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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fj t_9-.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v<J;S9u=  
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, ?od}~G4s#  
UA!Gr3  
j~L1~@  
%[\Ft  
  class filler !qw=I(  
  { ~q_+;W.  
public : @y\{<X.F\1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >2Qqa;nx|  
} ; Dy{`">a  
(P>eWw\0  
o"ah\"#el  
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: ~ Dp:j*H  
#G , *j  
Pdm6u73  
L..X)-D2 n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `2(R}zUHN  
D "] [&m  
`2mbF ^-4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZAM+4#@  
+S5_J&~  
M}oFn}-T9a  
gM5p1?E  
二. 战前分析 X,Q=n2X?3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tId !C  
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 `TlUJ]d)  
0i Z9a/v  
"O*W]e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ATmqq)\s  
  /* --------------------------------------------- */ h^_taAdS`  
vector < int *> vp( 10 ); k]/6/s\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SX=0f^  
/* --------------------------------------------- */ <sCq x/L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !E:Vn *k;  
/* --------------------------------------------- */ ,fG_'3wb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4bFVyv  
  /* --------------------------------------------- */ R5;eR(24G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F/od,w9_  
/* --------------------------------------------- */ ~q T1<k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yDyeP{  
lQ<n dt~  
zI:5I@ X  
d,rEEc Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: *JC{G^|Y  
1._1, _2是什么? C.B}Py+   
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。 WKIiJ{@L  
2._1 = 1是在做什么? .SV3<)  
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。 pn%|;  
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。 TX [%s@C  
^YJ^+:D(  
^RyTK|SQ  
三. 动工 o`8+#+@f7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /e?ux~f|  
HJ1\FO9\  
+$QL0|RL  
'/Cz{<,  
template < typename T > Y$$?8xr ~  
class assignment ?M-8Fp3 +  
  { l 75{JxZX  
T value; OUk5c$M(  
public : IZv, Wo  
assignment( const T & v) : value(v) {} s>``- ]3  
template < typename T2 > = 4WZr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nl<,rD+KSD  
} ; zu*G4?]~h  
e, 0I~:  
6N+)LF}P b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F4<2.V)#-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G1^!ej  
$F()`L{Tj  
9egaN_K  
/^eemx  
  class holder 8Pdnw/W  
  { rHBjR_L.2  
public : g7LW?Ewr  
template < typename T > ,Ve@=<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <$6'Mzf  
  { {BCj VmY  
  return assignment < T > (t); HeifFJn  
} h5JwB<8  
} ; r4ttEJ-jG  
zomNjy*  
'CO[s.03  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jL%}y1m?  
5_C#_=E  
  static holder _1; 5t#]lg[06'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GXlg%  
MV d 3*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :@Dos'0Px  
而不用手动写一个函数对象。 'I>#0VRr  
LbbQ3$@ WD  
{bW3%iU  
Dj. +5f'  
四. 问题分析 Z:$b)+2:\  
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。 _O,ZeES  
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。 Jv.R?1;8i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UBHQzc+,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GFa/9Bi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4^ 6L])y  
bCe-0!Q  
五. 问题1:一致性 5 t?2B]  
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?| "[S 6w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gbf=H8]  
. \0=1P:  
struct holder *9(1:N;#  
  { jyH_/X5i7  
  // K/+C6Y?  
  template < typename T > 10IPq#Jj  
T &   operator ()( const T & r) const c+/C7C o  
  { iQ"F`C  
  return (T & )r; I8;[DP9  
} U?j>28  
} ; * .VZ(wX  
1+}Ud.v3VW  
这样的话assignment也必须相应改动: V>92/w.fe  
<1.mm_pw  
template < typename Left, typename Right > -%) !XB  
class assignment ;O|63  
  { 2B dr#qr  
Left l; xF|*N<9(</  
Right r; .LR>&N_U  
public : I'b]s~u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ymX,k|lh  
template < typename T2 > wR$8drn]Rq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ka\b_P&  
} ; u*N8s[s'  
t3g! 5  
同时,holder的operator=也需要改动: Wj=ex3K3u.  
rXPx* /C  
template < typename T > VVl-cU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NWK_(=n  
  { ,x.)L=Cx8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A_|FsQ6$P  
} ta., 4R&K  
 F]#fl%  
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。 gSYX@'Q!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h18y?e7MU  
tgA |Vwwk  
return l(rhs) = r; Pp hQa!F$  
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。 gjLgeyyWC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XO~^*[K  
++"PPbOe&D  
template < typename Tp > K({,]<l5  
class constant_t D07u?  
