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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }w2Et  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >IA1 \?(  
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, ]1|7V|N6  
rSm#/)4A  
Z:V<P,N  
gw%L M7yQR  
  class filler hst Ge>f[6  
  { 0dI7{o;<|  
public : =^l`c$G<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v |pHbX  
} ; r(_Fr#Qn  
|lu@rN  
d-W*`:Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: kGakdLl  
/q7$"wP  
MBU4Awj  
Ad>@8^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *A")A.R  
JRE\R&>g  
=)N6 R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0 N0< 4b  
BGOS(  
[biz[ fm  
V%C'@m(/SZ  
二. 战前分析 HW'I$ .  
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。 s.KfMJ"u[  
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 ,:V[H8 ?  
=KD[#au6a  
4$ah~E>,t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +>c%I&h}`  
  /* --------------------------------------------- */ l2wu>Ar7.  
vector < int *> vp( 10 ); %rEP.T\i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -$@'@U  
/* --------------------------------------------- */ { Q!Xxe>6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %N\8!aXnf  
/* --------------------------------------------- */ _. EM])b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x8wsx F  
  /* --------------------------------------------- */ 8|+@A1)&4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %j{*`}  
/* --------------------------------------------- */ ,zJ:a>v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [ p(0g;bx  
[<Mls@?  
.R@XstQ  
xf|C{XV@H  
看了之后,我们可以思考一些问题: X]\; f  
1._1, _2是什么? \`-xxhb?e  
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。 vo~Qo;m  
2._1 = 1是在做什么? ?f!&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。 9PaV*S(\TR  
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。 %.fwNS  
&k`lb kq  
'I>geW?{QK  
三. 动工 KR%NgV+}!0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :01B)~^  
5 (q4o`  
y7'9KQ  
KsqS{VVCh  
template < typename T > ItZ*$I1<  
class assignment k? ,/om1  
  { s>{\^T7y  
T value; A+fXt`YNM  
public : tQTjqy{K  
assignment( const T & v) : value(v) {} _~ 2o  
template < typename T2 >  KcpQ[6\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N7)K\)DS!z  
} ; Ac}5,  
2cZgG^  
y6H`FFqK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /7ykmW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :*t5?  
Yq{R*HO  
hdH3Jb_hl(  
_Y)Wi[  
  class holder ~h3~<p#M`  
  { /HdjPxH  
public : [88PCA:  
template < typename T > oS<*\!&D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q+O./1x*,  
  { NuXII-  
  return assignment < T > (t); |!CAxE0d$B  
} . \8"f]~  
} ;  LYyud  
~CHVU3  
M5N #xgR  
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: x X.{(er  
oA;ZDO06r  
  static holder _1; lnK#q .]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N%)q.'M  
E9' 2_e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gN]\#s@[  
而不用手动写一个函数对象。 .d?LRf  
Ue!yK  
!&5*H06  
U&#`5u6'j  
四. 问题分析 !x")uYf  
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。 $KP&#;9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7j88^59  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LG??Q+`l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %8xKBL]J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DHZ`y[&}|N  
s&XL{FE  
五. 问题1:一致性 pm[+xM9PB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2WE01D9O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [$#G|>x  
N*)O_Ki  
struct holder w: mm@8N  
  { oc#hAjB.  
