[wxa  
最后,是那个do_ noB}p4  
K!$\REs  
y.TdWnXx  
class do_while_invoker sf|_2sI  
  { D8<0zxc=(  
public : 7J)a"d^e  
template < typename Actor > Nys'4kx7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &T| UAM.  
  { tCF0Ah  
  return do_while_actor < Actor > (act); ).O\O)K  
} #Fb0;H9`  
} do_; [|P]St-  
%te'J G<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,<Do ^HB/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2t Z\{=  
最后来说说怎么处理break和continue ,vHX>)M|  
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。 yA`]%U((  
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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