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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wpu]{~Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )|,-l^lC  
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, Gp9 >R~$  
{YZ)IaqZ  
C.L5\"%  
,{ CgOz+Ul  
  class filler VOwt2&mZ  
  { ?2[=llS4  
public : fOiLb.BW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k/AcXU%O+  
} ; l2GMVAca  
]Vhhx`0  
+JZ<9,4  
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: -cyJj LL*  
A> +5~u  
T[xGF/  
RK(uC-l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FW#Lf]FJ  
-aG( Yx  
/:"%m:-P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ek _k_!  
X +;Q=  
Noz+\O\  
/' L20aN2  
二. 战前分析 [?Y u3E\  
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。 asP>(Li  
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 I@cKiB  
E#Ynn6  
 w J!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S$W *i@x?  
  /* --------------------------------------------- */ RL~|Kr<7J  
vector < int *> vp( 10 ); #W 1`vke3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [UNfft=K3P  
/* --------------------------------------------- */ hDmtBdE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $>'}6?C.  
/* --------------------------------------------- */ m hJ>5z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pW8pp?  
  /* --------------------------------------------- */ 9UOx~Ty  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1j o.d  
/* --------------------------------------------- */ Oz^+;P1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w$A*|^w1  
TC U |k ,  
SZg+5MD;X  
"V~U{(Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6_;3   
1._1, _2是什么? xp/u, q  
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。 \s&w0V`Y  
2._1 = 1是在做什么? y[q W>  
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。 h 7kyz  
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。 Wr`=P,  
d|on y  
:*t v`:;p  
三. 动工 WP32t@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `@ qSDW!b  
)ty *_@N0  
+<:p`%  
gb@Rx  
template < typename T > |F<U;xV$p  
class assignment }n=Tw92g  
  { .)|jBC8|}  
T value; Y8.0R-:ZAN  
public : j='Ne5X1  
assignment( const T & v) : value(v) {} mfG|K@ODM-  
template < typename T2 > C,]Q/6'>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qTqvEa^X`  
} ; #Vul#JHW  
#.9Xkn9S  
BxZ}YS:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }y|% wym  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Uvf-h4^J]:  
^!{oyw   
9<7Q{  
$0LlaN@e  
  class holder TW3:Y\p  
  { wgLS9.  
public : cJ]`/YJ  
template < typename T >  t8GJ;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HLYM(Pz  
  { v8*ZwF  
  return assignment < T > (t); ~l6e&J  
} ,wO5IaV  
} ; SKLQAE5  
Y141Twjvd  
)yJeh  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2:pq|eiF  
b@1QE  
  static holder _1; 7azxqa5:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2"<}9A<Xs  
Z|8f7@k{|+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U45/%?kE)  
而不用手动写一个函数对象。 2d.I3z:[  
% Pa-fee  
H:[z#f|t  
3J'a  
四. 问题分析 4i~;Ql  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qh.c#t  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J\;~(: ~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M?nnpO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  .)cOu>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &`>*3m(  
l*X5<b9  
五. 问题1:一致性 6h+/C]4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }a<MVG:>SF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,nHz~Xi1t  
+nJ}+|@K  
struct holder G)<k5U4  
  { \re.KB#R  
  // RtqW!ZZ:H  
  template < typename T > B.Xm*adBT  
T &   operator ()( const T & r) const ,{oP`4\Lm  
  { W_sDF; JP  
  return (T & )r; w-\fCp )  
} nosEo? {  
} ; 3ZZJYf=  
snEkei|0  
这样的话assignment也必须相应改动: D ^ &!  