  // AS'+p%(  
  template < typename T > 8is QL  
T &   operator ()( const T & r) const bCiyz+VyJn  
  { *;U<b  
  return (T & )r; 4[)tO-v:Y  
} 7`&6l+S|  
} ; JEF;Q  
x~K79Mya  
这样的话assignment也必须相应改动: l hST%3Ld  
+,j6dYub  
template < typename Left, typename Right > IR8yE`(h  
class assignment 7y_<BCx h  
  { \ _?d?:#RD  
Left l; T1'\!6_5  
Right r; 9TwKd0AT$&  
public : I1I-,~hO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <kWkc|z BY  
template < typename T2 > "=V!-+*@G@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `>OKV;~{z  
} ; A2 $05a$%  
<j3|Mh_(I  
同时,holder的operator=也需要改动: eHR]qy 0_X  
A4rkwM  
template < typename T > u'T-}95 V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gdq6jz  
  { }_('3C,Ba  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &(e5*Q  
} cwzgIm+  
C>SO d]  
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。 ^'fgQyj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A 6 `a  
cIcu=U  
return l(rhs) = r; {|B[[W\TN  
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。 O0 $V+fE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T\bpeky~  
2'-84  
template < typename Tp > |sEuhP\A3  
class constant_t Ijk hV  
  { 12;YxW>[  
  const Tp t; )uMv]  
public : d8U<V<H<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @4]{ZUV  
template < typename T > ~O]{m,)n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mkrVeBp  
  { 7 p1B"%  
  return t; z7+>G/o  
} 0Ue~dVrM(?  
} ; N Hn #c3o  
_dmG#_1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 96P&+  
下面就可以修改holder的operator=了 2+Oz$9`.  
9hh~u -8L  
template < typename T > n{&;@mgI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tU *`X(;  
  { b=U3&CV9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p#_ 5w  
} GLX{EG9Z  
EVC]B}  
同时也要修改assignment的operator() ayQeT  
drk BW}_  
template < typename T2 > Od:-fw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^P*-bV4  
现在代码看起来就很一致了。 ~>P(nI  
6As%<g=  
六. 问题2:链式操作 Dwr 9}Z-]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3s67)n  
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。 c?REDj2  
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。 B*w]yL(  
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。 X8-x$07)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?~(#~3x  
@|bJMi  
template < typename T > mx UyD[|  
struct result_1 s`0IyQXVU  
  { 3:xKq4?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HFlExa u  
} ;  sFnR;  
#9F>21UU  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E31Yk D.A  
7#NHPn  
template < typename T > 9v?@2sOoE  
struct   ref !2^~ar{2  
  { WuFBt=%  
typedef T & reference; TdT`V f  
} ; =LKM)d=1  
template < typename T > E|+<m!  
struct   ref < T &> %g{)K)$,ui  
  { {cb<9Fii  
typedef T & reference; ;r&Z?B$  
} ; s9OW.i]zX  
M_ >kefr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >/lB%<$/  
*'-t_F';  
template < typename T > >,h{`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #TO^x&3@  
  { .N@+Ms3  
  return l(t) = r(t); /y6f~F  
} cza_LO(  
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。 2eA.04F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3D1y^I  
D.|r [c  
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 A*A/30o|R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3vjOfr`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xUCq%r_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $mE3 FJP>  
最后的布局是: *?]<=IV?  
                Add c b&Yf1  
              /   \ /&_q"y9  
            Divide   5 BG= J8  
            /   \ 9I;~P &  
          _1     3 wf &Jd:)4t  
似乎一切都解决了?不。 ';My"/ Z-  
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。 +6 =lN[b  
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。 mfS}+_ C  
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: eU,F YJt9  
CV_M |  
template < typename Right >  OK8Ho"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cofdDHXfQI  
Right & rt) const NO@`*:.^Y  
  { tf|;'Nc6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t|h c`|  
} Zq<j}vVJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0a^bAEP  
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。 |WEl5bNc3  
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。 X!mJUDzh]  
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。 u[Si=)`VPk  
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。 `JpFqZ'58  
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? 6vR6=@(`>  
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: }qhYHC  
-aS@y.z  
template < class Action > QB!_z4UJ_;  
class picker : public Action 3\ ,t_6}  
  { x[Hx.G}5+  
