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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z U *Mk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o$7UWKW8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, nvc(<Ovw  
qDfhR`1k  
Z*v`kl  
}>3jHWxLc  
  class filler at2)%V)  
  { ?nE9@G5Gc  
public : _(8N*q*w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RmO kb~  
} ; uBC#4cX`D*  
1Vz3N/AP%?  
{?A/1q4rr  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8)83j6VF  
^?A>)?Sq  
gd]_OY7L  
N f}ZG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [<Mls@?  
UF}Ji#fqn  
ygK,t*T20  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W&3,XFnI_  
1:u~T@;" `  
XXD4T9Wy  
)]\-Uy$x  
二. 战前分析 mT;   
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。 zU4*FXt  
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 ,XN4Iy#BZl  
vo~Qo;m  
w7\ \m9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N%=,S?b  
  /* --------------------------------------------- */ >{Xyl):  
vector < int *> vp( 10 ); @B?'Mu*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tdp>vI!  
/* --------------------------------------------- */ CE| *&G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O>" |5 wj  
/* --------------------------------------------- */ Q]dKyMSSA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )<e,-XujY  
  /* --------------------------------------------- */ ws U@hqS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n S Vr,wU  
/* --------------------------------------------- */ 4ZYywDwn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 64^3ve3/a=  
3b`#)y^y?%  
i@%a!].I  
*h pS/g/3\  
看了之后,我们可以思考一些问题: Sg\+al7  
1._1, _2是什么? SxkY ;^-U  
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。 &7{yk$]*  
2._1 = 1是在做什么? zIr-Rx'dL^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5)->.*G*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 X8~?uroq  
qmNG|U&  
="AaC!E,W  
三. 动工 uw@-.N^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OhM_{]*  
tvUCd}  
{T0Au{88H  
nY?&k$n  
template < typename T > w(*},  
class assignment T]\'D&P~D  
  { YjPj#57+  
T value; ]L3MIaO2T  
public : {Z>Mnw"R  
assignment( const T & v) : value(v) {} \#C]|\  
template < typename T2 > i7&ay\+@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DJ1!Xuu  
} ; /7ykmW  
z.tN<P7  
ke2M&TV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UunZ/A$]m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w ,0OO f  
X"jtPYCpV{  
i nk !>Z  
dChMjaix  
  class holder B& 5Md.h  
  { u!t<2`:h  
public : JC/nHM  
template < typename T > ih : XC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R\x3'([A5  
  { #f_.  
  return assignment < T > (t); 02YmV%  
} $Xs`'>,"  
} ; YmHu8H_Q  
o,/wE  
Sb}=j;F  
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: Kv ajk~  
\Y6r !D9  
  static holder _1; 6yC4rX!a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RQ8;_)%  
Lx| 0G $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #W4 "^#2  
而不用手动写一个函数对象。 T5dnj&N ]  
0u +_D8G  
` :Oje  
Ian+0 ?`e  
四. 问题分析 L08lkq,  
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。 %Vk77(  
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。 WM ]eb, 8q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8KsPAK_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NC sem  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #1WCSLvtV  
E9' 2_e  
五. 问题1:一致性 z00,Vr^m  
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?| {=;<1PykLb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4v9d& m!<  
O0eM*~zI  
struct holder @]Ac >&  
  { 3KtJT&RuL  
  // oFsV0 {x%)  
  template < typename T > /E:BEm!  
T &   operator ()( const T & r) const fT YlIT9  
  { bas1(/|S  
  return (T & )r; vdot .  
} g|tclBx  
} ; *n6L3"cO  
~_ wSB[z  
这样的话assignment也必须相应改动: B#3Q4c$  
HumL(S'm  
template < typename Left, typename Right > 7"OJ,Mx%  
class assignment xl@~K^c]  
  { bL5u;iy)  
Left l; ?. Ip(g  
Right r; %l!- rXp  
public : ZVrZkd `  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8d&%H,  
template < typename T2 > }hcY5E-n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o4agaA3k  
} ; \mWH8Z }Z  
aj<r=  
同时,holder的operator=也需要改动: e%IbM E]x  
jsP+,brO  
template < typename T > m^w{:\p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w: mm@8N  
  { ZKM@U?PK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *U`R<mV\  
} e\!Aoky  
:#D~j]pP  
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。 Kq(JHB+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .Ad9(s  
i1*0'x  
return l(rhs) = r; {BgJ=0g?  
