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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =Fy8rTdk6r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _i@eOqoC  
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, *yq]  
zn1Rou]6  
WcO,4:  
_j\=FJz[  
  class filler ;;hyjFGq%  
  { ]NV ]@*`tO  
public : zf>^2t*\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xevP2pYG:  
} ; n(YHk\2  
0uO=wOIhH  
H&Y{jqua  
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: Y*cJ4hQ  
>-5Gt  
SuH.lCF-g  
M6iO8vY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yL x .#kx6  
vSC0D7BlG  
OrEuQ-,i@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k5;Vl0Ho  
KI@    
xf"5<PTW</  
*8.@aX3  
二. 战前分析 ]_: TrH  
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。 !aw#',r8m  
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 N^( lUba  
l()MYuLNV  
apD=>O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o?mXxL)  
  /* --------------------------------------------- */ N46$EsO!h  
vector < int *> vp( 10 ); k7|z$=zY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Gh[`q7B Q  
/* --------------------------------------------- */ _OU.JrqC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;i9<y8Dha  
/* --------------------------------------------- */  Vm;Q w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j-`X_8W  
  /* --------------------------------------------- */ ~J>gVg%66  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =Cy>$/H64  
/* --------------------------------------------- */ tK|9qs<%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t)gi.Ed1"L  
!H|82:`t+  
Ryba[Fz4Di  
Hn9F gul&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]ZKt1@4AY  
1._1, _2是什么? o47 f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xJ2O4ob  
2._1 = 1是在做什么? ?(/j<,m^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |[owNV>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nz(q)"A  
P A6KX5  
3_\{[_W  
三. 动工 grCO-S|j^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?)mhJ/IT  
_@/C~  
:\+{;;a@  
O/Y\ps3r  
template < typename T > J(EaE2  
class assignment X(y  
  { YF! &*6m  
T value; =qp}p'BYe  
public : lQdnL.w$.4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6/mkJj+"  
template < typename T2 > r!.+XrYg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i,'Ka[6   
} ; O| 1f^_S/  
^s2m\Q(  
_[TH@fO6:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z[k#AgC)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [EmOA.6  
1J-Qh<Q   
'z-;*!A}j  
L`jB)wF /J  
  class holder aI={,\  
  { 5"kx}f2$  
public : S~k 0@  
template < typename T > %9QMzz5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 29Z!p2{hk  
  { 3"'# |6O9  
  return assignment < T > (t); MjQ[^%lfL  
} QOT)x4!)  
} ; Ns.3s7&  
r*6"'W>c6  
;V(H7 ZM  
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: BEXQTM3])I  
h"u<E\g  
  static holder _1; 9U|<q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y8w0eq94  
msc 1^2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  's>#8;X  
而不用手动写一个函数对象。 ,C{^`Bk-W  
6wb^*dD92  
ShWHHU(QQ  
3tT|9Tb@  
四. 问题分析 Vl{~@G,@  
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。 aFRTNu/r  
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。 9Qzjqq:"Li  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "WYA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u/gm10<OWa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QFW0KD`5  
w0Fwd  
五. 问题1:一致性 1z~k1usRK  
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?| /7k.r}6\R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zBk_-'z  
.vv5 t  
struct holder y)3~]h\a  
  { 4? m/*VV  
  // 5-8]N>/b!  
  template < typename T > `*e4m  
T &   operator ()( const T & r) const ${hyNt  
  { R9tckRG#  
  return (T & )r; |H ^w>mk  
} N@Xg5huO  
} ; DeOXM=&z  
'8 )Wd"[  
这样的话assignment也必须相应改动: -|m$YrzG  
#_.g2 Y  
template < typename Left, typename Right > ^Sy^+=wK3  
class assignment (jM<T;4  
  { EHpu*P~W  
Left l; YXF#c)#  
Right r; 2?GXkPF2;A  
public : bnijM/73  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )K{o<m~WAo  
template < typename T2 > 9v~1We;{$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \s=QiPK  
} ; Bu7A{DRf  
89zuL18V  
同时,holder的operator=也需要改动: OuB2 x=B  
h ZoC _\  
template < typename T > g-."sniP$g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |/@0~O(6  
  { A)8rk_92Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qE>i,|rP`  
} |vv]Z(_  
6 -]>]Hr-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 za,6 du6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;K3d' U  
}%eDEM  
return l(rhs) = r; }dy9I H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A?e,U,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cX2$kIs;  
__ 8&Jv\  
template < typename Tp > KzV.+f  
class constant_t 6hZ.{8e0  
  { YVoao#!  
