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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =TwV_Dro~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y3c]zDjV  
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, .oN<c]iqE  
.kBi" p&  
hTf]t  
<;SQ1^N  
  class filler l4|bpR Cp  
  { Uj1^?d+b  
public : dB^J}_wp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9\R:J"X  
} ; 2AzF@Pi^z  
O&E1(M|*>  
FFK79e/5  
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: 9k&lq$  
r-H~MisL  
E6y/,s^~S_  
gB71~A{J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y}(v[QGV  
6V*@ {  
leg@ia  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TW:vL~L  
k2,n:7  
Q?I)1][ !"  
B`iQN7fd  
二. 战前分析 %n=!H  
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。 r/Qq-1E  
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 \02j~r`o  
Apa)qRJd  
:&#hjeltt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -r/#20Y  
  /* --------------------------------------------- */ UVxE~801Y  
vector < int *> vp( 10 ); Ajs<a(,6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -TjYQ  
/* --------------------------------------------- */ yQM7QLbTk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8y/YX  
/* --------------------------------------------- */ toX4kmC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l/DV ?27  
  /* --------------------------------------------- */ s7D_fv4e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rm1R^ n  
/* --------------------------------------------- */ -Z4J?b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t A\N$  
k2j:s}RHY  
q !EJs:AS  
t \Fc <  
看了之后,我们可以思考一些问题: nxA]EFS  
1._1, _2是什么? vXq=f:y4  
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。 PF1!aAvVb  
2._1 = 1是在做什么? i ao/l  
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。 aluXh?  
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。 WFjNS'WI_  
R^f~aLl  
nw Or  
三. 动工 %0Ulh6g;Dt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HC?yodp^  
V`pTl3  
*<Fz1~%*  
B[S.6 "/H  
template < typename T > 7iLm_#M  
class assignment &!N5}N&  
  { )[~ #j6  
T value; \#m;L/D  
public : `(_cR@\  
assignment( const T & v) : value(v) {} &:S_ewJK7  
template < typename T2 > Kbg`ZO*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y@nWa\i G  
} ; |pqLwnOu  
[I4K`>|Z  
o!aKeM~|Es  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~SUA.YuF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n&r-  
e\%QHoi>u  
(=QaAn,,R  
7 I&7YhFI  
  class holder 5w@  ;B  
  { DcQ^V4_  
public : oZA|IF8U0  
template < typename T > one^XYy1%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _B 8e 1an  
  { 2 t< dCw  
  return assignment < T > (t); f"k?Ix\ e  
} !_?<-f(  
} ; $P866F  
7B"J x^  
/A9Mv%zjk  
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: nbMH:UY,J  
X']>b   
  static holder _1; _-o*3gmbQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $Y,,e3R3  
^R,5T}J.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _>dqz(8#  
而不用手动写一个函数对象。 >tr_Ypfv,c  
x/[i &Gkv  
= EyxM  
1 _fFbb"  
四. 问题分析 ngsax1xO  
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。 OV7vwj/-  
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。 ^W_}Gd<-#Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o*qEAy ?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FT[oM<M\Xd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Zv7@  
0k:&7(j  
五. 问题1:一致性 @E,{p"{  
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?| q-o=lU"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #_2V@F+,  
$\81WsL '  
struct holder "2HRuqf  
  { d%t]:41=Z  
  // ,h #!!j\j6  
  template < typename T > W#u}d2mP  
T &   operator ()( const T & r) const T55l-.>  
  { d=oOMXYa   
  return (T & )r; I%e7:cs>  
} ]N!SG@X+  
} ; 7Kk rfJqN  
Kp ~k!6x  
这样的话assignment也必须相应改动: D4 {gt\V  
(PsA[>F  
template < typename Left, typename Right > #7lkj:j4  
class assignment 3a!/EP  
  { i#kRVua/  
Left l; 66p_d'U  
Right r; K[~Wj8W0  
public : o4w+)hh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qc[[@=S%  
template < typename T2 > Yo| H`m,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IH\k_Yf#u  
} ; iBp 71x65  
P^rSpS9  
同时,holder的operator=也需要改动: >z>UtT:  
Mky$#SI11  
template < typename T > L9Fx Lw41  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const px//q4 U  
  { n  'P:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2*K0~ b`  
} 0qG[hxt%  
nXi6Q+YI  
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。 }K<;ygcWE@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?=r!b{9  
GVn9=[r  
return l(rhs) = r; 5CU< ?  