;U7\pc;S  
template < typename Left, typename Right > TfZO0GL$  
class assignment Ok:@F/ v  
  { DJn>. Gd  
Left l; 'HqAm$V+  
Right r; >_F& oA#  
public : yY"%6k,ZB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t?0=;.D  
template < typename T2 > Nc"h8p?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uO^{+=;A =  
} ; Tu6he8Q-  
p!Gf ^  
同时,holder的operator=也需要改动: ?` `+OH  
6@I7UL >  
template < typename T > TTOd0a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kW,yZ.?f  
  { O'wN4qb=F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -%t0'cKn,  
} n[iil$VKh  
5;|9bWH  
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。 oO UVU}H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rg'? ?rq  
5#d(_  
return l(rhs) = r; Me`"@{r|#  
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。 *|=&MU*+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r?[mn^Bo5  
N %?o-IY  
template < typename Tp > 6u.b?_u  
class constant_t r+lY9 l  
  { R]V`t^1  
  const Tp t; jr9ZRHCU  
public : 72{kig9c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H@ w6.[#  
template < typename T > 5#fLGXP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }pTj8Tr  
  { -B4v1{An  
  return t; q7)$WXe2LM  
} _ssHRbE  
} ; '<}7bw}+c  
!^LvNW\|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L,D!T&B  
下面就可以修改holder的operator=了 cX=` Tl  
C>03P.s4c  
template < typename T > C>MoR3]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 22*t%{(  
  { I|LS_m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BF_k~  
} JPpYT~4  
Y"lxh/l$}  
同时也要修改assignment的operator() J%A`M\  
\hq8/6=4s  
template < typename T2 > \u/5&[;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O%)9t FT  
现在代码看起来就很一致了。 MkYem6  
z44uhRh  
六. 问题2:链式操作 B!N807  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NrU -%!Aw  
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。 NV91{o(-7  
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。 [n}c}%  
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。 lZua"Ju  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n$P v2qw  
Zk/NO^1b  
template < typename T > &6:,2W&s  
struct result_1 8bysg9H0  
  { }3*h`(Bv7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .*f;v4!  
} ; <.' cCY  
J`8>QMK^5  
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: s<dD>SU  
@t2 Q5c  
template < typename T > P0Jd6"sS"  
struct   ref $x)'_o}e  
  { .ClCP?HG  
typedef T & reference; *.+>ur?t  
} ; -'0AV,{Z  
template < typename T > mvL'l)  
struct   ref < T &> B>]5/!_4  
  { z84W{! P  
typedef T & reference; ft*0?2N~  
} ; N Hh  
jK=*~I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .{;!bw  
<s2l*mc  
template < typename T > %1<p1u'r?#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lcP@5ZW  
  { ,C&>mv xA  
  return l(t) = r(t); ?dmMGm0T9  
} \}Wkj~IX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 '|/_='  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X or ,}. w  
4l1=l#\S  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 u}rot+)%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6f>l~$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YBCjcD[G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q7]WR(e  
最后的布局是: qB39\j  
                Add LAKZAi%O0  
              /   \ ^kD? 0Fm  
            Divide   5 ^VIUXa  
            /   \ ^hHeH:@  
          _1     3 {UmCn>c  
似乎一切都解决了?不。 8k1 r|s@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。 ygW@[^g  
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。 'f}S ,i +q  
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: ]p*) PpIl  
:fYwFD( 9  
template < typename Right > @r]s9~Lx9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 48ma&f;  
Right & rt) const ^sOm7S{  
  { Fp6Y Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {l11WiqQH  
} =zjUd  5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YKg[k:F  
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。 RsD`9>6)  
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。 t(Zs*c(  
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。 }>w  
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。 Ntn md  
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? 4QN;o%,  
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:  b:QFD|  
%1@<),  
template < class Action > iXm||?Rnx  
class picker : public Action ^0|NmMJ]  
  { $.N~AA~0  
public : H|)1T-%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :ky<`Jfr`  
  // all the operator overloaded DqMK[N,0  
} ; Tb= {g;0 @  
M96( Rg  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9i<-\w^$  
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: z^/GTY  
]Z-oUO Z<k  
template < typename Right > yUW&Wgc=:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9f^PR|F  
  { ]`sIs= _[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M',D  
} 6XAr8mw9  
AMd)d^;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bVeTseAG  
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。 cQ.;dtT0  
hu|hOr8  
template < typename T >   struct picker_maker YU=ZZEVi  
  { $uw+^(ut  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E)JyKm.  
