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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !Rw\k'<GKX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4';tMiz  
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, r3b~|O^}  
&c!=< <5M  
@*c ) s_  
".SQ*'Oc  
  class filler 6Pa jBEF  
  { QP e}rQnm  
public : oos35xV .  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5&r2a}K  
} ; RFkJ^=}  
N]sX r  
Ma3Hn  
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: XJ;JDch  
 VSkx;P  
+<ey Iw  
cNG6 A4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X7]vXo*  
<!vAqqljt  
4&/-xg87(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t%AW0#TZ  
rXz,<^Hmj  
Ucnit^,  
!Jj=H()}  
二. 战前分析 ? I}T[j  
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。 z {J1pH_X  
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 a;Y9wn  
$*H>n!&  
LHWh-h(s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u[oYVpe)IG  
  /* --------------------------------------------- */ &7X0 ;<  
vector < int *> vp( 10 ); +:[dviyPt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ca_8S8lv  
/* --------------------------------------------- */ UmU=3et<Wj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jL)aU> kN  
/* --------------------------------------------- */ 5\tYs=>b<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yXw xq(32  
  /* --------------------------------------------- */ U<NpDjc"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g5to0  
/* --------------------------------------------- */ \?fl%r2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EQ>bwEG  
.-N9\GlJ,d  
* #;rp~  
um&e.V)N  
看了之后,我们可以思考一些问题: +-#| M|a  
1._1, _2是什么? ? xX`_l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }~-)31e'`  
2._1 = 1是在做什么? ^ :Q |,oy  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ' n~N*DH  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h3xX26l  
4#=!VK8ZH  
W.n@  
三. 动工 R< xxwjt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cVn7jxf  
jt2 m-*aP  
mcDW&jwQ  
:"O=/p+*Us  
template < typename T > #D+Fq^="P  
class assignment 6M$.gX G.  
  { &H5 6mL{  
T value; bTHa;* `  
public : ^ I,1kl~i  
assignment( const T & v) : value(v) {} &TWO/F+Y  
template < typename T2 > !,\9,lc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QbqLj>-AJ  
} ; :N)7SYQT  
INzQ0z-z  
!1"~tA!+p=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `U`Z9q5-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9LJ/m\bi  
nhXa&Nro  
rmQGzQnun  
/yrR f;}<O  
  class holder &[\rnJ?D  
  { ZVIBmx  
public : >o>'@)I?e6  
template < typename T > o ohf))  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +bf%]   
  { |klL KX&  
  return assignment < T > (t); p dnL~sv  
} N'm:V  
} ; PLo.q|%  
Z*]n]eS  
_TQt!Re`,  
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: ~?b(2gn  
sQihyq6U;  
  static holder _1; J;q3 fa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e$>5GM  
F/EHU?_EI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [S</QS!  
而不用手动写一个函数对象。 nI_Zk.R  
p-KuCobz]  
_9 Gy`  
R#\8jvv  
四. 问题分析 ha8do^x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 -U/& 3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J;T_ 9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q9WSQ$:z8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5K6_#g4"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MB"?^~Sm  
s:]rL&|  
五. 问题1:一致性 ,$;CII v  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .=@M>TZM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `XWxC:j3%  
bh7 1Zu  
struct holder & vLX  
  { w@%W{aUC  
  // ;:$Na=  
  template < typename T > @Qc['V)  
T &   operator ()( const T & r) const qo. 6T  
  { / V {w<  
  return (T & )r; 0U/:Tpyr  
} *iC t4J  
} ; IG9Q~7@  
[?IERE!xQ  
这样的话assignment也必须相应改动: dNJK[1e6  
caj)  
template < typename Left, typename Right > nW drVT$  
class assignment 10}Zoq|)n  
  { hCxL4LrF  
Left l; f1~3y}7^Jq  
Right r; [#9ij3vxd  
public : C,I N+@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,<vrDHR  
template < typename T2 > %ri4nKGS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 40 c#zCE  
} ; xd .I5  
O5=ggG  
同时,holder的operator=也需要改动: QOF;j#H^  
M3t_!HP}!  
template < typename T > f`IgfJN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o"]eAQ  
  { $&e(V6A@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xY~ DMcO?  
