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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5Z7<X2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DFz,>DM;  
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, L//Z\xr|  
Wh:SZa|  
5_ @8g+~  
m q`EM OH  
  class filler iR9 $E  
  { _91g=pM   
public : 8xQ5[Ov  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zUM;Qwl  
} ; 0@yHT-Dy  
J>YwMl  
!79^M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wjF/c  
gsn3]^X  
O;9'0-F ?  
5'/Ney9N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SsDe\"?Q  
ThX%Uzd"[;  
]w/`02w"$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M ]dS>W%U  
{q%wr*  
vs/.'yD/C  
vr|9NP]v  
二. 战前分析 +-=w`  
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。 +zQ a"Ep*  
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 X ?/C9  
h&+dIk\[3  
$!L'ZO1_r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ] ZGP  
  /* --------------------------------------------- */ bu[v[U4  
vector < int *> vp( 10 ); WHQg6r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); + RX{  
/* --------------------------------------------- */ TKpka]nJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,BCtNt(  
/* --------------------------------------------- */ F$UvYy4O d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,YYyFMC7S  
  /* --------------------------------------------- */ V]cD^Fqp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wuCiO;w  
/* --------------------------------------------- */ <FIc!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZR<T\w  
$DZ\61  
2r2qZ#I}  
05mjV6j7m  
看了之后,我们可以思考一些问题: %O`e!p  
1._1, _2是什么? #Jv|zf5Z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6fhH)]0  
2._1 = 1是在做什么? 0Zp) DM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Y]aVa2!Wb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 MzRws f  
7t7"glP  
B] dvX  
三. 动工 pe>R2<!$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bT<if@h-  
n}MW# :eJe  
Yy6Mkw7X  
)-q#hY  
template < typename T > dd#=_xe  
class assignment \jDD=ew  
  { ufE;rcYE  
T value; >NWrT^rk  
public : yrOWC  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?!=yp#  
template < typename T2 > :DTKZ9>2D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 095:"GvO  
} ; _FXvJ}~m  
f]MKNX  
)?#*GMWU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U}ei2q\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;/w-7O:  
G. Z:00x  
_KBN  
j^#4!Ue  
  class holder 9MQ!5Zn  
  { S)T]>Ash  
public : {  O+d7,C  
template < typename T > #nV F.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Gf'qPLK0  
  { G+2!+N\P  
  return assignment < T > (t); u`I&&  
} ;i*<HNQ  
} ; | +osEHC  
"]\sw"zO?  
D#}t)$"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: n qSjP5  
]v&)mK]n=o  
  static holder _1; \vj<9ke&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #zflU99d  
F !DDlYUz.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LT7C>b  
而不用手动写一个函数对象。 -FRMal4Pg0  
|[apLQ6  
h"Qp e'D}  
&[u%ZL  
四. 问题分析 U$+EUDFi3_  
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。 77D>;90>?  
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。 jFbj)!;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dU`kJ,=Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M0Y#=u.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +XV7W=  
Y+vG ]?D  
五. 问题1:一致性 q<.m@q  
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?| YJdM6   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 72uARF  
iI T7pq1  
struct holder I`k%/ei38  
  { WzD=Ol  
  // 1iNq|~  
  template < typename T > Vwxb6,}Z  
T &   operator ()( const T & r) const P2la/jN  
  { bMe/jQuL.$  
  return (T & )r; &QHZ]2%U  
} gR7in!8  
} ; +9LIpU&5  
HK_Vk\e  
这样的话assignment也必须相应改动: ^n Gj 7b  
Hw"Lo Vh  
template < typename Left, typename Right > r<< ]41  
class assignment t&5N{C:  
  { O5X@'.#rU  
Left l; in}d(%3h  
Right r; z~8`xn,  
public : JZ=ahSi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gY!+x=cx0  
template < typename T2 > e_U1}{=t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dsJMhB_41U  
} ; -|F(qf  
fcaUj9qN  
同时,holder的operator=也需要改动: *CtWDUxSdW  
7]\_7L|>]  
template < typename T > h 8Shf"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jEK{QOq0  
  { h{xq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8v{0=9,Z  
} 'PO+P~|oa&  
}4$k-,1S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'Cr2& dy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w3hG\2)[HS  
dgbqMu"  
return l(rhs) = r; -hy`Np  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %=w@c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oU|yBs1  
IOL5p*:gz  
template < typename Tp > hCpX# rg?  