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。 1Y}gki^F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "Y(S G  
R^1= :<)C  
template < typename Tp > OiM{@  
class constant_t Ic#+*W\ZW  
  { "MoV*U2s,  
  const Tp t; gvoK  
public : *9PS2*n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hXz"}X n  
template < typename T > a P{xMB#1h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ql&P1|&  
  { OQ+?nB  
  return t; *zX<`E  
} =_^g]?5i  
} ; ik8e  
`d OjCA_&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hp,T(D|  
下面就可以修改holder的operator=了 g:[&]o} :9  
6O tv[8^}  
template < typename T > 7DOAG[gH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z: T4Z}4N  
  { ,l0s(Cg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GExG1n-  
} 5Qy,P kje  
NA/+bgyuT>  
同时也要修改assignment的operator() * +OAc `8  
zh/+1  
template < typename T2 > Bj@&c>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QO#ZQ~  
现在代码看起来就很一致了。 l\$C)q6O  
QRdb~f;<hj  
六. 问题2:链式操作 &v 5yo}s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y:2o-SJn  
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。 q8kt_&Ij  
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。 !Id F6 %  
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。 cq[}>5*k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R`1$z8$  
zR{TWk]  
template < typename T > "K\Rq+si  
struct result_1 nF=Ig-NX^  
  { 4a!L/m *  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TS UN(_XGW  
} ; >@oO7<WB  
l" sR\`~  
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: }DZkCzK  
<m@U`RFm  
template < typename T > jWU)y)$  
struct   ref ?nt6vqaV  
  { $mlsFBd  
typedef T & reference; ^eZqsd8a  
} ; jBE= Ij  
template < typename T > 7XR[`Tn9<  
struct   ref < T &> P `2Rte6s  
  { X0!48fL*  
typedef T & reference; %H}+'.8  
} ; ~)ByARao=  
rzl2Oj"4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rtzxMCSEU  
Q'A->I<;_s  
template < typename T > (1Kh9w:^"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n"dT^ g  
  { V).M\  
  return l(t) = r(t); PMrvUM62  
} Nm; ka&'  
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。 Q2fa]*Z5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MaMs(  
5@v!wms  
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 <?Lj!JGX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aX~iY ~?_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~?L. n:wu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i, )kI  
最后的布局是: F'*{Fk h  
                Add ^3r2Q?d\  
              /   \ z ,ledTl  
            Divide   5 a(J~:wgd  
            /   \  MT&i5!Z  
          _1     3 YEZ"BgUnbp  
似乎一切都解决了?不。 +:Y6O'h.  
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。 .d8~]@U!<  
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。 }RyYzm2  
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: 5,mb]v0k  
(TY^ kySr  
template < typename Right > ](a<b@p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yXEC@#?|  
Right & rt) const Z>X -ueV  
  { -AffKo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L~0B  
} FvvF4 ,e5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `Zk?.1*2/  
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。  Ng-3|N  
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。 Pd@?(WQ  
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。 P"xP%zqo  
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。 O^IpfS\/  
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? s+(8KYTs`  
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: tZ6KU11O  
H~$a6T"&  
template < class Action > XGO_n{ x  
class picker : public Action n\P{Mc  
  { Qp< 6qM35  
public : "1l d4/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7Y$p3]0e+  
  // all the operator overloaded QzV:^!0J  
} ; QiZThAe  
4W1"=VL[g  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |\b*p:e l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: K(Cv9YQ  
W{0<ro`  
template < typename Right > D vK}UAj=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p oNQ<ijK  
  { l$zM|Z1wR`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YxsW Y7J  
} g@S"!9[;U  
l9SbuT$U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hx:x5L>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^c-1w V` /  
9 s>JdAw?  
template < typename T >   struct picker_maker XLzHm&;  
  { IJs` 3?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0_%u(?  