} ,^<+5TYM7  
f$ Ap\(.  
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。 mJsYY,b8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (bo bKr  
1I@4xC #X  
return l(rhs) = r; ]nQ$:%HP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Czci6 Lz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `riv`+J{s  
n]$vCP  
template < typename Tp > 5AjK7[<L  
class constant_t |@@mq!>-  
  { ./fEx 'E  
  const Tp t; C3b'Q  
public : y\S7oD(OR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bL&]3n9Rwu  
template < typename T > )Xh_q3=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rvmI 8  
  { KOmP-q=6  
  return t; ,X$Avdc2  
} R Nv<kw  
} ; {//F>5~[  
bNaUzM!,H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -E500F*b  
下面就可以修改holder的operator=了 qA~D*=  
1tr>D:c\  
template < typename T > XeB>V.<y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A5`7o9  
  { <eh(~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xXx`a\i  
} h#n8mtt&i  
jo(Q`oxm!>  
同时也要修改assignment的operator() C5WCRg5&  
GY",AL8f  
template < typename T2 > kIfb!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \G=E%aK  
现在代码看起来就很一致了。 dI 5sqM:  
*3ne(c  
六. 问题2:链式操作 L|2COX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dikWk  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 dq8 /^1P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p;7 4 +q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kR6 t .  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v\Wm[Ld  
_eQ P0N  
template < typename T > rqFs[1wr>R  
struct result_1 vl5n%m H>^  
  { O7dFz)$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qbEj\ b[  
} ; 9V66~Bf5  
Ds G *  
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: `Of wl%G  
>#:/ GN?  
template < typename T > PD}R7[".>  
struct   ref _RW[]MN3*  
  { %)/f; T6  
typedef T & reference; ).]m@g:ew  
} ; {\aSEE /'  
template < typename T > VBX# !K1Q  
struct   ref < T &> r9M={jC  
  { Z M+Hb_6f  
typedef T & reference; tRy D@}  
} ; FR}H$R7#  
`Q&] dE=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &1p8#i  
+r0eTP=zf  
template < typename T > 4{DeF@@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )R^Cqo'  
  { Jrk^J6aa  
  return l(t) = r(t); }R1`ThTM  
} gr 5]5u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 rEhf_[Dv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j&/.[?K  
=GQ^uVf1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 N4To#Q1w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ys/mv'#>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B\ _u${C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~& 5&s  
最后的布局是: \u]CD}/  
                Add x}.d`=  
              /   \ CJ?gjV6  
            Divide   5 m"G N^V7  
            /   \ PEBFN  
          _1     3 q~J oGTv  
似乎一切都解决了?不。 z}1xy+  
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。 |mk}@OEf  
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。 LO]6Xd"  
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: ]|N4 #4  
QklNw6,  
template < typename Right > f%{Tu`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z) Xs;7  
Right & rt) const p? ?/r  
  { x~;EH6$5'/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tHtV[We.:  
} /Tj"Fl\h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !/}FPM_  
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。 `XxG"k\/S  
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。 e(#IewKp  
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。 ?4ILl>*  
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。 + |qfgi  
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? EyPJvs  
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: Z va  
uXLZtfu{  
template < class Action > bV`C;RPn  
class picker : public Action _?s %MNaX  
  { *9vA+uN  
public : ey)u7-O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZCBPO~&hO'  
  // all the operator overloaded F:J7|<J^F  
} ; ^W"Q (sh  
2Nn1-wdhb  
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。 T@|l@xm~L  
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: +oy&OKCa  
|WAD $3  
template < typename Right > P;[Y42\z|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'yd@GQM&  
  { 90T%T2K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yIIETE  
} oM<!I0"gC+  
3fxNV<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _E6} XNS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o}=.  