} ; ^B5cNEO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6lWFxbh  
  { e^NEj1  
typedef picker < T > result; NoO+xLHw8  
} ; V0Z7o\-J  
Hm VTfH'  
下面总的结构就有了: daIL> c"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b'1d<sD  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 , imvA5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n+qVT4o  
至此链式操作完美实现。 ewrWSffe  
EO&ACG  
tt ]V$V  
七. 问题3 WQ}!]$<"y  
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。 = (gmd>N  
eAsX?iaH  
template < typename T1, typename T2 > Dum`o^l#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bfJ`}xl(8  
  { 8q [c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); egvy#2b@  
} &@HNz6KO  
OJsd[l3xR  
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: m6r )Z5}f  
XLmMK{gs  
template < typename T1, typename T2 > o~x39  
struct result_2 [-t> G!)  
  { '95E;RV&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .W :  
} ; LBkcs4+  
q Iy^N:C2'  
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? EotwUT|  
这个差事就留给了holder自己。 e?| URW  
    J`q}Ry;   
Yv>BOK  
template < int Order > ~$4.Mf,u  
class holder; aGe(vQPi9  
template <> "P'&+dH8  
class holder < 1 > F[CT l3X  
  { k9) u 3  
public : i6md fp|k  
template < typename T > 5 Y Q  
  struct result_1 1_NG+H]x9  
  { Z|(c(H2  
  typedef T & result; "Ug/ ',jkV  
} ; D*cyFAF  
template < typename T1, typename T2 > #<wpSs  
  struct result_2 qggk:cN1  
  { Dk`4bYK  
  typedef T1 & result; }@14E-N=  
} ; ;}WtJ&y=M  
template < typename T > |[ Ie.&)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZSXRzH~0  
  { WY"Y)S  
  return (T & )r; X&(ERY,h  
} @?Gw|bP  
template < typename T1, typename T2 > l+2cj?X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 30?LsYXL62  
  { V5O=iMP  
  return (T1 & )r1; ySQ-!fQnP  
} fJWxJSdi  
} ; rg5]`-!=  
R3j#WgltP  
template <> m-ph}  
class holder < 2 > 0\'Q&oTo  
  { 3e%l8@R@  
public : `z}vONXpAX  
template < typename T > 3qiJwo>  
  struct result_1 5fu+rU-#  
  { "Ap$ Jl B  
  typedef T & result; 1l+kO,X]  
} ; DD!MGf/  
template < typename T1, typename T2 > {N!E5*$Tr  
  struct result_2 EmX>T>~#D  
  { 9zZ5Lr^21  
  typedef T2 & result; 8QVE_ Eu  
} ; StU  4{  
template < typename T > mDQEXMD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rGnI(m.  
  { [1b6#I"x  
  return (T & )r; u>}w-  
} U g}8y8  
template < typename T1, typename T2 > !/Iq{2LX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0]T.Lh$3  
  { rQ~\~g[tP  
  return (T2 & )r2; 1BQ0M{&  
} I tI0x  
} ; +@emX$cFV  
ME$2P!o  
A*8m8Sh$  
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> >。 YDQ:eebg(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gA~20LSt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b , juF2  
M{?zvq?d  
return l(i, j) = r(i, j); DX}B0B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TGU:(J'^  
R_Zv'y6  
  return ( int & )i; rv9B}%e  
  return ( int & )j; #NvQmz?J?  