  const Tp t; [ L  
public : ytEQ`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Iq+2mQi*/k  
template < typename T > >f>V5L%1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const StEQ -k  
  { !?jK1{E3  
  return t; y)P&]&"?  
} c8T/4hU MN  
} ; Tru c[A.2Z  
>GgE,h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bn$)f6%  
下面就可以修改holder的operator=了 ,ohmc\*J  
^D>fis  
template < typename T > ]*0(-@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '?5S"??  
  { +6 ho)YL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U<Vy>gIC  
} X1Qr _o-BR  
L/~D<V  
同时也要修改assignment的operator() mIvnz{_d  
mxgqS=`  
template < typename T2 > 7m\vRMK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -!l^]MU  
现在代码看起来就很一致了。 JRq3>P  
>zQNHSi  
六. 问题2:链式操作 Uls+n@\!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y.7}  
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。 MZ WmlJ   
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。 $|k%@Q>  
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。 l_6eI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z?)He)d  
^CUSlnB\(  
template < typename T > )#a7'Ba  
struct result_1 ^_sQG  
  { 0Q7MM6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sdrWOq  
} ; rS4%$p"  
Y~}5axSPH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "mR*7o$|  
+>!V ]S  
template < typename T > S nW7x  
struct   ref :<H8'4>  
  { Hte[TRbM  
typedef T & reference; z?4=h Sy  
} ; 4Ac}(N5D@  
template < typename T > )9B:Y;>)  
struct   ref < T &> FNC[59   
  { #ra*f~G  
typedef T & reference; +Juh:1H  
} ; 6|5H=*)DH  
`^x9(i/NE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H'Nq#K  
-G-3q6A  
template < typename T > h/HH Kn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >k;p.Pay%  
  { \%TyrY+`K  
  return l(t) = r(t); J#''q"rZ  
} n}JPYu  
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。 9Sz7\W0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *}w+ 68eO  
TdFT];:  
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 wG8 nw;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q*bt4,D&Es  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tb,9a!?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Plfdr~$  
最后的布局是: B$?^wo  
                Add >'b=YlUL  
              /   \ _w>uI57U  
            Divide   5 V&%C\ns4  
            /   \ s7l23*Czl  
          _1     3 +Ofa#^5);K  
似乎一切都解决了?不。 <bP#H  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xzr<k Sp  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [pL*@9Sa&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: O%&cE*eX  
L5f$TLw h;  
template < typename Right > :RiF3h(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JhP\u3 QE  
Right & rt) const h&`y$Jj  
  { A?A9`w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <^c3}  
} lL0M^Nv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Juu+vMn1  
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。  R%"K  
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。 Vm,,u F  
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。 I3(d<+M  
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。 "(f`U.  
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? oL-2qtv  
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: RgZOt[!.  
nZ E)_  
template < class Action > +D`*\d1  
class picker : public Action  to>  
  { -ihiG_f  
public : .T8K-<R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $(rc/h0/E  
  // all the operator overloaded 2+Yb 7 uI,  
} ; e<"/'Ql!k  
(%'9CfPx  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .Y\EE;8%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ee)xnY%(  
^2C>L}  
template < typename Right > jn=:G+0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p!DP`Ouc3\  
  { =wrP:wYF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J# EP%  
} jDX>izg;V  
-[heV|$;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %\6Q .V#s  
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。 *yez:qnx  
+~35G:&:  
template < typename T >   struct picker_maker jatr/  
  { 5k$vlC#[H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HdNnUDb$B  
} ; !0" nx{7.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N'?u1P4G  
  { d1G8*YO@  
typedef picker < T > result; H M:r0_  
} ; T1bd:mC}n  
VteEDL/w  
下面总的结构就有了: }r3~rG<D71  
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。 KY.ZT2k  
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。 Bp_wnd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?obm7<  
至此链式操作完美实现。 G5Ykbw#  
bRsTBp;R`I  
 v~=\H  
七. 问题3  f^b K=#  
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。 ^sClz*%?  