?Hi}nsw  
template < typename T >   struct picker_maker u:k:C  
  { Mjj}E >&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `x} Dk<HF  
} ; "XNu-_$N<a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =#(0)p $EC  
  { i7nL_N  
typedef picker < T > result; Px?Ao0)Z,  
} ; 'qV3O+@MF  
HmExfW  
下面总的结构就有了: &|N%#pYS  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vWl[l -E  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 0zbLc%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }t|Plz  
至此链式操作完美实现。 7%9)C[6NSs  
Ud#X@xK<h  
T^$g N|  
七. 问题3 rKzlK 'U  
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。 P>Q{He:  
%l} Q?Z  
template < typename T1, typename T2 > q[G/}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #%^\\|'z  
  { (`6%og#8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B:-U`CHHQ  
} ] *-;' *  
i-,D_   
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: d=XpO*v,[  
dC` tN5  
template < typename T1, typename T2 > _1sMYhI  
struct result_2 L)F1NuR  
  { ]4Y/xi-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !:"-:O}>=,  
} ; SY,I >-%  
a}KK{Vqo`  
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? `l/:NF  
这个差事就留给了holder自己。 CV&zi6  
    8/3u/  
dL_QX,X-]  
template < int Order > [?chK^8  
class holder; =4tO0  
template <> c^=R8y-N  
class holder < 1 > ~uI**{  
  { {'h_'Y`bOQ  
public : ;1W6"3t-Y  
template < typename T > W]]q=c%2  
  struct result_1 g5#CN:%f  
  { Gg%tVQu  
  typedef T & result; 84=-Lw  
} ; yo'9x s  
template < typename T1, typename T2 > dhHEE|vrz  
  struct result_2 s`hav  
  { J&eAL3"GF  
  typedef T1 & result; bD35JG^&i  
} ; [yw%ih)  
template < typename T > Ly9Q}dL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Y z]8`C  
  { 5W+{U8\  
  return (T & )r; +UxI{,L  
} {A|bBg1!  
template < typename T1, typename T2 > =fl%8"%N&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  SLkuT`*  
  { ; XG]Q<S\  
  return (T1 & )r1; BhKO_wQ?:J  
} H]s4% 9T  
} ; ^7uX$  
Kax#OYLpg  
template <> K@HQrv<  
class holder < 2 > +W9]ED  
  { %3M95UZ2  
public : TPHYz>D]  
template < typename T > |olNA*4  
  struct result_1 0p-#f|ET  
  { T2wv0sHlt  
  typedef T & result; {XtoiI  
} ; ~r<p@k=.#0  
template < typename T1, typename T2 > q7,^E`5EgU  
  struct result_2 <_9!  
  { nfX12y_SXL  
  typedef T2 & result; 2"@Ft()]  
} ; xf/m!b"p  
template < typename T > yRC3 . [  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }W$8M>l  
  { i\Yl  
  return (T & )r; LM:)j:gS6  
} +Hj/0pp  
template < typename T1, typename T2 > jYWw.g<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xO7Yt l  
  { JSgpb ?(  
  return (T2 & )r2; FI{AZb_'  
} lUv=7" [  
} ; 1}!L][(  
P-'_}*wxi  
"cMNdR1^,y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OV[`|<C '  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [ ?iqqG.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^ av6HFQ  
Uky9zGa  
return l(i, j) = r(i, j); uEx9-,!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -`7$Qu 2  
!\;:36B#6  
  return ( int & )i; T C8`JU=wV  
  return ( int & )j; R \5Vq$Q  
最后执行i = j; "Sjr_! u  
可见,参数被正确的选择了。 ! _{d)J  
\jyjQ,v)  
=&Xdm(  
0|XKd24BN  
b`CWp;6Y  
八. 中期总结 ; 0ko@ \Lq  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %/T7Z; d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oG_C?(7>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F;u_7OM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x=]S.XI  
-U -P}6^  
5M:D?9E+  
ES}. xZ#~  
\}JrFc%O  
#Qh>z%Mn^3  
九. 简化 dl0FQNz8@B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 XP-C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |]W2EV ,b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #?Mj$ZB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k4{:9zL1#?  
  +-*/&|^等 B +Aj*\Y.  