  { M6#(F7hB  
  const Tp t; o|q#A3%?  
public : S6tH!Z=(g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {o%R~{6  
template < typename T > .Kwl8xRg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (C@@e'e  
  { htym4\Z=  
  return t; Ps\^OJR  
} t&]Mt 7  
} ; f"^tOgGH  
>;W(Jb7e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9(j!#`O7&  
下面就可以修改holder的operator=了 6E]rxps}"  
zAUfd[g  
template < typename T > ".D +# 2Kl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K*FAngIB  
  { D/UGN+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _I4sy=tYXK  
} q:.BY}X9  
'v  X"l  
同时也要修改assignment的operator() JvaaBXkS\  
a"aV&t  
template < typename T2 > l:f sZO4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?s33x#  
现在代码看起来就很一致了。 gwNkjI= ,  
musxX58%  
六. 问题2:链式操作 Zh^w)}(W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  64fG,b  
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。 Kjw\SQ)2~  
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。 #KW:OFT  
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。  ?~IZ{!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3IFU{0a`  
UI;{3Bn  
template < typename T > Lai"D[N  
struct result_1 Shz;)0To  
  { P7-3Vf_L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IhLfuyFWu  
} ; 0aWb s$FyU  
C<>.*wlp=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `f]O  
CI{x/ e^(  
template < typename T > GNOC5 E$I  
struct   ref 9#!tzDOtD  
  { nT"z(\i.!J  
typedef T & reference; 8F1!9W7  
} ; e_TDO   
template < typename T > }}_l@5  
struct   ref < T &> y{JkY\g  
  { F}>`3//u  
typedef T & reference; BYU.ptiJJ  
} ; [_n|n"M  
G2D<LRWt4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $ cSZX#\  
DAW%?(\,  
template < typename T > K>y+3HN[6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <H6Uo#ao  
  { %R"Fx$tQ  
  return l(t) = r(t); Cq~Ir*"  
} 6bba}P  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LKcrr;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @HI5; z  
GWKefH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v<1;1m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NO ^(D+9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sa*-B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gj3/&'k6  
最后的布局是: 'Iu(lpF&  
                Add v*3:8Y,  
              /   \ wn`budH?c8  
            Divide   5 O5 SX"A  
            /   \ ?*,q#ZkA9W  
          _1     3 v0=~PN~E  
似乎一切都解决了?不。 ,dBI=D'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m='OnTeOE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l<0V0R(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: > R=YF*t  
zdCt#=QV?R  
template < typename Right > Za w+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X!Q"p$D4(  
Right & rt) const h 8s*FI  
  { 2dfA}i>k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h%%'{^>~  
} D#0}/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EcU9Tm`h  
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。 wal }[F#  
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。 Sgj6tH2M  
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。 Wm 61  
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。 |UG)*t/  
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? ^gG,}GTl  
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: 3$Je,|bs  
Vs >1%$If  
template < class Action > i ^#R iCeo  
class picker : public Action J$0*K+m  
  { ?W()Do1tR  
public : GfDA5v[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ 55Y2  
  // all the operator overloaded %:lQ ~yn  
} ; U|=y&a2Rb  
#u_-TWVt  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 h(BN6ZrzKd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: aC*J=_9o #  
n" sGI  
template < typename Right > <d4^gAfs*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *d(Dk*(  
  { ScEM#9T|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rgr> ;   
} Wxjpe4  
]P.S5s'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ch3##-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U/>5C:  
 l}JVRU{  
template < typename T >   struct picker_maker ~0L>l J  
  { E%TvGe;#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b> | oU  
} ; @ o]F~x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c c:xT0Y  
  { ~1p f ?  