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。 yJ ;Qe_up  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $#(j2sL1  
o'8nQ Tao  
template < typename Tp > .hnq>R\  
class constant_t p6ryUJc6  
  { 45OAJ?N  
  const Tp t; nYe:$t3F=  
public : 9Q'[>P=1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p1W6s0L  
template < typename T > )KGz -!1c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1MmEP  
  { Qj$w7*U  
  return t; U2v;GIo$yU  
} A2 $05a$%  
} ; <j3|Mh_(I  
eHR]qy 0_X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A4rkwM  
下面就可以修改holder的operator=了 u'T-}95 V  
gdq6jz  
template < typename T > }_('3C,Ba  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &(e5*Q  
  { cwzgIm+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C>SO d]  
} ^'fgQyj  
A 6 `a  
同时也要修改assignment的operator() cIcu=U  
Ul}<@d9: B  
template < typename T2 > 6;wKL?snO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S#<y_w%  
现在代码看起来就很一致了。 &9"Y:),  
}6=? zs}  
六. 问题2:链式操作 t0Jqr)9}6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?Iq{6O>D.  
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。 6YV"H  
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(2M  w:}  
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。 ]&dPY[~,/i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;>S|?M4GZ  
Q7i(M >|O  
template < typename T > ?7J::}R  
struct result_1 ap2g^lQXq  
  { s+z5"3'n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _dmG#_1  
} ; eN\+  
NEvNj  
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: MSRk|0Mcr  
i0zrXaKV  
template < typename T > tU *`X(;  
struct   ref b=U3&CV9  
  { p#_ 5w  
typedef T & reference; PB!XApTb  
} ; WW2hwB (  
template < typename T > i0J`{PbI  
struct   ref < T &> %wI)uJ2  
  { ;8^(Z  
typedef T & reference; u?H.Z  
} ; U3` ?Z`i(  
Eggu-i(rD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pn6~66a6  
%(W8W Lz}  
template < typename T > *)Cr1d k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yqVoedN  
  { oZ^,*  
  return l(t) = r(t); ect$g#  
} `S.I,<&  
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。 "a3?m)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H8=:LF  
!l Egta[Ql  
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 F ^aD#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =Y5m% ,Bq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -GM"gkz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hQlyqTP|2  
最后的布局是: h+A+>kC5  
                Add t\TxK7i  
              /   \ El: @l %  
            Divide   5 &Yc'X+'4  
            /   \ es~1@Jb  
          _1     3 3^xq+{\)  
似乎一切都解决了?不。 y)a)VvU":  
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。 cc:$$_'L  
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。 ;r&Z?B$  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rHk,OC  
wG9aX*(n  
template < typename Right > 9qgs*]J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `@v;QLD"d<  
Right & rt) const 4>a(!h t  
  { "tK|/R+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %>6ilG Q+  
} e-[PuJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SynRi/BRmw  
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。 ?u/UV,";y  
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。 {?2|rv)  
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>y v  
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。 <RZqs  
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? #fHnM+  
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: ^FkB/j  
DvB{N`COd  
template < class Action > '$EyVu!  
class picker : public Action XgM&0lVT  
  { G%AO%II  
public : EWgJ"WTF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A~lc`m-  
  // all the operator overloaded E*wG5] at  
} ; #z<# oC5  
EtaKo}!A}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ! K_<hNG&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: q-ko)]  
he:z9EG}  
template < typename Right > W$()W)   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `wQs$!a  
  { }f14# y;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xkax  
} G6}&k[d5%  
DwZRx@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > URg;e M#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :#35mBe}k  
w0lgB%97p  
template < typename T >   struct picker_maker (Y8 LyY  
  { =QbOvIq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nE*S3  
} ; p<#aXs jy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LExm#T`  
  { !{+.)%d'g  
typedef picker < T > result;  _cj=}!I  
} ; F:q8.^HTJ  
JbS[(+o  
下面总的结构就有了: "DfjUk  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 FI.F6d)E$  
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。 9==4T$nM[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +,AzxP _y  
至此链式操作完美实现。 U B~ -$\.  