2. 返回引用。 J8<J8x4  
  =,各种复合赋值等 y-9+a7j  
3. 返回固定类型。 PKf:O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) exDkq0u]  
4. 原样返回。 qu~X.pW  
  operator, zizk7<?L .  
5. 返回解引用的类型。 l Y'N4x7n  
  operator*(单目) Izo!rC  
6. 返回地址。 %NajFjBI  
  operator&(单目) nt ,7u(  
7. 下表访问返回类型。 *1^$.Q&  
  operator[] -M4p\6)Ge  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ``|AgIg  
  operator<<和operator>> 6/tI8H3E  
i  sW\MB]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pQWHG#?7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NfzF.{nh  
=o^|bih  
template < typename Left > v`DI<Lt  
struct value_return sx 9uV  
  { A:# k  
template < typename T > DBsDk kB{  
  struct result_1 gfy19c 9  
  { j6g@tx^)'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  8=;k"  
} ; 'bu)M1OLi  
>t  <pFh  
template < typename T1, typename T2 > OP! R[27>  
  struct result_2 #E$X ,[ZFo  
  { YF[f Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^6;V}2>v}  
} ; H?`g!cX  
} ; k<j"~S1  
x,8<tSW)Z  
UiQEJXwnz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nJZ6? V  
H(-4:BD?  
下面我们来剥离functor中的operator() UMMB0(0D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `bG7"o`  
@ -:]P8  
return l(t) op r(t) 0g=`DSC<(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E167=BD9<  
return op l(t) e3[:D5  
return op l(t1, t2) T~xwo  
return l(t) op 3 hKBc0  
return l(t1, t2) op }< 5F  
return l(t)[r(t)] {i [y9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OB-Q /?0  
D g>^ A  
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: =!b6FjsiG  
单目: return f(l(t), r(t)); 6^)}PX= *  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gTf|^?vd  
双目: return f(l(t)); kH948<fk3  
return f(l(t1, t2)); 9X}I>  
下面就是f的实现,以operator/为例 G"dS+,Q  
J CGC  
struct meta_divide Y&.UIosWb  
  { {b)~V3rsY  
template < typename T1, typename T2 > X/0v'N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4QHS{tj  
  { s!+ pL|  
  return t1 / t2; ?]O7Ao  
} kv{}C)kt3  
} ; l$xxrb9P!  
d_z 59  
这个工作可以让宏来做: 3=0E!e  
K^l:MxO-X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ms^dRe)  
template < typename T1, typename T2 > \ mpw~hW0-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wBSQ:f]g  
以后可以直接用 [bz T& o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _BM4>r?\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 f3MRD4+-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &&> tf%[  
kOL'|GgK  
DKL@wr}8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]0V}D,V($  
'jg3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Pk$L+C  
class unary_op : public Rettype YDJ4c;37  
  { nIk$7rGLB  
    Left l; V$`Gwr]|n  
public : IM@tN L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?~e3 &ux  
fwR_OB: $  
template < typename T > oqd;6[%G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _qwQ;!9  
      { 4u;9J*r4  
      return FuncType::execute(l(t)); */qtzt  
    } 4,Ic}CvM  
\nNXxTxX!  
    template < typename T1, typename T2 > dihjpI_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |SZo' 6  
      { tRb] 7 z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1{x.xi"A/  
    } SLL3v,P(7  
} ; /1UOT\8U  
\Q?ip&R  
rqPo)AL  
同样还可以申明一个binary_op d*8 $>GA  
@$^bMIj@W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ gj&$zP  
class binary_op : public Rettype }Db[ 4  
  { 2&mGT&HAVA  
    Left l; 6RO(]5wX  
Right r; C$h<Wt=<  
public : HAzBy\M{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |077Sf|  
3rW|kkn  
template < typename T > Kb#4ILA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S^@S%Eg  
      { !^#jwRpeN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q%n6K  
    } gN8hJG'0  
$,=6[T!z+e  
    template < typename T1, typename T2 > $4kH3+WJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GE;e]Jkjn  
      { k %e^kej  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V]OmfPve  
    } =' ZRfb&  
} ; H`bSYjgM!  