G%{0i20_  
template < typename T1, typename T2 > QJBr6   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RN9;kB)c  
  { RUo9eQIPD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -LWK*q[J;*  
} +B"0{>n}F  
Gquuy7[&  
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: $NG++N  
Mvcfk$pA  
template < typename T1, typename T2 > |.U)ll(c  
struct result_2 s([dGD$i  
  { RE"^ )-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -d=WV:G%e  
} ; >*1}1~uU`'  
~ ?^/u8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? | C+o;  
这个差事就留给了holder自己。 VR0=SE  
    bw S*]!*  
z&}-8JykH  
template < int Order > go'j/4Tp  
class holder; /'wF2UR  
template <> :dnJY%/q  
class holder < 1 > bF-"tm  
  { [hh/1[   
public : /aqEJGG>  
template < typename T > 3z8C  
  struct result_1 `I;F$`\  
  { JAjku6  
  typedef T & result; \ |!\V  
} ; E>uVofhml  
template < typename T1, typename T2 > 'Jj=RAV`  
  struct result_2 Q[u6|jRt  
  { 8P: spD0  
  typedef T1 & result; F- rQ3  
} ; uGVy6,  
template < typename T > Da1aI]{I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I'!/[\_  
  { i$^ZTb^  
  return (T & )r; k%81f'H  
} '7 )"  
template < typename T1, typename T2 > (6gK4__}]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )"<8K}%!  
  { r4XH =  
  return (T1 & )r1; $l[Rh1z`;+  
} ftbpqp'  
} ; 01@t~v3!Z  
7 hw .B'7  
template <> 04@cLDX8uB  
class holder < 2 > RHY4P4B<v>  
  { 9 c3E+  
public : EL{vFP  
template < typename T > nt :N!suP3  
  struct result_1 T)iW`vZg8  
  { S4o$t -9l  
  typedef T & result; *_-'/i  
} ; j`>^1Q  
template < typename T1, typename T2 > Y%aWK~O  
  struct result_2 rZ03x\2  
  { -ysn&d\rV  
  typedef T2 & result; [2c{k  
} ; XNH4vG |  
template < typename T > 19U]2D/z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !{%:qQiA  
  { $jzFc!rs  
  return (T & )r; Xrqx\X  
} A[N{  
template < typename T1, typename T2 > 0 p uY"[c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HIvZQQW|  
  { 5K%W a]W  
  return (T2 & )r2; {MBTP;{*~  
} }"s;\?a  
} ; MgMD\  
lS5ny  
<i. a pBH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {S.>BXX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V"KS[>>f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :#t*K6dz  
*%FA:Y  
return l(i, j) = r(i, j); 7(a2L&k^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j;~%lg=)  
A*yi"{FLi  
  return ( int & )i; ;{Ux_JEg  
  return ( int & )j; Kq6jw/T  
最后执行i = j; @x&P9M0g  
可见,参数被正确的选择了。 J$ut_N):N  
O6s.<` \  
iJh!KEy~A5  
$.E6S<(h  
-G|a*^  
八. 中期总结 9J-b6,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %VNlXHO.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 # TkR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QO;4}rq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kGYTl,A{  
2[yBD-":  
N:5[,O<m_  
|UUdz_i!:  
P5 <vf  
hVpCB,  
九. 简化 n~IVNB*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1 OaXo!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vIGw6BJI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T]9\VW4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 es:2M |#O  
  +-*/&|^等 6QQfQ,  
2. 返回引用。 tOl e>]  
  =,各种复合赋值等 u{H?4|'(  
3. 返回固定类型。 !  NV#U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *?p|F&J  
4. 原样返回。 z_|oCT!6  
  operator, Q4]4@96Aj  
5. 返回解引用的类型。 kLSrj\6I[  
  operator*(单目) ?)4?V\$  
6. 返回地址。 y(jg#7)  
  operator&(单目) E+95WF|4k"  
7. 下表访问返回类型。 cQN sL  
  operator[] ]2SI!Ai7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /B3R1kNf|  
  operator<<和operator>> ^C)n$L>C0  
a}yXC<}$  
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。 g=@_Z"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >pL2*O^{9  
q>!L6h5]t  
template < typename Left > i^`9syD  
struct value_return V >-b`e  
  { F'RUel_%  
template < typename T > =3xE:  
  struct result_1 QP@<)`1t9  
  { iI1n2>V3y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /u<nLj1  
} ; *~XA'Vw!  