} ; BGUP-_&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Dpof~o,f  
  { T"dEa-O  
typedef picker < T > result; paiF ah  
} ; ,c7 8O8|  
rt."P20T  
下面总的结构就有了: 3 UBG?%!$f  
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。 & }}o9  
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。 sYp@.?Tz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ya|7hz{  
至此链式操作完美实现。 e&wW lB![  
VV?KJz=,W=  
*,z__S$Q)  
七. 问题3 CRS/qso[Q'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n*'|7#;  
v+Ooihxl  
template < typename T1, typename T2 > /tV)8pEj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PCD1I98  
  { K72U0}$B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fpzC#  
} b~cN#w #  
!v94FkS>  
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: b^FB[tZ\x  
:~g=n&x  
template < typename T1, typename T2 > CxwZ$0  
struct result_2 + e4o~ p  
  { $0{c =r9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iGm[fxQ|  
} ; L%N|8P[  
e6]u5;B r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 72Ft?;R  
这个差事就留给了holder自己。 V~ZAs+(2Z  
    Bm.%bA>  
Joe k4t&0<  
template < int Order > \J:/l|h  
class holder; M"5,8Q`PkI  
template <> +MXI;k_  
class holder < 1 > Uln[UK  
  { rHh<_5-/>  
public : llI`"a  
template < typename T > 4Yx?75/  
  struct result_1 @R>J\>  
  { MSsboSxA  
  typedef T & result; ] S]F&B M|  
} ; Ean@GDLz8  
template < typename T1, typename T2 > %?R}sUo  
  struct result_2 :X/j%m*  
  { ^qYJx  
  typedef T1 & result; !SEg4z  
} ; k6. }.  
template < typename T > pT.iQ J|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gHA"O@HgDI  
  { "ifYy>d  
  return (T & )r; @)|62Dv /  
} b`fPP{mG  
template < typename T1, typename T2 > quVTqhg"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vt@.fT#e  
  { : xB<Rq  
  return (T1 & )r1; 27G6C`}  
} 0Ocy$  
} ; LEWeybT  
8`kK)iCq  
template <> CR&v z3\Q  
class holder < 2 >  WOG=Uy$  
  { 3<CCC+47  
public : s9@/(_  
template < typename T > t|%wVj?_  
  struct result_1 f9F@G&&Ugg  
  { [C9->`(`  
  typedef T & result; CsJw;]dYI  
} ; x{j|Tf3,G  
template < typename T1, typename T2 > J9zSBsp_  
  struct result_2 % sbDH  
  { nB WVG  
  typedef T2 & result; p,Qr9p3y  
} ; ab: yH ')  
template < typename T > 2 D>WIOX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j0~]o})@i  
  { O4S~JE3o  
  return (T & )r; g%Sl+gWdJ  
} V*2uW2\}  
template < typename T1, typename T2 > D:/^TEib  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VkZrb2]v  
  { >/Gz*.  
  return (T2 & )r2; 8lg $]  
} bO8g#rO  
} ; 2X!O '  
{'NdN+_C  
B#N(PvtE  
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> >。 D ]:sR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {.K >9#^m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'C)`j{CS  
W MU9tq[  
return l(i, j) = r(i, j); !MOVv\@O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hjtkq .@  
#qtAFIm'  
  return ( int & )i; a4Qr\"Qm  
  return ( int & )j; ]<V[H  
最后执行i = j; ~D PjTR  
可见,参数被正确的选择了。 @bSxT,2  
{m.l{<H  
$h"tg9L^)  
?~Fk_#jz,@  
LJt#c+]Li  
八. 中期总结 hOx'uO`x(  
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: & gnE"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 , `ST Va-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F#*vJb)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *$1M= $  
u^8:/~8K  
Y!N *J  
M{<cqxY  
u%3D{Dj  
S!j=hj@qW  
九. 简化 d[9c6C:<q  
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。 i<@6f'Kir  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nlOM4fJ(  
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: 1JM EniB+9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p%pM3<p  
  +-*/&|^等 8D@H4O.  