$I>]61l%  
B{D4.!a  
七. 问题3 1"75+Q>D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 V,0$mBYa  
ipg`8*My  
template < typename T1, typename T2 > >1;jBx>Qy%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C.ji]P#  
  { ge.>#1f}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); law$LL  
} bhIShk[  
{wj%WSQj/y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %.r \P@7/Q  
oH?:(S(  
template < typename T1, typename T2 > W;2J~V!c  
struct result_2 Sw,*#98  
  { "aCB}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zow8 Q6f  
} ; 'j, ([  
;nQ=! .#Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? IF5-@hag,  
这个差事就留给了holder自己。 D"$Y, d  
    "0[`U(/  
uax0%~O\  
template < int Order > zPqJeYK  
class holder; N{Z+  
template <> F0z7".)  
class holder < 1 > ~mXzQ be p  
  { Nc{&AV8Y_v  
public : gj @9(dk%  
template < typename T > d;0]xG?%=  
  struct result_1 Fj~suZ`  
  { r(uo-/7z  
  typedef T & result; [r8[lkR  
} ; av|T|J/(  
template < typename T1, typename T2 > OObAn^bt  
  struct result_2 YX-j|m|  
  { U'(zKqC   
  typedef T1 & result; J( XDwt  
} ; =Q<7[  
template < typename T > j,^&U|!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oo &|(+"O_  
  { >4Tk#+%Jj  
  return (T & )r; z{\tn.67  
} ;5[ OS8  
template < typename T1, typename T2 > a`%`9GD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `G\Gk|4; 2  
  { 5G\OINxy  
  return (T1 & )r1; vu^mLc  
} d[,Rgdd@I  
} ; n:/!{.  
YlbX_h2S"  
template <> ?rQ .nN  
class holder < 2 > eg}g} a  
  { 8CUtY9.  
public : s)]T"87H'_  
template < typename T >  dV :}  
  struct result_1 (:OMt2{r  
  { |rk.t g9  
  typedef T & result; Vlz\n  
} ; P8By~f32_  
template < typename T1, typename T2 > $RY-yKmi  
  struct result_2 9M27;"gK  
  { YFJaf"?8g  
  typedef T2 & result; 57{T p:|  
} ; 8b]4uI <  
template < typename T > ;k`51=Wi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !;*flr`/  
  { b_F1?:#  
  return (T & )r; vkhPE(f  
} Pa Q lQ#  
template < typename T1, typename T2 > grgs r_)[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _d3Z~cH  
  { 6}N`YOJ.  