Kb ;dKQ  
template < typename T1, typename T2 > /7c~nBU  
  struct result_2 $rB3m~c|  
  { )eeN1G`rDE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]jMKC8uz  
} ; dtStTT  
} ; S^I,Iz+`S'  
k`KGB  
"8)z=n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f>jwN@(  
h!@,8y[B  
下面我们来剥离functor中的operator() JtKp(k&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <i?a0  
^Mkk@F&1  
return l(t) op r(t) ;!>Wz9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Xf'=+f2p  
return op l(t) `(y(w-:W1  
return op l(t1, t2) p&p.Q^"ok  
return l(t) op :fcM:w&  
return l(t1, t2) op c,EBF\r8*  
return l(t)[r(t)] \/`?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =JLh?Wx  
x+5k <Xi}  
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: SUCU P<G  
单目: return f(l(t), r(t)); 9Ru;`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uLeRZSC  
双目: return f(l(t)); 5v.DX`"  
return f(l(t1, t2)); sfT+i;p  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,:n| ?7  
+>^7vq-\'  
struct meta_divide ]w).8=I  
  { <z+:j!~  
template < typename T1, typename T2 > Oft arD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y&bM CI6U  
  { Ue:z1p;g  
  return t1 / t2; D |bBu  
} g:ErZ;[  
} ; 6SM:x]`##,  
`NRH9l>B7  
这个工作可以让宏来做: ` m@U!X  
UM%o\BiO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FjfN3#qlg  
template < typename T1, typename T2 > \ 9W7#u}Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j|fd-<ng  
以后可以直接用 t !`Jse>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y7\"[<E`(V  
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 Fqq6^um  
(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。。。) nt1CTWKM8^  
 v9RW5  
*V^ #ga#A  
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 is; XmF*5=  
O>y'Nqz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MhEw _{?  
class unary_op : public Rettype !eR3@%4  
  { S0/usC[r  
    Left l; $P o}  
public : V3N0Og3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cR{>IH4^  
4'pS*v  
template < typename T > :PY tR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .lG5=Th!  
      { [s1pM1x  
      return FuncType::execute(l(t)); Z,7R;,qX  
    } H[Q_hY[>V  
r`\A nT?  
    template < typename T1, typename T2 > 1$lh"fHU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1nhtM  
      { 5~ 'Ie<Y_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *ZSdl 0e  
    } A~ (l{g  
} ; ~i;fDQ&!  
%GEJnJ  
(P|~>k  
同样还可以申明一个binary_op 5r {;CKKz  
"VxWj}+]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,{eU P0]  
class binary_op : public Rettype h&@R| N  
  { |aToUi.Q%  
    Left l; 4\5uY  
Right r; QrG`&QN  
public : gIEl.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f7de'^t9  
zzGYiF ?  
template < typename T > I8Vb-YeS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #_  C  
      { &fP XU*l4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~|Y>:M+0Z  
    } &:B<Q$g#  
B#%; Qc  
    template < typename T1, typename T2 > ._:nw=Y0<}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g&/p*c_  
      { f3*?MXxb16  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K!AAGj`  
    } .3pbuU  
} ; +?D6T!)  