最后执行i = j; b TLMd$  
可见,参数被正确的选择了。 v B h;  
Go>wo/Sb  
gi6g"~%@q1  
Deg!<[Nw  
aUH\Ee^M:R  
八. 中期总结 B7!<{i  
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: _u&>&,:q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T@TIz z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _om0 e=5)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AV40:y\RW  
oZTgN .q  
4k8*E5cx  
<9P4}`%)3  
M|\^UF2e  
o#qH2)tb  
九. 简化 Y3-gUX*w0  
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。 25 CZmsg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x_*%*H  
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: ^SZw`]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *~ p (GC  
  +-*/&|^等 !^m%O0DT  
2. 返回引用。 B:4Ka]{YO  
  =,各种复合赋值等 I @ 2uF-  
3. 返回固定类型。 pO%{'%RA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ve{n<{P  
4. 原样返回。 C ye T]y  
  operator, 4/S=5r}  
5. 返回解引用的类型。 UMV)wy|j  
  operator*(单目) @;vNX*-J  
6. 返回地址。 z{9=1XY  
  operator&(单目) % Y~>Jl  
7. 下表访问返回类型。 J/2j;,8D  
  operator[] :Sr?6FPc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~+yZfOcw  
  operator<<和operator>> _V@WNo%B  
HBH$  
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。 xc9YM0B&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @@I7$*  
s~*}0-lS  
template < typename Left > 9Ycn0  
struct value_return xJ{_qP  
  { vY6oV jM  
template < typename T > XZ`:wmc|  
  struct result_1 3jjMY  
  { #05jC6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lVz9k  
} ; vw2`:]Q+  
{_?rh,9q  
template < typename T1, typename T2 > S,)d(g3>  
  struct result_2 k1)%.pt%  
  { 7BR8/4gcPu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cHx%Nd\  
} ; JK]R*!{n  
} ; h.)h@$d  
*U;'OWE[  
T*?s@$)m4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 98R KCc9h  
a5@z:i  
下面我们来剥离functor中的operator() "wAf. =F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oH^(qZ8W  
%Y]=1BRk}  
return l(t) op r(t) (D<(6?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NQfYxB1Yr:  
return op l(t) /kgeV4]zR  
return op l(t1, t2) hfqqQ!,l!  
return l(t) op  ~*M$O&  
return l(t1, t2) op r> k-KdS  
return l(t)[r(t)] u:&o}[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~e `Bq>  
Kz jC/1sd  
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: ]PWDE"  
单目: return f(l(t), r(t)); {ox2Tg?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M*sR3SZ  
双目: return f(l(t)); mMSh2B  
return f(l(t1, t2)); \\06T `  
下面就是f的实现,以operator/为例 "9IYB)Js  
(-0ePSOG  
struct meta_divide ZrO!L_/  
  { +x=)/;:  
template < typename T1, typename T2 > 33'Y[4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0V$k7H$Z  
  { k'T^dY&c  
  return t1 / t2; :Zt2'vcGpf  
} &;E5[jO^D  
} ; >5hhd38  
(@r `$5D.b  
这个工作可以让宏来做: iCj2"T4TN  
r@U3sO#N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bj Wr5SJ  
template < typename T1, typename T2 > \ (Glr\q]jF\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =w$tvo/  
以后可以直接用 /J3ZL[o?Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r X'*|]  
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 JTU#vq:TY  
(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。。。) vAb^]d   
qJPT%r  
YO+{,$  
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 c$:1:B9\  
0nJE/JZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iD`d99f8O  
class unary_op : public Rettype l[Q:}y  
  { lDc-W =X=  
    Left l; fB1TFtAh  
public : :s={[KBP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Fo fr  
ke_ [  
template < typename T > `'I{U5;e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q%(EYM5Y  
      { dY7'OAUyVl  
      return FuncType::execute(l(t)); )+P]Vf\jH  
    } aE"[5*a  
Z[Qza13lo  
    template < typename T1, typename T2 >  YZc>dE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yd EptAI  
      { 8uNULob  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jzkq)]M  
    } ;5_{MCPM  
} ; *\}}Bv+9  
mLh kI!4[  
dS2G}L^L  
同样还可以申明一个binary_op hR#-u1C  
p;T{i._iL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h!rM^  
class binary_op : public Rettype +Y"r71|A6+  
  { q  h/F  
    Left l; oA] KE"T  
Right r; $ _j[2EU  
public : h4|i%,f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]z/Zq  
fKH7xu!V4+  
template < typename T > v+ 7kU=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #:jb*d?  
      { {\H/y c|@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1CU>L[W)  
    } ~{hxR)x9  
gTl<wo +  
    template < typename T1, typename T2 > az0<5 Bq)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }jH7iyjD  
      { , DdB^Ig<r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E`int?C!  