public : peT91b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t[|t0y8  
  // all the operator overloaded DR:DXJc  
} ; B RskxyL&,  
;1 {=t!z=  
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。 UnP<`z#  
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: }+G5i_a  
~ {yy{  
template < typename Right > ]Y!Fz<-;P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %7P]:G+Y\  
  { .P/0 `A{&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ui"{0%  
} $I>]61l%  
$/tj<++W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5pe)CjE:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1"75+Q>D  
WFFQxd|Z  
template < typename T >   struct picker_maker O-K*->5S  
  { qsbV)c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PREGQ0  
} ; dE_"|,:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )h&@}#A09  
  { (d D7"zQ  
typedef picker < T > result; .%e>>U>F  
} ; ~<9e }J  
}r,xx{.u7  
下面总的结构就有了: bhIShk[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 g?Nk-cg  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #asi%&3pP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <tZZ]Y]  
至此链式操作完美实现。 eOF *|9  
=b>TFB=*N  
qHdUnW  
七. 问题3 , QWus"5H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W 02z}"#  
v<g=uEpN  
template < typename T1, typename T2 > l~f3J$OkJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4g8o~JI:v  
  { ~%g,Uypi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,d38TN  
} zIu/!aw  
* jWh4F,  
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: f$kbb 6juL  
G'#u!<(^h  
template < typename T1, typename T2 > fRLA;1va  
struct result_2 =xRD %Z  
  { xH{-UQ3R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +~aIT=i3  
} ; f^lcw  
rTR"\u7&H  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? KCw  
这个差事就留给了holder自己。 jX8)Ov5Mv  
    0m4M@94  
OG?7( UJ  
template < int Order > +h+ 7Q'k  
class holder; tP*Kt'4W  
template <> M!Ao!D[  
class holder < 1 > 0#eb] c   
  { OUF%DMl4  
public : gj @9(dk%  
template < typename T > cnQ2/ZZp~  
  struct result_1 3~Fag1Hp  
  { .Y]0gi8z  
  typedef T & result; UE"v+GH  
} ; ksOsJ~3)  
template < typename T1, typename T2 > qve'Gm)  
  struct result_2 La9}JvQoX  
  { [BJzZ>cY  
  typedef T1 & result; y$]<m+1  
} ; /7Pqy2sgE  
template < typename T > xatq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lGWz  
  { U'(zKqC   
  return (T & )r; 9t)Hi qj  
} *8?2+ )5"  
template < typename T1, typename T2 > L@s6u +uu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w)zJ $l  
  { em3+V  
  return (T1 & )r1; Y * rujn{  
} JN+7o h]u  
} ; p<L{e~{!7f  
MQx1|>rG  
template <> gMF6f%  
class holder < 2 > 7:pc%Ksq  
  { sBa:|(Y.  
public : d wG!]j>:_  
template < typename T > YSt*uOZK  
  struct result_1 r|4D.O]  
  { 'q$Y m0nL  
  typedef T & result; .#SgU<Wq  
} ; 1~K'r&  
template < typename T1, typename T2 > J QnaXjW2  
  struct result_2 O{~Xp!QQt  
  { G>0d^bx;E  
  typedef T2 & result; \|QB;7u  
} ;  d9k`  
template < typename T > v9Ii8{ca|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pMHl<HH  
  { \zg R]|  
  return (T & )r; eg}g} a  
} Z+y'w#MZL  
template < typename T1, typename T2 > xCXsyZ2h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tyW}=xs  
  { uuwJ-  
  return (T2 & )r2; c( U,FUS  
} !"qT2<A  
} ; [niFJI sc  
R3_OCM_*  
[.xY>\e  
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> >。 QR"+fzOL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9G SpDc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3\j`g  
4Xa] yA =  
return l(i, j) = r(i, j); :FS5BT$=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?<3 d Fb  
^`id/  
  return ( int & )i; "kFH*I+v  
  return ( int & )j; r1-MO`6  
最后执行i = j; 6}I X{nQI  
可见,参数被正确的选择了。 EniV-Uj\D  
H i8V=+  
<#?dPDMG.*  
Ya\:C]   
dGOFSH  
八. 中期总结 tmS2%1o  
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: 5Z; 5?\g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j]kgdAq>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Bc }o3oc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [T =>QS@g  
NN'pBU R  
|\uj(|  
l3F$5n  
>YWK"~|i~  
)4B`U(%M~  
九. 简化 zX*5yNd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _`;KmD&5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `dV2\^*A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ot-P J i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~%=%5}  
  +-*/&|^等 W[Q<# Ju  
2. 返回引用。 &Hp*A^M  
  =,各种复合赋值等 (c)/&~aE  
3. 返回固定类型。 o5&b'WUJ=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V? tH/P  
4. 原样返回。 .tG3g:  
  operator, ,hI$nF0}p  
5. 返回解引用的类型。 vFdI?(c-  
  operator*(单目) V':A!  