  return (T2 & )r2; [>a3` 0M  
} K 'l-6JY-  
} ; Sxc)~y  
%\48hSe  
TCRTC0_}k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 uCB9;+ Hjw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zNt//,={  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lAi5sN)|$  
P8X9bW~GQ  
return l(i, j) = r(i, j); 'pIrwA^6N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4PxP*j  
_`;KmD&5  
  return ( int & )i; ux1(>  
  return ( int & )j; h'&<A_C-7  
最后执行i = j; Oo; ]j)z  
可见,参数被正确的选择了。 _|12BVq  
rrRv 7J&Q  
: pUu_  
_xh)]R  
tT)s,R%  
八. 中期总结 Sdmz (R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: , v} )  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V~KWy@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。 RN)XIf$@_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {f`Y\_r$@  
MF'Z?M  
Za!KM  
3>7{Q_5  
MnFrQC  
QnS^ G{  
九. 简化 5`fUR/|[  
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。 c]x-mj =  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +8Q @R)3  
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: *cWHl@4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "$(D7yFO  
  +-*/&|^等 !5De?OXe   
2. 返回引用。 +|dL R*s  
  =,各种复合赋值等 Axb=1_--  
3. 返回固定类型。 -j<E_!t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vd#)+  
4. 原样返回。 # A4WFZ  
  operator, wX2U   
5. 返回解引用的类型。 $S<B\\ %  
  operator*(单目) ~fD\=- S1  
6. 返回地址。 zdPJ>PNU  
  operator&(单目) Lb Jf5xdi  
7. 下表访问返回类型。 e)?}2  
  operator[] m,kYE9 {  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Dom]w.W5  
  operator<<和operator>> rQT%~oM:  
#J/RI[a  
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。 | X1axRO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'L3MHTM>[  
\36 G``e  
template < typename Left > *ilVkV"U  
struct value_return q)?!]|pZ  
  { ~ :{mKc  
template < typename T > H0OO +MCe  
  struct result_1 -?#iPvk6  
  { o9| OL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |(W04Wp"@  
} ; egA* x*8  
iTdamu`L  
template < typename T1, typename T2 > kw z6SObQ  
  struct result_2 `,~'T [  
  { +`"Tn`O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |) ~-Wy  
} ; >G!=lLyR  
} ; HP*{1Q@5  
*A48shfO  
O95gdxc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5!'1;GLs  
"[]oWPOj  
下面我们来剥离functor中的operator() Ms5qQ<0v_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $ s1/Rmw  
Q}\\0ajS)  
return l(t) op r(t) w6> P[oW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1!)'dL0mI  
return op l(t) 4KxuSI^q  
return op l(t1, t2) pFMjfWD,C  
return l(t) op PhuHfw4$y,  
return l(t1, t2) op LFi{Q{E)  
return l(t)[r(t)] <f:(nGj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -J 6`  
|PYyhY  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v9@_ DlV\  
单目: return f(l(t), r(t)); Lbrn8,G\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (FGy"o%TP'  
双目: return f(l(t)); H1?C:R  
return f(l(t1, t2)); #'f5owk>,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ddl]! ^IK  
CIo`;jt K  
struct meta_divide sd+_NtH  
  { =pmG.>Si  
template < typename T1, typename T2 > 4s%zvRu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vCt][WX(  
  { : i.5 < f  
  return t1 / t2; C[Q4OAFG  
} U:7w8$_  
} ; F> Ika=z,  
8VU(+%X  
这个工作可以让宏来做: WQCnkP  
&m36h`tM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T; [T`  
template < typename T1, typename T2 > \ d, i4WKp   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fO5L[U^`  
以后可以直接用 (  -q0!]E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CTg79 ITYk  
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 l{3zlXk3z  
(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。。。) n?6^j8i  
_?felxG[  
Q: -&  
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 46 0/eW\  
gGCr~.5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P5G0fq7  
class unary_op : public Rettype 9-{.WZ  
  { Bkn]80W  
    Left l; 6*$A/D  
public : ?r)>SB3(e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZB$yEW]]~  
6IK>v*<  
template < typename T > Z?[ R;V1j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )L "Dt_t  
      { ^j.3'}p  
      return FuncType::execute(l(t)); YsCY~e&  
    } daA&!vnbH*  
,'Y KL",  
    template < typename T1, typename T2 > nzAySMD_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hB>FJZQ_  
      { e 5(|9*t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )~$ejS  
    } @HI@PZ>  
} ; &uaSp, L  
l(3PxbT  
VFq\{@- %  
同样还可以申明一个binary_op ".AW   
V1nqEdhk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > beYGP  
class binary_op : public Rettype wS$ 'gKA6  
  { {Eo Z }I  
    Left l; )9/iH(  
Right r; %( %EEt  
public : ]{|l4e4P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w0=/V[fs  
ebL0cK?  