-C-?`R  
$EZN1\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6oaazB^L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fqX"Lus `=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6*4's5>?D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6=4wp?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F^"_TV0va  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ee)[\Qjn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f0<hE2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =ph&sn$;L  
下面是修改过的unary_op h5%<+D<  
t"hYcnC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t*z~5_/  
class unary_op iLP7!j  
  { mK+IEZV<3  
Left l; >_rha~   
  xq-17HKs  
public : 5>3}_  
S6}@I ,Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s2?T5oWU  
Fc~'TBf,,`  
template < typename T > QK0 h6CX  
  struct result_1 V fv@7@q  
  { 1(|D'y#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gu#-O?B  
} ; 8N:owK  
SH*C"  
template < typename T1, typename T2 > Fk(JSiU  
  struct result_2 NCxqh<  
  { S3L~~X/=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3qY K_M^[  
} ; >=]'hyn]]  
z0|&W&&D  
template < typename T1, typename T2 > (`SRJ$~f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Mg`(,kwe  
  { >iS`pb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IbcZ@'RSw  
} ;7N Z<k  
dw.F5?j`b  
template < typename T > dt~YW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wrrcx(  
  { MxyN\Mq'  
  return OpClass::execute(lt(t)); .VTy[|o   
} 9f\/\L  
&$`yo`  
} ; DGevE~  
,f1q)Qf  
>~K qg~  
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 @ym/27cRE  
好啦,现在才真正完美了。 ^z,_+},a3T  
现在在picker里面就可以这么添加了: iCHt1VV]  
8k(P,o  
template < typename Right > upeU52@\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C7H/N<VAq  
  { DJP2IP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -hkQ2[Ew#  
} [:^-m8QC  
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。 K |DWu8  
88c<:fK  
$lhC{&tBV  
Q,&/V_  
e^ lWR]v  
十. bind ]v#r4Ert  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 c1%H4j4/  
先来分析一下一段例子 CRbdAqofV  
_ Ro!"YVX  
l2;CQ7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E~LT b) !  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9b?SHzAa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G;f/Tch  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ' oF xR003  
我们来写个简单的。 8ssJ<LP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c\% r38  
对于函数对象类的版本: QXF aAb=(7  
P>9aI/d9  
template < typename Func > h^j?01*Et  
struct functor_trait p$ bnK]  
  { [frq  'c  
typedef typename Func::result_type result_type; ",{ibh)g$`  
} ; o[E_Ge}g8  
对于无参数函数的版本: <(vCiH9~P  
Q:ezifQ  
template < typename Ret > 1xv8gC:6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `GXkF:f=  
  { ?YeWH WM  
typedef Ret result_type; IF]lHB  
} ; Cuc$3l(%  
对于单参数函数的版本: Agrp(i"\@  
kD[ r.Dma  
template < typename Ret, typename V1 > nI0[;'Hn,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Tr^nkD{  
  { k1VT /u  
typedef Ret result_type; :8A!HI}m{  
} ; ~q&pF"va8  
对于双参数函数的版本: .'a&3 3J  
)]#aauC+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z@Ae$ '9H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wu"&|dt  
  { b=3H  
typedef Ret result_type; _,</1~.  
} ; nNXgW  
等等。。。 *'"^NSJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <, 3ROo76  
c^`]`xiX  
template < typename Func > %7O?JI [  
struct func_return uIU5.\"s  
  { XNgDf3T  
template < typename T > #2iD'>bQ  
  struct result_1 wp7!>% s{  
  { }-~T<egF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /pp1~r.s?>  
} ; ;l}- Z@! /  
1n\ t+F  
template < typename T1, typename T2 > BPr ^D0P  
  struct result_2 ]\ngX;h8G  
  { (LHp%LaZ\;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e$Y[Z{T5  
} ; GA`PY-Vs)  
} ; e *j.  
ZtHm\VTS  
%7g:}O$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1wW)tNKIF  
/k"`7`!  
template < typename Func, typename aPicker >  &QNWL]  
class binder_1 l1]p'Liuu  
  {  s}onsC  
Func fn; Cye$H9 2  
aPicker pk; ={?v Ab:  
public : OIl#DV.  