class constant_t dZ6\2ok+  
  { -_`dA^  
  const Tp t; ^9_4#Ep(  
public : le7!:4/8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M\m6|P  
template < typename T > ,a6Oi=+>/U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b=87k  
  { 9nGS"E l{  
  return t; PiL[&_8g  
} Hl|EySno  
} ; -F->l5  
cc0e(\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v35!? 5{  
下面就可以修改holder的operator=了 gdj,e ^  
 b79z<D  
template < typename T > g$?kL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wC&+nS1  
  { @Z+(J:Grm5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [D$% LRX  
} vx7wW<e%D  
"a T "o  
同时也要修改assignment的operator() dj}y6V&  
oS0rP'V^  
template < typename T2 > _6Z}_SiOl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P#j>hS  
现在代码看起来就很一致了。 o],z/MPL  
c.?+rcnq  
六. 问题2:链式操作 >Hd Pcsl L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sjW;Nsp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sUe<21:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]r&dWF  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 paYvYK-K?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WHkrd8  
w~a_FGYX  
template < typename T > iJaA&z5sr  
struct result_1 n/ m7+=]v  
  { 7eU|iDYo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^630%YO  
} ; (?ofL|Cg(  
e$Npo<u  
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: vyhxS.[9  
9{- Sa  
template < typename T > 6\5"36&/rQ  
struct   ref mo*ClU7  
  { +)<H,?/  
typedef T & reference; .}*_NU   
} ; _mG>^QI.  
template < typename T > 1)N~0)dO  
struct   ref < T &> p=jIDM'  
  { $ T2 n^yz  
typedef T & reference; 4xsnN@b  
} ; G5Z_[Q ~z  
j0(+Kq:J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X"fSM #  
K /A1g.$  
template < typename T > fa#5pys  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j"Y5j B`  
  { d{FD.eI 0  
  return l(t) = r(t); >XU93 )CX  
} @\)a&p]a  
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。 }'c@E0"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z@tIC^s  
y&(R1Y75  
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 m2r %m y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 41s[p56+@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *nYb9.T]i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O8<@+xlX  
最后的布局是: 2E/yZ ~2s  
                Add P$hmDTn72  
              /   \ o4d[LV4DS  
            Divide   5 yS"; q  
            /   \ |)pgUI2O[  
          _1     3 "v[?`<53^l  
似乎一切都解决了?不。 -MTO=#5z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 r4wnfy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 rvwfQ'14  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .4cOMiG  
MU#$tXmnC  
template < typename Right > \+I+Lrj%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &h67LMD!  
Right & rt) const KOP*\\1 J  
  { EwuBL6kN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eT ZQ[qMp  
} zrazFI0G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ng;Fhv+  
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。 ufc_m4PN  
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。 /sa\Ze;E  
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。 0Ik}\lcn  
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。 nd xijqw  
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? wJb"X=i*  
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: {z0PB] U  
M hJ;)(  
template < class Action > EVE<LF?  
class picker : public Action }29Cm$p  
  { N^U<;O?YDW  
public : $P7G,0-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H>Ws)aCq  
  // all the operator overloaded lk. ;  
} ; }rbsarG@  
[R9!Tz  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 EC0M0qQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u4,b%h.  
@"$rR+r'  
template < typename Right > Ymr\8CG/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >x 6$F*:W}  
  { K" U!SWv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )9mUE*[  
} g$eZT{{W  
Z+J;nl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?&>H^}gDZ  
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。 }y P98N5o  
/{7we$+,p  
template < typename T >   struct picker_maker AYLCdCoK.  