    } W>_]dPBS/  
} ; ?eH&'m}-  
S$)*&46g  
>Y7a4~ufko  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2H71~~ c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GSclK|#t E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }%b;vzkG5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >r`b_K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dzLQI}89+k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1"Z@Q`}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4iA Z+l5&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'c2W}$q  
下面是修改过的unary_op XU!2YO)t;!  
-9N@$+T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *B`Zq)  
class unary_op gE#>RM5D  
  { j',W 64  
Left l; k@zy  
  v+p {|X-  
public : 0a8/B>  
{3;AwhN0H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;g{qYj_  
!!@A8~H  
template < typename T > valtev0<  
  struct result_1 L,y6^J!  
  { {{V8;y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! cKz7?w  
} ; =q N2Xg/  
zp\8_U @  
template < typename T1, typename T2 > 'iLpE7  
  struct result_2 db'/`JeK b  
  { 4XVCHs(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X%yO5c\l2  
} ; ]7-&V-Ct*  
F, U*yj  
template < typename T1, typename T2 > SGb;!T *  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =*p/F  
  { *8~86u GU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (c0A.L)  
} h(WrL  
dJ$"l|$$  
template < typename T > ga?*DI8w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d%l{V6  
  { $kR N h6  
  return OpClass::execute(lt(t)); OL4z%mDZi  
} %$%& m1Y  
{U&.D [{&  
} ; vJAZ%aW  
!9 fz(9  
Gt9&)/#  
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 O=u1u}CP?  
好啦,现在才真正完美了。 o7IxJCL=Q  
现在在picker里面就可以这么添加了:  hi g2  
 KWLbD#  
template < typename Right > KNH1#30 K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v<Bynd-  
  { y% :4b@<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^vG8#A}]  
} 6e&>rq6C  
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。 >0Q|nCx  
~]ZpA-*@Ut  
N !TW!  
(O0Urm  
R|i/lEq  
十. bind H'Yh2a`!o  
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。 f/CuE%7BR  
先来分析一下一段例子 4CGPO c  
^eW}XRI  
J\ e+}{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JN7k2]{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N},n `Yl.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &89 oO@5  
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。 0uBl>A7qhn  
我们来写个简单的。 2NB L}x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i<pk6rO1  
对于函数对象类的版本: )BRKZQN  
eh"3NRrN  
template < typename Func > |_u aS  
struct functor_trait *)+ut(x|#  
  { Z@hD(MS(C  
typedef typename Func::result_type result_type; z=$jGL  
} ; 7FRmx 4(!  
对于无参数函数的版本: y8fsveX  
;5@  t[r  
template < typename Ret > xe/(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MDF%\Sx  
  { g2unV[()_  
typedef Ret result_type; 0OGCilOb*  
} ; ~a xjjv  
对于单参数函数的版本: CKA;.sh  
Rp$}YN  
template < typename Ret, typename V1 > EI\9_}@,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qt|c1@J  
  { Wh&8pH:  
typedef Ret result_type; PfkrOsV/m  
} ; >0l"P"]  
对于双参数函数的版本: \W%UZs  
id$Ul?z8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 02Ia2e.f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L\;6y*K  
  { &N3Y|2  
typedef Ret result_type; P6MRd/y |  
} ; gzeQ|m2]  
等等。。。 >MPr=W%E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g[w,!F  
Z}-Vf$O~  
template < typename Func > JMTvSXr  
struct func_return n8. kE)?  
  { ['ksP-=  
template < typename T > KoS*0U<g6  
  struct result_1 [d* ~@P  
  { _v* nlc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j) ,,"54*  
} ; ,K^4fL$C;3  
Ko^c|}mh*!  