typedef picker < T > result; BtspnVB ez  
} ; 3iB8QO;pp  
Nbr{)h  
下面总的结构就有了: `g7' )MSy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Ks4TBi&J   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nN[,$`JD,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [yz;OoA:;  
至此链式操作完美实现。 ws=y*7$y  
Mvux=Ws  
H_9~gi  
七. 问题3 E)Dik`Ccl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1*Z}M%  
.$Y[>9  
template < typename T1, typename T2 > B6BOy~B0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QFMS]  
  { Z EW`?6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X:YxsZQ 5Y  
} Z=#!FZ{  
"QMHY\C  
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: ^VA)vLj@  
_QQO&0Z  
template < typename T1, typename T2 > =&vV$UtV  
struct result_2 %BL+'&q  
  { 4WLB,<b}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /SyiJCx0  
} ; %lujme  
@^%# ]x,:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _b+3;Dy  
这个差事就留给了holder自己。 Q,scjt[  
    k vb"n}  
ak R*|iK#b  
template < int Order > W*P/~U=  
class holder; ,\VNs'j  
template <> \!_ >ul  
class holder < 1 > B|!Re4`0  
  { gX[6WB"p  
public : 5z0SjQ  
template < typename T > #6JG#!W  
  struct result_1 Q.x3_+CX  
  { 'INdZ8j_  
  typedef T & result; ss*dM.b  
} ; STO6cNi  
template < typename T1, typename T2 > T3\Q<  
  struct result_2 @hk~8y]rz  
  { 6b@:La  
  typedef T1 & result; 8kk$:8  
} ; J:t1W=lJ3  
template < typename T > 1|2X0Xm{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (i {  
  { xR$xAcoSB  
  return (T & )r; ZZ.GpB.  
} %0L 9)-R  
template < typename T1, typename T2 >  $///N+B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5K,Y6I&$SJ  
  { d>2>mT$U  
  return (T1 & )r1; 5@?P 8  
} %|UCs8EFm  
} ; (R{W Jjj  
)nQ.6  
template <> ZZ#S\*  
class holder < 2 > }.x?$C+\"  
  {  a(F%M  
public : A%pcPzG;  
template < typename T > {@k5e) Q  
  struct result_1 K"eW.$  
  { QD<f) JZK  
  typedef T & result; :hZYh.y\l  
} ; op;OPf,  
template < typename T1, typename T2 > >-f`mT  
  struct result_2 M*|x,K=U  
  { WJ8i,7  
  typedef T2 & result; VGkwrS;+I  
} ; K^EW*6vB8O  
template < typename T > Ao(Xz$cQfW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YHl6M&*@  
  { OQA}+XO  
  return (T & )r; Fe}Dnv)}Z  
} (z\@T`6`  
template < typename T1, typename T2 > %+qD-{&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "d9"Md0k  
  { LJ9^:U  
  return (T2 & )r2; XB zcbS+  
} .cjSgK1  
} ; (]1n!  
Ovh[qm?Z  
\IIR2Xf,K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I!~5.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k68\ _NUL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -b8Vz}Y  
ckS.j)@.c  
return l(i, j) = r(i, j); -m3 O\X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wUv Zc  
;~3CuN8  
  return ( int & )i; 9ELLJ@oNC  
  return ( int & )j; 82{Lx7pI  
最后执行i = j; ,dP-sD;<  
可见,参数被正确的选择了。 *MglX<  
~J)_S' #  
<`}Oi 5nW  
{%*,KB>b  
f%;8]a9  
八. 中期总结 unKi)v1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (]>= y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CNwIM6t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;N#d'E\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *F[@lY\p  
 R5(<:]  
!`JaYUL[e  
v'mRch)d  
B agO0#  
a"@k11  
九. 简化 ~dg7c{o5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D6fry\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >{C=\F#*L  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JHC 6l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7.`Fe g.  