qf)$$qi  
vC;]jJb:  
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 'BMy8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $K~LM8_CKy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oT95^y\9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E N^Uki`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RuW!*LI  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |dE -^"_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >cmE t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #1-xw~_  
下面是修改过的unary_op p\v Mc\  
gieJ}Bv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ft JjY@#  
class unary_op M&Y .;  
  { tCF&OOI4`  
Left l; 0"k |H&  
  [p r"ZQ]  
public : Y]`.InG@  
f2)XP$:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %!Q`e79g8  
>n5:1.g  
template < typename T > xom<P+M!|  
  struct result_1 {1 J&xoV"  
  { _#$9 y1bd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bucR">_p  
} ; 7Ob*Yv=[  
YMpf+kN  
template < typename T1, typename T2 > \6|/RFT  
  struct result_2 ,FQdtNMap  
  {  0IM8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v]:=K-1n  
} ; cX!Pz.C  
YOyX[&oi  
template < typename T1, typename T2 > rPzQ8<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sPAg)6&M  
  { 0Rxe~n1o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H/F+X?t$0  
} q]& .#&h  
[Bb utGvj  
template < typename T > 1MkI0OZE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XhU@W}}  
  { T".]m7!  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mc sTe|X  
} -7>)i  
("7M b{  
} ; }71LLzG`/  
/Poet%XvRx  
(3vHY`9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I XA>`D  
好啦,现在才真正完美了。 (n( fI f  
现在在picker里面就可以这么添加了: z;u> Yz+3  
0CvsvUN@  
template < typename Right > t/i5,le  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C2e.2)y  
  { e= P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "HMP$)d  
} G*[P <<je_  
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。 cRvvzX  
d4[(8} x$/  
Tq<2`*Qs  
3-s}6<0v1  
9W*+SlH@ !  
十. bind 6Q|k7*,B  
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。 $*[{J+t_  
先来分析一下一段例子 dBC bL.!  
\@a$'   
 Rxpn~QQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K2_Qu't0$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mumXUX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VUU]Pu &  
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。 \79X{mcd  
我们来写个简单的。 *2 "6fX[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rk2xKm^w  
对于函数对象类的版本: $ls[|N:y0l  
C@y8.#l  
template < typename Func > AS!6XT  
struct functor_trait 5,"l0nrk  
  { 3{Nbp  
typedef typename Func::result_type result_type; %rQuBi# 1f  
} ; `\>.h  
对于无参数函数的版本: +y+"Fyl  
z~6y+  
template < typename Ret > z1OFcqm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EfLO5$?rm  
  { td2/9|Q  
typedef Ret result_type; @=S}=cl  
} ; R  
对于单参数函数的版本: u?ek|%Ok  
I&c ~8Dw  
template < typename Ret, typename V1 > )-rW&"{U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H14Ic.&  
  { ~Z/ ^c,[:  
typedef Ret result_type; }Y(]6$uS  
} ; $V>98M>j  
对于双参数函数的版本: !H][LXB~H  
^^` Jcd/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  n]W_e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K?x,T8<aW  
  { SM0M%  
typedef Ret result_type; 5`/@N{e  
} ; .@ C{3$,VG  
等等。。。 Rn%N&1 Ef  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ko>&)%))$X  
?VU(Pq*`  
template < typename Func > oj,lz?  