2. 返回引用。 q\cH+n)C  
  =,各种复合赋值等 s<Px au+A  
3. 返回固定类型。 B2w\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -!f)P=S  
4. 原样返回。 "l&=a1l  
  operator, 8QDs4Bv|  
5. 返回解引用的类型。 TPH`{  
  operator*(单目) ViIt 'WX  
6. 返回地址。 $hZb<Xz  
  operator&(单目) sEP-jEuwG  
7. 下表访问返回类型。 fl#gWAM  
  operator[] osPJ%I`^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qpjtF'  
  operator<<和operator>> r9McCebIW  
SAMP,un7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,K'>s<}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VJmX@zX9  
>77N5 >]e  
template < typename Left > Y_tLSOD#/  
struct value_return |WqEJ*$,  
  { r2M Iw  
template < typename T > (&HAjB  
  struct result_1 Ir'(GB  
  { D/uGL t~D(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v10p]=HmO  
} ; _H@Y%"ZHJ6  
m7}PJ^*b  
template < typename T1, typename T2 > <Z GEmQ  
  struct result_2 mN Hd  
  { v6(Yz[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5G"LuA  
} ; +RW P;rk  
} ; <+I^K 7   
2[6>h)  
nm5zX,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zO8`xrN!  
G347&F)  
下面我们来剥离functor中的operator() d*Q:[RUf,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: itClCEOA  
~'>RK  
return l(t) op r(t) E^B*:w3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H<T9$7Yr%r  
return op l(t) {C3AxK0  
return op l(t1, t2) [- C -+jC  
return l(t) op \i_y(;  
return l(t1, t2) op db#QA#^S  
return l(t)[r(t)] ]k~Vh[[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NsDJ q{  
'?7th>pC  
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: ii&{gC  
单目: return f(l(t), r(t)); x dDR/KS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~_<I}!j/B  
双目: return f(l(t)); $.{CA-~%[  
return f(l(t1, t2)); KzD5>Xf]4$  
下面就是f的实现,以operator/为例 o (fZZ`6Y  
7yp7`|,p  
struct meta_divide WvSh i=  
  { >`L)E,=/  
template < typename T1, typename T2 > ."b=dkx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $Lg% CY  
  { =Lx*TbsFYt  
  return t1 / t2; ]+A>*0#"  
} .I\)1kjX  
} ; hDa I@_86  
*%< Ku&C  
这个工作可以让宏来做: YF/@]6j  
BMPLL2I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cfI5KLG~#  
template < typename T1, typename T2 > \ [GKSQt{)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Cx$C+  
以后可以直接用 0w^\sf%s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZK,}3b{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M7z>ugk"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) CY2DxP%  
.Rl58]x~  
!#cZ!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8was/^9;  
5"(AqXoq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t95hI DtD  
class unary_op : public Rettype SjgF&LD  
  { *4}l V8  
    Left l; S~^0 _?  
public : &X0/7)*"v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ij; =  
V"":_`1VW  
template < typename T > V# Mw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [P#^nyOh(  
      { Q)N$h07R  
      return FuncType::execute(l(t)); N!" ]e*q  
    } :()(P9?  
pcw!e_"+  
    template < typename T1, typename T2 > 86d *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | rJ_  
      { %4QCUc*lr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ONQp-$  
    } KI(9TI *  
} ; xR+=F1y  
f:iK5g  
!M:m(6E1  
同样还可以申明一个binary_op *]G&pmMs  
!1<x@%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,Yhy7w  
class binary_op : public Rettype tV2SX7N  
  { o?A/  
    Left l; 5wXe^G  
Right r; t6 :;0[j  
public : {m5tgVi&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W"9iFj X  
N{n}]Js1D-  
template < typename T > 6_/oVvd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '>FJk`iI  
      { H8 yc<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KLBV(`MS  
    } -,j J{Y~  
.XM3oIaW  
    template < typename T1, typename T2 > Mi'Q5m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lh`inAt)"  
      { A(AyLxB47*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n0:+D R  
    } Zrfp4SlZZ  
} ; $ hB;r  
2 =tPxO')B  
Cnf;5/  
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 =!NYvwg6;o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]7kq@o/7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GEP YSp  
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 1 $=GY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z79L2lJn  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |7WzTz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &|<~J (L;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .UbmU^y|  
下面是修改过的unary_op b><jhbv  
M"F?'zTkJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #f]R:Ix>  
class unary_op gUDd2T#  
  { EVmQ"PKL'  
Left l; e 1{t qNJ  
  bj` cYL%  
public : ]!H*oP8a*  
, 6\i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >VP\@xt(R[  
#V-qS/ q"  
template < typename T > 9,5v%HZ  
  struct result_1 g92M\5 x9  
  { wbI(o4rXE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &:L8; m  
} ; P,AS`=z  
9\TvX!)h  
template < typename T1, typename T2 > LXIlrZ9D5  
  struct result_2 `g% ]z@'+?  