  {  l6uU S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K-f\nr  
} ; q1O}dSPwX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VN[i;4o:|  
  { .jps6{  
typedef picker < T > result; 3NA G}S  
} ; 5q>u]n9]  
Z d]2>h  
下面总的结构就有了: OcLFVD=  
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。 _Sxp|{H0  
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。 },'Ij; %%Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sxBRg=  
至此链式操作完美实现。 Hz] p]  
DJ#z0)3<p  
{Vj25Gt  
七. 问题3 DZ9qIc}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。 TV&4m5  
{aRZBIv  
template < typename T1, typename T2 > Vy:MK9U2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c(y~,hN&p  
  { <78LB/:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fX 41o#  
} xFcRp2W9R  
eS{ xma  
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: GOeYw[Vh  
U~Ai'1?xz  
template < typename T1, typename T2 > $={WtR  
struct result_2 [va7+=[1=  
  { t<Z)D0.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \p&a c&]  
} ; }:5>1FfX=  
;*8nd-\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !Ho=(6V  
这个差事就留给了holder自己。 D;l)&"|r?  
    LN?b6s75U  
^M Zdht   
template < int Order > 9+sOSz~ P  
class holder; k-M-=VvA  
template <> b[I;6HW  
class holder < 1 > 2r]!$ hto  
  { rLm:qu(F1  
public : dGb]`*E  
template < typename T > c*"TmDY  
  struct result_1 s3LR6Z7;i  
  { J&IFn/JK$  
  typedef T & result; G3G"SJ np  
} ; }813.U  
template < typename T1, typename T2 >  8/|~E  
  struct result_2 oQvG3(.  
  {  xedbr  
  typedef T1 & result; /N>bEr4w  
} ; 3C8W]yw/s  
template < typename T > t/baze;V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m )2t<  
  { &Z^,-Y  
  return (T & )r; {=NHidi~  
} ,6%{9oW9Z:  
template < typename T1, typename T2 > X|WAUp?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y&.[Nt '+  
  { z Dk^^'  
  return (T1 & )r1; 9N[vNg<n  
} NNQro)Lpe  
} ; F;IG@ &  
t7%!~s=,M  
template <> Czs4jHTa`  
class holder < 2 > 62Ab4!  
  { gr/o!NC  
public : Bkn- OG  
template < typename T > #6tb{ws3  
  struct result_1 ly d[GfJ  
  { ;5P>R[p  
  typedef T & result; fQ&:1ec  
} ; 3}H"(5dL}z  
template < typename T1, typename T2 > gJy Ft8Z<  
  struct result_2 QPH2TXw  
  { M-2:$;D  
  typedef T2 & result; "$Wi SR  
} ; l_!.yV{  
template < typename T > A;sdrA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d`| W6Do  
  { %KeQp W  
  return (T & )r; G~{xTpL  
} X^#.4:>.  
template < typename T1, typename T2 > o%Lk6QA$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O/IW.t  
  { qO<'_7TN[  
  return (T2 & )r2; xy% lp{  
} ua['rOnU  
} ; dQ8}mH!  
sg(L`P  
H7e/6t<x  
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> >。 fuQ|[tpvQG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <[^nD>t_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6dh@DG*k  
#EpDIL  
return l(i, j) = r(i, j); N b(f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &/J[PdSb$  
mmXLGLMd  
  return ( int & )i; |n;gGR\  
  return ( int & )j; *HmL8c  
最后执行i = j; C.{*|#&GAt  
可见,参数被正确的选择了。 icF -`m  
_c|>m4+X  
7cn"@h rJ  
WT!8.M;Kv  
#[*e$C  
八. 中期总结 FeS6>/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -/aDq?<<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zjh&?G]:G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '[p~| mX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3MC| O5R4  
lX`)Avqa  
,z)7rU`  
@T1/S&F=  
i\B >J?Q\  
0+O)~>v  
九. 简化 J-fU,*Bk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c7IgndVAV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (J): >\a]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: BNg\;2r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }0uSm%,"  
  +-*/&|^等 Y}"|J ~  
2. 返回引用。 R,A|"Q  
  =,各种复合赋值等 p]:~z|.Ba  
3. 返回固定类型。 bK%go  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9 il!w g?  