;+1RU v  
template < typename T > XhsTT2B   
  struct result_1 t*@z8<H  
  { K gN)JD>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ps$7bN C  
} ; LK"  bC  
fIGFHZy,  
template < typename T1, typename T2 > e|4&b@  
  struct result_2 *._|-L  
  { Dup;e&9g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [31p&FxM  
} ; 4d:{HLX,  
s_.]4bl.8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a?YCn!  
V<HU6w  
template < typename T > OGiV{9U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #0 6-:  
  { Q%aU42?_1  
  return fn(pk(t)); !.1%}4@Q]  
} NA,C Z  
template < typename T1, typename T2 > :fk2]{KTL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  '8j$';&`  
  { HG'{J^t  
  return fn(pk(t1, t2)); y0~Ia:y  
} 5X.e*;  
} ; `pd&se'p  
0b91y3R+  
(Toq^+`c  
一目了然不是么? e"r)R8  
最后实现bind wB>r (xQ'  
{A|TowBN  
K\XyZ  
template < typename Func, typename aPicker > ;@h0qRXW:h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :R):b  
  { pdd/D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Hqh6:RuL  
} V 0nn4dVO  
2k6 X,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1+`l7'F  
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。 Hx$c N  
9;%CHb&  
十一. phoenix *c[2C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S]sk7  
{2`=qt2  
for_each(v.begin(), v.end(), }6 5s'JB  
( 63?)K s  
do_ :Sg_t Of  
[ p (FlR?= S  
  cout << _1 <<   " , " k#bu#YZk  
] wiX~D  
.while_( -- _1), 9{j66  
cout << var( " \n " ) c.\O/N   
) 9t@:4O  
); ~](fFa{  
YGc^h(d  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^% Q|s#w.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B~'MBBD"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0:KE@=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e$c?}3E!z  
(eCFWmO  
ECa$vvK m  
template < typename Cond, typename Actor > 9s +z B  
class do_while hgRVwX  
  { \bCX=E-  
Cond cd; m"c :"I6  
Actor act; ~{>?*Gd&T  
public : t"j|nz{m  
template < typename T > B@Nt`ky0*  
  struct result_1 h?\2 _s  
  { b=a!j=-D  
  typedef int result_type; ea=83 Zj  
} ; Wi n8LOC  
cD1o"bq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &$`hQgi  
{+zJI-XN/  
template < typename T > *5$&`&,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AgF5-tz6x  
  { o-7>eE}+  
  do !\[+99F#  
    { ~`Qko-a&  
  act(t); M^rM-{?<  
  } >95TvJ  
  while (cd(t)); Hg}I]!B  
  return   0 ; +w| 9x.&W  
} V's:>;  
} ; XC15K@K  
FDFH,J`_  
puJ#w1!x`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !/K8xD$  
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。 :<#`_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。 gM;}#>6  
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。 ~$O1`IT  
下面就是产生这个functor的类: 09M;}4ev&7  
o7&4G$FX~  
Bd bJ< Is  
template < typename Actor > %>Xr5<$:&  
class do_while_actor -U2mfW  
  { sPNfbCOz  
Actor act; ( g :p5Rl  
public : E(<LvMiCa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +V v+K(lh$  
z*~YLT&  
template < typename Cond > t0PQ~|H<KV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NnxM3*  
} ; %R0v5=2'  
qUhRu>   
xFp<7p L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +-068k(  
最后,是那个do_ ;~HNpu$  
1H:ea7YVU  
oL/o*^  
class do_while_invoker (U.**9b;  
  { FYPz 4K  
public : E(+T*  
template < typename Actor > 4YbC(f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  e/e0d<(1  
  { dhRJg"vrQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7INk_2  
} >3;^l/2c  
} do_; ^[h2%c$  
2xmk,&s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HOYq?40.R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5!fSW2N  
最后来说说怎么处理break和continue #G _/.h@  
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;$|#]+  
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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