  +-*/&|^等 BIqZg$  
2. 返回引用。 TCWy^8LA  
  =,各种复合赋值等 F jsnFX;  
3. 返回固定类型。 tJ;<=.n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -{n2^vvF  
4. 原样返回。 ge %ytrst  
  operator, /}t>o* x  
5. 返回解引用的类型。 p~Di\AQ/  
  operator*(单目) j51Wod<[  
6. 返回地址。 `lygJI?H+{  
  operator&(单目) *:L-/Q)i  
7. 下表访问返回类型。 Q]?r&%Y  
  operator[] Sc#B -4m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kK\G+{z?  
  operator<<和operator>> N8S !&*m  
9.)*z-f$  
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。 bk^W]<:z`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LX;w~fRr.  
5n{J}0C  
template < typename Left > 3D|Y4OM  
struct value_return _$g6Mj]1z  
  { iZm# "}VG  
template < typename T > n@>h"(@i  
  struct result_1 sxc^n aK0  
  { #e)A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F<H[-k*t/  
} ; e1ts/@V  
0se0AcrW  
template < typename T1, typename T2 > q=Xda0c  
  struct result_2 ~xfoZiIA}  
  { RI.6.f1dy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {<$ D|<S  
} ; %8C,9q  
} ; d^b(Uo=$  
gJ;jh7e@  
PY.4J4nn|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IY_u|7d  
 IDCuS  
下面我们来剥离functor中的operator() 7uy?%5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f+3ico]f@  
~hiJOaCzM  
return l(t) op r(t) ygI81\ D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rFn%e  
return op l(t) Z8mSm[w  
return op l(t1, t2) DNTkv_S  
return l(t) op pAK7V;sJ  
return l(t1, t2) op /1D]\k()  
return l(t)[r(t)] )\K;Ncp[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Tx)!qpZ  
{p.D E  
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: 3QM;K^$  
单目: return f(l(t), r(t)); Qk`ykTS!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (p6$Vgdt  
双目: return f(l(t)); [k<"@[8)  
return f(l(t1, t2)); V/N:Of:\R  
下面就是f的实现,以operator/为例 lSW6\jX  
F"I{_yleq'  
struct meta_divide Q#gzk%jL@  
  { '2LK(uaU  
template < typename T1, typename T2 > 0 $Ygt0d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "p Rr>Fa  
  { /xS4>@hn  
  return t1 / t2; MZPXI{G  
} ?so=k&I-M  
} ; l  rRRRR  
xvpCOoGsz  
这个工作可以让宏来做: PeU>h2t  
%5[,U)X"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *;N6S~_'Y  
template < typename T1, typename T2 > \ S<Rl?El<=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'J[ n}r  
以后可以直接用 ioJ~k[T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {:@MBA 34  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;pH&YBY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) S{uKm1a  
&Y `V A  
H]I^?+)9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n7EG%q6m+  
uDe%M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . W7Z pV  
class unary_op : public Rettype fCMFPhF  
  { ng0tNifZ;  
    Left l; pYxdE|2j  
public : 76'@}wNnw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V?[dg^*0  
r:.ydr@  
template < typename T > EdH;P \c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Ei(HmEU  
      { bY@ S[  
      return FuncType::execute(l(t)); ;~^9$Z@%Q  
    } BI|BfO%F$j  
= n>aJ(=Pd  
    template < typename T1, typename T2 > {.r jp`39  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [c`u   
      { t%k1=Ow5i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .,vF% pQ  
    } M94zlW<  
} ; 3QZ~t#,7ij  
O>vbAIu  
7RpAsLH=  
同样还可以申明一个binary_op 'B"A*!" b  
&x mYpQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G=VbEL^H  
class binary_op : public Rettype >du _/*8:  
  { \>7hT;Av=G  
    Left l; f+c<|"we  
Right r; HNMVs]/e  
public : s.uw,x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U %,K8u|WH  
3Yb2p!o  
template < typename T > S&q(PI_"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const th4yuDPuA  
      { ,ve$bSp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zqp<8M2  
    } . a@>1XO  
E0lro+'lS  
    template < typename T1, typename T2 > 5H{dLZ],  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XX9u%BZ~  
      { o$XJSz|6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f7du1k3  
    } WVMkLMg8d  
} ; Q>QES-.l  
{ K,KIj"  
 "d3qUk  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /4xp?Lo:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v:xfGA nP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^_0l(ke  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Cju%CE3a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Jx-dWfe  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ", Ge:\TR=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uG:xd0X+W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4Y x\U  
下面是修改过的unary_op i0jR~vF {B  
QRw/d}8l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G&DL)ePu]m  
class unary_op wF\5 X  
  { QE\t}>  
Left l; } N$soaUs  
  j~#nJI5]  
public : YT@D*\  
m1\+~*i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;Q{~jT  
zEJZ,<  
template < typename T > FHv^^u'@  
  struct result_1 iH;IXv,b3  
  { =)O%5<Lwx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y5&mJp\G  
} ; o)U4RY*  
H%&e[PU  
template < typename T1, typename T2 > 24; BY'   
  struct result_2 gQ8FjL6?  