4. 原样返回。 4j)Y>  
  operator, =L<OTfVE  
5. 返回解引用的类型。 {!B0&x  
  operator*(单目) TUZ-4{kV"  
6. 返回地址。 -(>x@];r0  
  operator&(单目) ##,i<  
7. 下表访问返回类型。 4aAr|!8|h!  
  operator[] 0i$jtCCL(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kT UQ8U  
  operator<<和operator>> 9U58#  
/U)w:B+p/g  
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。 @l&5 |Cia  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6.~(oepu  
P]+^^ U  
template < typename Left > Tp<=dH%$%"  
struct value_return ]k{cPK  
  { ZzI^*Nyg  
template < typename T > M!=v"C#  
  struct result_1 quf,Z K5  
  { G4s!q1H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *E .{i   
} ; (EU X>IJ  
'[5tc fG#z  
template < typename T1, typename T2 > m |,ocz  
  struct result_2 v (<~:]  
  { .gT@_.ZD9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8&ZUkDGkJ  
} ; R]/F{Xs  
} ; K]@^8e$(  
t2+m7*76  
nI.#A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rN{&$+"2  
+U+c] Xgt  
下面我们来剥离functor中的operator() 'y}A3 RqN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _J   
X\$|oiR  
return l(t) op r(t) [ne4lWaE<y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -.g5|B  
return op l(t) cY#TH|M  
return op l(t1, t2) ~AK!_EOs`  
return l(t) op ;'ts dsu}  
return l(t1, t2) op `"(7)T{  
return l(t)[r(t)] fXIeCn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3Luv$6  
:":W(O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: OU9=O>  
单目: return f(l(t), r(t)); 0+r/>-3]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HK&F'\'}  
双目: return f(l(t)); Z/;rM8[{&  
return f(l(t1, t2)); wC=IN   
下面就是f的实现,以operator/为例 K N0S$nW+  
;=)CjC8)  
struct meta_divide xvp{F9~qT  
  { f*5=,$0  
template < typename T1, typename T2 > uVu`TgbZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]pb;q(?^  
  { [rPW@|^5  
  return t1 / t2; TmX~vZ  
} K~,,xsy,G&  
} ; o?p) V^7  
`p#A2Ap A  
这个工作可以让宏来做: *TE6p  
MQ\:/]a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "!Mu5Ga  
template < typename T1, typename T2 > \ uaJ5'*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .#j)YG  
以后可以直接用 5/P?@`/ eT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y60ld7H  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %7 J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "[GIW+ui  
fU)hn  
mL6/NSSz  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  & .(ZO]  
7Zu!s]t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e>z7?"N  
class unary_op : public Rettype \3)%p('  
  { A%+~   
    Left l; >t*zY~R.  