  { !$h%$se  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 18w[T=7)  
} ; Zx25H"5j  
Cq1t[a  
template < typename T1, typename T2 > t&SJ!>7_c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uR)itmc?  
  { 'xZxX3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #l~ d  
} ,: w~-   
[K13Jy+  
template < typename T > O89<IXk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g2C-)*'{yh  
  { `ZN@L<I6  
  return OpClass::execute(lt(t)); =Z/'|;Vd_x  
} +YT/od1t7  
hX)r%v:  
} ; =pWpHbB.  
/0SG  
&{&lCBN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug H*|Bukgt/M  
好啦,现在才真正完美了。 3]'=s>UO>^  
现在在picker里面就可以这么添加了: n i@D7:h  
v)N6ZOj*C  
template < typename Right > i#lvt#2J0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w;H  
  { wO} 3i6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R2Tvo?xI7  
} ?-<t-3%hyV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !=&]#-;b  
ml=1R >#'  
< Q\`2{  
oiO3]P]P  
&\sg~  
十. bind H?40yu2m5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O,qR$#l   
先来分析一下一段例子 hv*n";V   
*sJx0<!M}  
F&lc8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ScGmft3A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9Lz)SYd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qCgP8U/jv  
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。 z('93vsO  
我们来写个简单的。 nS?HH6H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?RWd"JTGue  
对于函数对象类的版本: 2!68W X  
+6<MK;  
template < typename Func > LDV{#5J  
struct functor_trait \07Vh6cj  
  { }J`{g/  
typedef typename Func::result_type result_type; +Q-~~v7,  
} ; (~Zg\(5#  
对于无参数函数的版本: EUuMSDp  
'4Z%{.;  
template < typename Ret > =q xcM+OX1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .e.vh:Sz  
  { ~ezCE4^&  
typedef Ret result_type; (!X:[Ah*$  
} ; u6r-{[W}  
对于单参数函数的版本: xDADJ>u2K  
mSQ!<1PM  
template < typename Ret, typename V1 > yvDzxu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4vqu(w8 L  
  { qWE"vI22M  
typedef Ret result_type; =j;o, J:(  
} ; DvOg|XUU0  
对于双参数函数的版本: njUM>E,'  
{z F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eA4*Be;9e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m(OBk;S~   
  { ixKQh};5/  
typedef Ret result_type; kIW Q`)'  
} ; /-|xxy  
等等。。。 $ @1&G~x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `SW`d<+L  
eHnC^W}|s  
template < typename Func > MeplM$9  
struct func_return RuRJjcnY  
  { gu:..'V  
template < typename T > ;'o>6I7Ph  
  struct result_1 ?N|PgNu X  
  { /=r&9P@Ay<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \17)=W  
} ; n.1a1Tf  
 &R^mpV5  
template < typename T1, typename T2 > ?q,x?`|(8  
  struct result_2 WLh_b)V|  
  { LoCxoAg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "R9kF-  
} ; H`io|~Q  
} ; in+`zfUJ9  
{?L}qV  
JK_$A;Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &P+cTN9)  
O0$ijJa|  
template < typename Func, typename aPicker > hR`dRbBi%  
class binder_1 R>0ta  Q  
  { ?1412Tq5  
Func fn; +M.|D,wg2  
aPicker pk; *@BBlkcx  
public : (Q&z1XK3  
\Fj4Gy?MW  
template < typename T > [FCNW0NV  
  struct result_1 Bf* F ^  
  { SfR!q4b=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pEaH^(I*  
} ; 0>?mF]M  
~~fL`"  
template < typename T1, typename T2 > WYzY#-j  
  struct result_2 gTQ6B,`/8  
  { Xs?>6i@$$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rU~"A  
} ; GYs4#40  
jyT(LDsS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VI+Y4T@  