  { 4r+s" |  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &X%vp?p  
} ; F-&=N {+  
muZ6}&4  
template < typename T1, typename T2 > !J/fJW>m6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i^I U)\   
  { fEgwQ-]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c:OFBVZ   
} 4],*y`& g  
6$*\%  
template < typename T > = VFPZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ MZEAY9  
  { *$6dNx  
  return OpClass::execute(lt(t)); wBa IN]Y,  
} dPx{9Y<FzU  
PQJI~u9te}  
} ; ='U>P( R-  
na)-'  
EsK.g/d  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tpQ?E<O  
好啦,现在才真正完美了。 9`8D Ga  
现在在picker里面就可以这么添加了: R32A2Ml  
KN\*|)  
template < typename Right > #J_+ SL[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L2$`S'UW  
  { BnwYyh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); or)v:4PXW  
} ^v+3qm@,  
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。 M&q3xo"w  
W81 dLeTZg  
R/BW$4/E  
J.;{`U=:  
xJemc3]2  
十. bind O3];1ud  
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。 1Bl;.8he.)  
先来分析一下一段例子 O S%  
{!]7=K)W9  
R8(Bt73  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Dmq_jt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "$6 .L^9W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6{8dv9tK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [)S7`K;  
我们来写个简单的。 mQiVTIP3[O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +.Cx.Nf(  
对于函数对象类的版本: >v9@p7Dn  
%'`L+y  
template < typename Func > Xpp%j  
struct functor_trait E,EpzB$_dj  
  { q8-*3K  
typedef typename Func::result_type result_type; //O9}-  
} ; Ku3/xcu:My  
对于无参数函数的版本: o / i W%  
jph"94  
template < typename Ret > G0^,@jF?b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nbf w7u  
  { 1:Dm, d;  
typedef Ret result_type; 48p< ~#<W\  
} ; 8-clL\bm  
对于单参数函数的版本: Uk0Fo(HY  
\]$TBN dJ4  
template < typename Ret, typename V1 > {%PgR){qR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {EL J!o[  
  { M s5L7S  
typedef Ret result_type; JrA\ V=K  
} ; \[MQJX,dn  
对于双参数函数的版本: g$a 5  
'|~L9t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YVT\@+C'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %!HBPLk  
  { 4Y!_tZ>  
typedef Ret result_type; ;G\RGU~  
} ; HgfeSH  
等等。。。 xmp^`^v*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CgxGvM4  
O\=c&n~`  
template < typename Func > g*a|QBj%  
struct func_return cE SSSH!m  
  { _a[)hu8q.  
template < typename T > B(/)mB  
  struct result_1 ){S/h<4m  
  { .Km6 (U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >?yxig:_  
} ; 9 U!-Zn!  