template < typename T > 75P!`9bE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -; d{}F  
      { 96!2 @c{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XF3lS#pt  
    } tycVcr \(  
1 Cz}|#U  
    template < typename T1, typename T2 > sy(bL _%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `\ nKPj  
      { &432/=QSm0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J7EWaXGbz  
    } cZ`%Gt6g  
} ; ZX+0{E8a  
0#Q]>V@rO4  
$LU|wW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 eA(FWO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )`|`PB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) / a}N6KUi  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 y{P~!Yn|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8<6@O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 d[;&2Jz*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %[L/JJbP&Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) & R<K>i  
下面是修改过的unary_op )P+<=8@a  
#MMp0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1!+0]_8K  
class unary_op 3$_- 0>  
  { #w^Ot*{!N  
Left l; *r~6R  
  "Rf|o 6!d  
public : >)>~S_u  
,&O&h2=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 51AA,"2[_  
KeyHxU=?  
template < typename T > La7}zXx  
  struct result_1 $`C$|9S  
  { cI7aTLC"s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }LWrtmc  
} ; :.-KM7tDI1  
L&5zr_  
template < typename T1, typename T2 > :de4Fje/4y  
  struct result_2 n34d "l3  
  { h^{ aG])  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r24 s_  
} ; 2of+KI:  
Dn>C :YS`  
template < typename T1, typename T2 > .lz= MUR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +).=}.k  
  { (r<F@)J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); & )-fC  
} C}o^p"M*B3  
b!EqYT  
template < typename T > 0*uJS`se6Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d(Yuz#Qcrh  
  { M|.ykA<D  
  return OpClass::execute(lt(t)); %~Ymb&ugg  
} Cq\{\!6[  
VdL }$CX$  
} ; Kt"4<'  
p+2%LYR u  
z`dnS]q9  
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 r6:nYyF$)v  
好啦,现在才真正完美了。 BMU#pK;P]  
现在在picker里面就可以这么添加了: KWw?W1H  
z5f3T D6,  
template < typename Right > ; ?,'jI*1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yzG BGC  
  { .+ic6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +sd':vE  
} U!lWP#m  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _UF'Cf+Y  
RHt~:D3*  
 <j_  
gX5.u9%C\  
[s-!t E3-  
十. bind {]y!2r  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #vcQ =%;O  
先来分析一下一段例子 U}-hV@y  
s*>B"#En  
/cD]m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w*4sT+ P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sR$/z9w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aU] nh. a  
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。 c 8|&Q  
我们来写个简单的。 H"V)dEm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Aacj?   
对于函数对象类的版本: lI[O!Vu Kc  
,z$ U=u o  
template < typename Func > z&|sks7  
struct functor_trait  ixF  
  { 0n)UvJ  
typedef typename Func::result_type result_type; 6"bdbV=t  
} ; Hg[AulNna  
对于无参数函数的版本: ~</H>Jd  
<QK2Wc_}-"  
template < typename Ret > 4e|(= W`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }M(XHw  
  { qd [Z\B  
typedef Ret result_type; UO>S2u  
} ; /.1h_[K]  
对于单参数函数的版本: &<5oDdC  
=I)Ex)  
template < typename Ret, typename V1 > _M[T8"e(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Biy$p6  
  { @IBU{{  
typedef Ret result_type; 1,sD'iNb  
} ; @0%^\Qf2  
对于双参数函数的版本: TUR2|J@n  
2{-'`l fM%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F[oTc^dr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0^ $6U  
  { F:2V;  
typedef Ret result_type; }?%5Ae7l,  
} ; r1xhplHH@  
等等。。。 d ?OsVT; U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {(`xA,El  
'.tg\]|  
template < typename Func > H?'t>JX  
struct func_return U\tujK1  
  { )u5+<OG}=  
template < typename T > (fnp\j3w  
  struct result_1 0$q)uip  
  { Yg3emn|a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;rh@q4#  
} ; iED gcg7  
gA DF  
template < typename T1, typename T2 > " [K>faV  
  struct result_2 Hz3KoO &  
  { *8xMe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B3&`/{u  
} ; Ha20g/ UN.  