public : 7qW:^2y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sk;IAp#X9  
i7fpl  
template < typename T > b>2u>4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V!},a@>p  
      { 'd6hQ4Vw4  
      return FuncType::execute(l(t)); k,?Y`s  
    } z=ppNP0  
Nb]qY>K  
    template < typename T1, typename T2 > )b!q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <o?qpW$,>  
      { YT:<AJm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qU2>V  
    } C 7+TnJ  
} ; %],.?TS2V  
'R=o,=  
&I!2gf  
同样还可以申明一个binary_op :hJhEQH(9  
]E=JUYf0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oTx#e[8f{  
class binary_op : public Rettype lc5NC;JR  
  { N(1jm F  
    Left l; a-QHm;_S  
Right r; o@pM??&x  
public : Rut6m5>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u5R^++  
a~XNRAh  
template < typename T > SxH}/I|W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UZ] (X/  
      { jH:*x$@ =  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6#{= E @  
    } gWWy!H  
z6{0\#'K  
    template < typename T1, typename T2 > v"$; aJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &kO4^ A  
      { Xq)'p8C?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >nr1|2  
    } {g )kT_  
} ; Vq<|DM3z<  
0q`'65 lx  
R2~Rqlti  
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 BAKfs/N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qx!IlO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &12aI |u^<  
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。 l0@$]76cX;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y|lP.N/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UoKBcarm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vNtbb]')m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +ZZiZ&y  
下面是修改过的unary_op ZcdS?Z2k  
3G>E>yJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?tSY=DK\n  
class unary_op =3J~ Fk  
  { BO[A1'>  
Left l; uox;PDK  
  Y0eu^p)  
public : }'X}!_9w>  
c|O5Vp}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3}T&|@*  
-nd6hx  
template < typename T > Viw{<VH=  
  struct result_1 T%]: tDa  
  { z$YOV"N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (wA|lK3  
} ; z+\>e~U6J}  
?ke C   
template < typename T1, typename T2 > mGY 74>/  
  struct result_2 ^~Ar  
  { !*\^-uvaK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iu1iO;q  
} ; "thu@~aC  
/aPq9B@  
template < typename T1, typename T2 > `/|=eQ")o@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bC@b9opD  
  { {9=U6m^R2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m3|,c[M1  
} <QJmdcG  
)8N/t6Q  
template < typename T > tr'95'5W.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mC93 &0  
  { Q;^([39DI  
  return OpClass::execute(lt(t)); K8RloDjk_A  
} uV\=EDno  
vu#:D1/BB  
} ; <w:fR|O  
C<7J5  
! TRiFD  
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 % -SP  
好啦,现在才真正完美了。 ~&q e"0  
现在在picker里面就可以这么添加了: I7Eg$J&  
M1g|m|H7  
template < typename Right > '"KK|]vJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U{_O=S u  
  { >H%8~ Oek  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c,-< 4e  
} nh8h?&q|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]v#T'<Nl  
6zI?K4o  
?IWLl  
TfxKvol'  
3)eeUO+  
十. bind 6Q>w\@lF  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 oJR!0nQ  
先来分析一下一段例子 ?O3 G  
~/Ry=8   
+tA rH C]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~/.&Z`ls  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,onv `  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~KNxAxyVi  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [[|;Wr} 2  
我们来写个简单的。 =o-qu^T^u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C1nQZtF R  
对于函数对象类的版本: ew0 )  
U?rfE(!  
template < typename Func > md2kZ.5u  
struct functor_trait v0y7N_U5n  
  { MdKZH\z/  
typedef typename Func::result_type result_type; :L?zk"0C  
} ; q<UqGj7#   
对于无参数函数的版本: Op0 #9W  
:V"}"{ (6  
template < typename Ret > j IW:O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > du qu}*Jw  
  { ]#qdA(Kl  
typedef Ret result_type;  OkQSqL  
} ; XR&*g1  
对于单参数函数的版本: fXqe7[  
61KJ( rSX3  
template < typename Ret, typename V1 > }1>a71  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ywdNwNJ  
  { Y#m0/1-  
typedef Ret result_type; KOxD%bX_  
} ; FStfGN  
对于双参数函数的版本: +Q '|->#  
L%<1C \k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i a|F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J'7Oxjlg  
  { m$ JQ[vgh  
typedef Ret result_type; &O[o;(}mFI  
} ; `#UTOYx4  
等等。。。 _]4cY%s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WV6vM()#!C  
0<)8 ?ow  
template < typename Func > +X&B'  
struct func_return Ry(!< w,  
  { qd.b&i  
template < typename T > PM|K*,3J  
  struct result_1 aR\=p:%jGI  
  {  ;js7rt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [sad}@R7  
} ; IS!+J.2  
z~W@`'f  
template < typename T1, typename T2 > -R8RAwsLG  
  struct result_2 a[u8x mH  
  { Zf"AqGP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ooq>/OI0  
} ; 8O7JuR  
} ; '"TBhisky  
99eS@}RC  
s)L7o)56/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wVPq1? 9  
LY|h*a6Ym  
template < typename Func, typename aPicker > J^W.TM&q$,  
class binder_1 1idEm*3&(  
  { :{fsfZXXr  
Func fn; q4Z \y  
aPicker pk; J3'"-,Hv  
public : QVP $e`4  
CeZ5Ti?F  
template < typename T > Q A%GK4F70  
  struct result_1 |9Y9pked8  
  { ucn aj|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >Kr,(8rA  
} ; XI0O^[/n{  
h8h4)>:  
template < typename T1, typename T2 > 4j | vzyc  
  struct result_2 NBeGmC|  
  { a@7we=!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qmK!d<4  
} ; l5R H~F  
%'>. R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $a-~ozr`C  
YgDgd\  
template < typename T > LJiMtqg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D( _a Xy  
  { "qF&%&#r'  
  return fn(pk(t)); ^fx9R 5E$:  
} E`X+fJx  
template < typename T1, typename T2 > /M#A[tZ3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '*T7tl  
  { z><JbSE?  