ePY K^D  
template < typename T > ,`Mlo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~~}(^Bg  
  { 0WPxzmY  
  return fn(pk(t)); 4OIN@n*4  
} 8'quQCx*=  
template < typename T1, typename T2 > 7SM/bJ-M#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6/n;u{|  
  { X>B/DT  
  return fn(pk(t1, t2)); Ebk@x=E  
} pucHB<R@bL  
} ; V\xQM;  
0ib 6}L%  
Pb`sn5;  
一目了然不是么? #,9|Hr%  
最后实现bind bQ4 }no0  
=1JRu[&]8  
o. _^  
template < typename Func, typename aPicker > So 5{E 4[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c ~C W-%wN  
  { UM]wDFn'E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a3)#tt=rA  
} j>:T)zhyY  
@]7\.>)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ynd}w G'  
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。 L7b{H2 2  
@Uu\x~3y  
十一. phoenix x~z 2l#ow  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -|T^  
NR [VGZj  
for_each(v.begin(), v.end(), hPH7(f|c{g  
( GJ$,@  
do_ g-s@m}[T  
[ t.TQ@c+,J  
  cout << _1 <<   " , " oe<Y,%u"6  
] hh{liS% 10  
.while_( -- _1), d"cfSH;h  
cout << var( " \n " ) *~"`&rM(  
) CNz[@6-cYU  
); 3$b(iI< "  
:tgTYIF  
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: D0P% .r"v  
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 9%wppNT/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ",+uvJT1O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 93dotuF  
S .jjB  
!< )_ F  
template < typename Cond, typename Actor > IY:O?M  
class do_while ;0 *^98K  
  { !RD,:\5V  
Cond cd; Y^G3<.B  
Actor act; IO'Q}bU4vs  
public : ^`7t@G$ D  
template < typename T > t<7WM'2<y  
  struct result_1 7 AiCQWf9  
  { [ b W=>M  
  typedef int result_type; 1L|(:m+  
} ; ? `KOW  
w;(gi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S#9SAX [  
[:'n+D=T3M  
template < typename T > kA_ 3o)J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yM2&cMHH~  
  { LA+MX 0*  
  do v3"xJN_,[p  
    { lN'/Z&62  
  act(t); ""d>f4,S  
  } 7y\g~?5N  
  while (cd(t)); m0"\3@kB  
  return   0 ; 6T s`5$e  
} bM-Rj1#Lo  
} ; :I('xVNPz  
12a #]E  
(`u!/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  R'/wOE2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )8SP$  
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。 {+:XVT_+  
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。 = 1VH5pVr}  
下面就是产生这个functor的类: m{ fQL  
lo:~~l  
c5R{Sl  
template < typename Actor > qrc/Q;$  
class do_while_actor VZoOdR:d  
  { \sd"iMEi  
Actor act; C":\L>Ax  
public : N 3c*S"1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'qJ-eQ7e  
02[II_< 1  
template < typename Cond > JWL J<z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -/%jeDKp  
} ; Ol[gck|~  
o }A #-   
DeA'D|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HqBPY[;s  
最后,是那个do_ o3qv945  
D3xaR   
j!\0Fyr  
class do_while_invoker Yk Pt*?,P/  
  { dO,05?q|  
public : % eRwH >  
template < typename Actor > 29^bMau)v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3L?a4,Q"k}  
  { GuWBl$|+b  
  return do_while_actor < Actor > (act); fm>K4\2  
} ]F;]<_  
} do_; e,&%Z  
QtQ^"d65  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ssITe., ny  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >` QX xTn  
最后来说说怎么处理break和continue g{hA,-3  
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。 [Z\1"m  
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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