} ; ^e WD4Vp|4  
K<ok1g'0  
\@:mq]Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \MFjb IL  
1mz72K  
template < typename Func, typename aPicker > By}>h6`[  
class binder_1 BjCg!6`XF  
  { <bgFc[Z  
Func fn; /%T d(  
aPicker pk; .t|B6n!  
public : VpmD1YSn  
G>c:+`KS  
template < typename T > ,hXhcfFl  
  struct result_1 I> z0)pB  
  { i6D66E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q"sszz  
} ; 4BAG GD2  
RL3G7;X  
template < typename T1, typename T2 > la[>C:8IG  
  struct result_2 dn@_\5  
  { "~/O>.p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mi&jl_&  
} ; TbA=bkj[4  
\ POQeZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X=i",5;  
]B r 6!U4~  
template < typename T > g\lEdxm6Sj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xnD"LK  
  { $fl+l5?9  
  return fn(pk(t));  a EmLf  
} ,fW%Qv  
template < typename T1, typename T2 > $^j#z^7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uiIS4S_  
  { L9":=  
  return fn(pk(t1, t2)); _iZ_.3 Ip  
} JP*VR=0k?  
} ; dw]jF=u  
._IBO;*@  
hTVA^j(w  
一目了然不是么? r;c ILS|Xr  
最后实现bind }IGoPCV|  
j$Z:S~*  
`5C uH  
template < typename Func, typename aPicker > Tg ~SGAc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :J6lJ8w ?  
  { $c<NEt_\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U[t/40W}P  
} xb~8uD5  
@j|=M7B  
2个以上参数的bind可以同理实现。  c 1o8   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6@; P  
#[.aj2  
十一. phoenix | )M>;q   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o6T'U#7P  
@J UCXm  
for_each(v.begin(), v.end(), #cy;((zuB  
( NANgV~Y&  
do_ =/SBZLR(9  
[ \olYv!f  
  cout << _1 <<   " , " I$w:qS&:  
] Iu|4QE  
.while_( -- _1), pDV8B/{  
cout << var( " \n " ) /Mmts=^Ja  
) Y~[k_!  
); 5Gw B1}q  
pa8R;A70Dl  
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: hX9vtV5L  
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 J_rb3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I$HO[Z!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g?i0WS  
"9bd;Tt:  
vkE a[7  
template < typename Cond, typename Actor > ]<Kkq !  
class do_while 3P2x%Gp  
  { C 5 xsh  
Cond cd; d !=AS  
Actor act; ?3=y]Vb+  
public : tqXr6+!Q  
template < typename T > fobnK~2  
  struct result_1 @Tz}y"VG  
  { *BFG{P  
  typedef int result_type; YgL{*XYAt  
} ; eNc>^:&y*  
^2)<H7p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  xh|<`>5  
[Lal_}m?  
template < typename T > 33z^Q`MTC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IB\O[R$x  
  { >7,?X_:A-1  
  do 5-?*Boi>i  
    { My<.^~  
  act(t); 2D)B%nM[  
  } 'B yB1NL  
  while (cd(t)); It:,8  
  return   0 ; 6%L#FSI  
} X([p0W 9V(  
} ; :` >bh  
{j[a'Gb  
JBk >|q"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^aR^M\38  
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。 []b= xRJM  
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。 SQs+4YJ  
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。 b>]k=zd  
下面就是产生这个functor的类: ^ DCBL&I  
x|`BF%e/v  
t 0.71(  
template < typename Actor > _Nacqa  
class do_while_actor Lq2ZgKd!  
  { >0E3Em<(}l  
Actor act; _|VF^\i  
public : h,|. qfUk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^?5HagA  
pc2;2^U_  
template < typename Cond > -BcnJK0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {R8)DK  
} ; sZPyEIXie  
9 iV_  
t$z 5m<8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pS+hE4D  
最后,是那个do_ YHzP/&0  
U%)-_ *`z  
=*{Ii]D  
class do_while_invoker k&lfxb9pd  
  { ^C'{# p"  
public : P:%r3F  
template < typename Actor > d.yATP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]w_JbFmT  
  { rT(b t~Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); =$SvKzN  
} sA2esA@C<o  
} do_; "7J38Ej\  
)F+wk"`+6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p|g7Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G@P+M1c  
最后来说说怎么处理break和continue 0+T:};]  
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。 mJZB@m u?  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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