struct func_return FX <b:#  
  { }!#gu3  
template < typename T > W" "*ASi  
  struct result_1 <3PL@orO  
  { @\_x'!R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ` >!n  
} ; {npcPp9  
Gnm4gF!BI  
template < typename T1, typename T2 > iL{M+Ic  
  struct result_2 o;"OSp  
  { >Y 1{rSk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K[\'"HyQ,X  
} ; -u!qrJ*Z  
} ; stl 1Q O(h  
c47")2/yO  
/76 1o\Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +Z2MIC|Ud  
%m5Q"4O  
template < typename Func, typename aPicker > ~\nBjM2  
class binder_1 h5z)Lc^  
  { TfxwVPX  
Func fn; et,GrL)l  
aPicker pk; .UCt|> $  
public : ER2GjZa\z  
V5"CSMe  
template < typename T > s}&bJ"!Z  
  struct result_1 RIM`omM  
  { "yz iXT@V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d &cU*  
} ; SQsSa1  
%,@vWmn  
template < typename T1, typename T2 > x)rlyjFM  
  struct result_2 ? Q@kg  
  { ~cAZB9Fa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XB hb`AG  
} ; @Fv=u  
){s*n=KIO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vqslirC  
<O?y-$~  
template < typename T > u/b7Z`yX}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A \rt6/  
  { <HWS:'1  
  return fn(pk(t)); @4~=CV%j  
} Dq\ Jz~  
template < typename T1, typename T2 > V{-AP=C7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fjo{av~]y  
  { {C`GW}s{4  
  return fn(pk(t1, t2)); :WGtR\tK  
} LL^q1)o  
} ; P=N$qz$U  
$FH18  
r90+,aLM#?  
一目了然不是么? MOn,Db$  
最后实现bind A % Q!^d  
(9\;A*CZ  
6q<YJ.,  
template < typename Func, typename aPicker > yAT^VRbv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w"m+~).U  
  { 14eW4~Mr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); os3 8u!3-  
} CDj~;$[B  
)'4P.>!!aQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rsn.4P=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (w (  
RhI;;Y#@  
十一. phoenix psh^MX)Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  v7  
4PLk  
for_each(v.begin(), v.end(), ,:Jus  
( %\O#&=$E  
do_ $aCd/&  
[ 3H\w2V  
  cout << _1 <<   " , " 3FSqd<t;D  
] g3n'aD@'x  
.while_( -- _1), m8Vdb"0  
cout << var( " \n " ) Y&H}xn  
) 2N#$X'8  
); rj ]F87"  
PupM/?57  
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: !"Yj|Nu6  
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 |!|^ v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !  hd</_#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s1Ok|31|  
Bm$"WbOq*R  
5  *}R$  
template < typename Cond, typename Actor > ^Jp&H\gI.  
class do_while (;x3} ]  
  { <>eOC9;VY  
Cond cd; KT|RF  
Actor act; mpC`Yk  
public : }uHrto3M  
template < typename T > iF5'ygR-Z  
  struct result_1 c:S] R"  
  { 0|xIBg)  
  typedef int result_type; p?[Tm*r  
} ; ( GnuWc\p  
[97:4.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +[@z(N-h  
j| Wv7  
template < typename T > A , CW_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CQ7{1,?2  
  {  %R#L  
  do e:E0"<  
    { 'oNO-)p\#!  
  act(t); DBLk!~IF  
  } *,C(\!b !?  
  while (cd(t)); _$NIp `d  
  return   0 ; q>f<u&  
} (z7vl~D  
} ; rt3qdk5U  
pA.J@,>`}  
>4Y3]6N0.F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rD?L  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2n><RZ/9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =@Dwlze  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I4;A8I  
下面就是产生这个functor的类: *D4hq=  
V6$xcAE"</  
0`.^MC?  
template < typename Actor > ^m#-9-`  
class do_while_actor R_] {2~J+  
  { ' K@|3R  
Actor act; g 6]epp[8  
public : eAUcv`[#p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {^CT} \=>  
UX-&/eScN  
template < typename Cond > nMDxH $O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rWys'uc  
} ; &uP~rEJl+  
CO-_ea U(  
U~{du;\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nKR{ug>I)  
最后,是那个do_ ?oZR.D|SZ  
qbrpP(.  
c,so`I3rI  
class do_while_invoker u$%t)2+$4  
  { U<XSj#&8|  
public : *vgl*k?)  
template < typename Actor > R(.}C)q3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +[\eFj|=  
  { 9[!,c`pw  
  return do_while_actor < Actor > (act); u&G.4QQF  
} 4?N8R$  
} do_; }'r[m5T  
r|4t aV&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j Ja$a [  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nu8Sr]p  
最后来说说怎么处理break和continue =_j vk.  
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。 FYs)M O  
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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