  return fn(pk(t1, t2)); E u@TCw8@  
} >GjaA1,  
} ; FVSz[n  
8Yj(/S3y  
<Ei|:m  
一目了然不是么? We9mkwK7C  
最后实现bind bH= 5[  
`$i`i'S  
(YR] X_  
template < typename Func, typename aPicker > ['c:n?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pymT-  
  { 6=&  wY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R=IeAuZR4k  
} w@"|S_E  
'rg$%M*(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9<Bf5d   
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。 kL&^/([9  
v/^2K,[0>  
十一. phoenix y/PEm)=Tt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n3)g{K^  
~U^0z|.  
for_each(v.begin(), v.end(), # v v k7  
( -_2= NA?t  
do_ RuHJk\T+  
[ a-YK*  
  cout << _1 <<   " , " p<![JeV  
] wRuJein#  
.while_( -- _1), YsTfv1~z#  
cout << var( " \n " ) zX5p'8-  
) d8x$NW-s  
); O" z=+79q  
;bZ)q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: o30PI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wPW9bu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hwO]{)%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }R J2\CP  
GWhb@K  
S</" ^C51J  
template < typename Cond, typename Actor > U %KoG-#  
class do_while 8gx^e./  
  { `j<'*v zo  
Cond cd;  @P~ u k  
Actor act; S>'wb{jj!  
public : qV(Plt%  
template < typename T > 3rWqt  
  struct result_1 -m__I U  
  { lI D5mg3 1  
  typedef int result_type; [szwPNQ_  
} ; FUHjY  
5[@4($q8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yP"_j&ef7  
is`a_{5e=  
template < typename T > ;/YSQt)rc>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cd (Ov5%  
  { Nl(Aa5:!  
  do c s hZR(b  
    { l,d8% \  
  act(t); ZkK +?:9  
  } `yxk Sb  
  while (cd(t)); ?n_Y _)9  
  return   0 ; W58 \V  
} Xe%n.DW m  
} ; %i^%D  
htkyywv  
jOe %_R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [,fMh $t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "r|O /   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Et7AAV*8g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r_ o2d8  
下面就是产生这个functor的类: 5:AAqMa  
lk+)-J-lj'  
?C4a,%  
template < typename Actor > 9aXm}  
class do_while_actor , X|oCD  
  { 3"<{YEj8U  
Actor act; O[8Lp?  
public : LtNG<n)_BH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "3!4 hiU9  
L6',s4  
template < typename Cond > 1*=[% d7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q}1PPi,  
} ; ]zD/W%c  
<;acWT?(  
yyZjMnuD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6vmkDL8{A8  
最后,是那个do_ 8T1`TGSFC  
L1aN"KGMF  
t<$yxD/R  
class do_while_invoker 2Ejs{KUj  
  { fXL$CgXG\x  
public : 9@ ^/ON\O  
template < typename Actor > kKCkjA:o##  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !ZB|GLpo6  
  { ^&.F!  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'av OQj]`K  
} ";xG[ne$Be  
} do_; s=28.  
}-Zfl jj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;}:"[B3$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  EI+.Q  
最后来说说怎么处理break和continue u(d>R5}'  
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。 &&tQ,5H5  
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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