*B ]5K{N  
template < typename T1, typename T2 > s>+,u7EV  
  struct result_2 >|| =#;  
  { +w(>UBy-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aH(B}wh{  
} ; ~P5;k_&  
} ; aNxq_pRb  
5uxB)Dx)  
^+b ??K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tuWJj^  
9X%H$>s  
template < typename Func, typename aPicker > SRfnT?u6  
class binder_1 Vub ($  
  { qQ=\R1l  
Func fn; +\@}IKWl-?  
aPicker pk; w]Byl3}Gt  
public : R3\oLT4  
:^92B?q  
template < typename T > G zw $M  
  struct result_1 T#:n7$M|?A  
  { 2S#|[wq(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u U;]/  
} ; F `cuV  
G;k#06  
template < typename T1, typename T2 > 6B .x=  
  struct result_2 [fl x/E  
  { "T0s7LWp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q xg)Wb#  
} ; a3?D@@Qnw  
8e{S(FZ7Ed  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8IrA {UU  
b0n " J`  
template < typename T > {T2=bK~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <+iL@'SgF  
  { c^a D r  
  return fn(pk(t)); @GrQ /F7  
} z3+7gp+I;  
template < typename T1, typename T2 > i<ug("/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <f+ 9wuZ  
  { 1NI%J B  
  return fn(pk(t1, t2)); #eKg!]4-R  
} ?r"QJa>  
} ; Okt0b|=`1*  
BGO!c[-  
XI"8d.VR  
一目了然不是么? Q`* v|Lp  
最后实现bind *W&}}iL  
{!G  
kl/eJN'S  
template < typename Func, typename aPicker > Z#nPn>,q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [(65^Zl`  
  { zv>3Tc0R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); : #om6}   
} {@tqeu%IM  
@ UgZZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d=~-8]%\  
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。 ? ^l{t4  
rm"C|T4:V  
十一. phoenix o{n)w6P{R,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xe:gH.}  
n +R3  
for_each(v.begin(), v.end(), P g{/tM Y  
( A.@/~\  
do_ yR|Beno  
[ EJ&aT etQ  
  cout << _1 <<   " , " nz%{hMNYH  
] zUNWcv!& "  
.while_( -- _1), l]wjH5mz=i  
cout << var( " \n " ) 2qQG  
) n9p_D  
); W7 iml|WV0  
g4"0:^/  
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:  |)'6U3  
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 t!S ja  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w,/&oe5M+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Cvk n2T  
6~#$bp^-  
gqCDF H  
template < typename Cond, typename Actor > czH`a=mjH  
class do_while &Ub0o2+y  
  { Nd] w I|>  
Cond cd; }/cMG/%  
Actor act; ~l SdWUk>  
public : O wJZ?j& )  
template < typename T > miCW(mbO8  
  struct result_1 )4@La&  
  { |4lrVYG^K  
  typedef int result_type; V < ;vy&&  
} ; H)u<$y!8  
Frxim  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A3jT;D9Y%  
BEfp3|Stb  
template < typename T > .NOh[68'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kl&9M!;:n  
  { <ic%c/mN  
  do {y0`p1  
    { s1/:Ts[3i  
  act(t); %8N=4vTJ  
  } _Vj uQ  
  while (cd(t)); Ait3KIJ9  
  return   0 ; k 6)ThIG  
} O,>`#?  
} ; 6L\?+=X  
/ZcqKC  
:% o32  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `_*NFv1_  
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@DK4{  
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。 (sHvoE^q-  
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。 0 jszZ_  
下面就是产生这个functor的类: \KpSYX1  
Vu u2SS  
6n}5>GSF  
template < typename Actor >  <m7T`5+  
class do_while_actor WOgPhJ  
  { @m bR I0  
Actor act; 2:>|zmh_  
public : xbeVq P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l[)ZEEP  
.JG>/+  
template < typename Cond > l'#P:eW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {8YNmxF#  
} ; <l,Kg 'v  
2G4OK7x  
<+%#xi/_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k- ?:0  
最后,是那个do_ 'Itsu~fza  
6,D)o/_  
Uz&XqjS  
class do_while_invoker H%AF,  
  { N8s2v W  
public : Oy,`tG0  
template < typename Actor > JkiMrpkuk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6)QJms  
  { }/{G  
  return do_while_actor < Actor > (act); BRu/pyxG  
} mF|7:zSo  
} do_; [nBdq"K  
!x, ;&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /J-:?./  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ee9nfvG-  
最后来说说怎么处理break和continue $Bd13%>)  
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。 ?uq7K"B  
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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