template < typename T1, typename T2 > Vx @|O%  
  struct result_2 Yq/.-4 y  
  {  YBnA+l*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; itzyCw2|#  
} ; <7Ae-!>x  
} ; IJ/sX_k  
e${)w-R/e  
}W ^: cp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~b:Rd{  
)Z %T27r,^  
template < typename Func, typename aPicker > JAI)Eqqv]  
class binder_1  aH#l9kCb  
  { S/ibb&  
Func fn; Rar"B*b;$  
aPicker pk; 7==f\%,  
public : b=/curl&  
H)(:8~c,p  
template < typename T > ;>mCalwj  
  struct result_1 ,k G>?4  
  { mg, j:,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8#Q$zLK42N  
} ; Oez>X=Xf  
Ye.r%i &  
template < typename T1, typename T2 > SRSvot};C  
  struct result_2 57 #6yXQ  
  { [}fv  dW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n3sUbs;  
} ; ek N' k  
|`jjHuQ;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Zy09L}59P  
l{D'uI[&  
template < typename T > M2U&?V C!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ve 4u +0  
  { *@TZ+{t  
  return fn(pk(t)); kkK kf'  
} t>H`X~SR?  
template < typename T1, typename T2 > K).n.:vYZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mRZ :ie  
  { ]f1{n  
  return fn(pk(t1, t2)); YX*Qd$chZ  
} OaL\w D^  
} ; R-P-i0 ~  
K+6e?5t  
qL94SW;  
一目了然不是么?  kQ   
最后实现bind 1J' 3g  
C2{lf^9:&  
yOvm`9  
template < typename Func, typename aPicker > nB] >!q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CNww`PX,zZ  
  { Ig5L$bAM~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #A8@CA^d  
} P/`I.p;  
4GB7A]^E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5?Wto4j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gI8Bx]  
tbO H#|  
十一. phoenix [7 YPl9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IMk'#)  
UswZG^Wh  
for_each(v.begin(), v.end(), Zec <m8~  
( 6b!F1  
do_ !*`-iQo&  
[ aC< KN:TN6  
  cout << _1 <<   " , " Rml2"9"`  
]  RD tU43  
.while_( -- _1), y?SyInt  
cout << var( " \n " ) .Udj@{  
) sm$ (Y.N  
); $fgf Y8  
[2|kl l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W Yc7aciJ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d`1I".y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =LTmr1?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *kIc9}  
=f(cH152T  
V _c @b%  
template < typename Cond, typename Actor > W14 Vm(`N  
class do_while ( 9]_ HW[  
  { c`fG1s  
Cond cd; )yo a  
Actor act; ^V %rag  
public : Wpc|`e<  
template < typename T > _{|D  
  struct result_1 xW[ -n  
  { fQP{|+4  
  typedef int result_type; q{ /3V  
} ; [p=*u,-  
)Af~B'OUd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S(mF%WJ  
#Mg]GeDJ{  
template < typename T > BYKoel  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zB? V_aT  
  { 0cT*z(  
  do 7$rjlVe  
    { |X`/  
  act(t); +78CvjG  
  } !pJeA)W;  
  while (cd(t)); Z/ Tm)Xd  
  return   0 ; ?<* -j4v  
} 9 fMau  
} ; 2!Bd2  
n$[f94d=  
w}{5#   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5Q=P4w!'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Pf F=m'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]x&u`$F  
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。 z5bo_Eq  
下面就是产生这个functor的类: "@9? QI}  
Cg616hyut  
3 v")J*t  
template < typename Actor > }$\M{# C~  
class do_while_actor "z<azs  
  { Od?qz1  
Actor act; iVfgDo  
public : L}m8AAkP[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NvN~@TL28  
>{ me  
template < typename Cond > + S4fGT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zatf9yGD  
} ; qT/Do?Y  
?b!Fa  
0q rqg]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y4IGDY*  
最后,是那个do_ 5 |/9}^T  
ip~$X 2  
KgW:@X7wvM  
class do_while_invoker "KJ%|pg_C  
  { ?6!]Nl1gr  
public : =:SN1#G3n  
template < typename Actor > \Ofw8=N-2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MV=9!{`  
  { {_U Kttp  
  return do_while_actor < Actor > (act); I-agZag%  
} OTZ_c1"K  
} do_; rfw-^`&{  
wC-Rr^q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !K? qgM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y&_m 4Zw"  
最后来说说怎么处理break和continue B??J@+Nf  
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。 N S#TW  
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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