6. 返回地址。 3GE;:;8B  
  operator&(单目) eEVB   
7. 下表访问返回类型。 sS ?A<D  
  operator[] d)!'5Zr M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p1d%&e  
  operator<<和operator>> SJP3mq/^K  
%<DdX*Qp  
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。 }FS_"0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D8,8j;  
V;SV0~&  
template < typename Left > [XI:Yf  
struct value_return bi+M28m  
  { aQL0Sj:,  
template < typename T > :$K=LV#Iru  
  struct result_1 lq_UCCnv5  
  { C=o-3w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pd&KAu|<`  
} ; )-5eIy  
)-[$m%  
template < typename T1, typename T2 > WZ6{9/%:  
  struct result_2 SS%Bde&<{  
  { [Lje?M* r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L:Rg3eo  
} ; Nm&'&L%Ch  
} ; R7(XDX=[ s  
&PV%=/ -J  
 N#9N ^#1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a+lNXlh=  
;yN Y/  
下面我们来剥离functor中的operator() |%5Aku0`s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ({Md({|  
\jk* Nm8;  
return l(t) op r(t) _ s}aF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NbU4|O i  
return op l(t) t^MTR6y+8  
return op l(t1, t2) &aIFtlC  
return l(t) op } G{"Mp4  
return l(t1, t2) op Rq+7&%dy  
return l(t)[r(t)] BV@q@C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W*S4gPGM  
5TpvJ1G  
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: ,^e2ma|z  
单目: return f(l(t), r(t)); b(|&e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :F"IOPfU5[  
双目: return f(l(t)); <& PU%^Ha  
return f(l(t1, t2)); sS{Co8EJn  
下面就是f的实现,以operator/为例 am? k  
 tM\BO0  
struct meta_divide =PA?6Bm  
  { w?u3e+  
template < typename T1, typename T2 > jG&HPVr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !l#aq\:}~e  
  { i?pd|J  
  return t1 / t2; OHAU@*[lM  
} (=u!E+N  
} ; bnkZWw'9  
* FEJ5x  
这个工作可以让宏来做: FXT^r3  
*ilVkV"U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q)?!]|pZ  
template < typename T1, typename T2 > \ ~ :{mKc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H0OO +MCe  
以后可以直接用 1ED7 .#g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IfB .2e`  
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 Z}0{FwW"4  
(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。。。) hC"'cUrcN  
bR~Xog  
TDk[,4  
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 8 0nu^ _  
Zl9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d`V.i6u  
class unary_op : public Rettype cz/ E  
  { Q{S{|.w-  
    Left l;  $L uU  
public : xPm{'J+b~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }XUI1H]jk  
e^@ZN9qQ  
template < typename T > s% R,]q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M1/(Xla3  
      { 'C7R* P  
      return FuncType::execute(l(t)); aO}hE 2]  
    } xC9?rLUZ  
O{ 3X`xAf  
    template < typename T1, typename T2 > ]Kjt@F";  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8dx 7@y?z  
      { b/oNQQM#Dk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^zT=qB l  
    } dKEy6C"@  
} ; w2b(,w  
(5Q<xJ  
RgH 6l2  
同样还可以申明一个binary_op -a|b.p  
ua=7YG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V!. Y M)B  
class binary_op : public Rettype onmkg}&_  
  { E71H=C 4  
    Left l; @^ta)Ev  
Right r; $A5O>  
public : _VgFuU$h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o@PvA1  
!!ZGNZ_  
template < typename T > a"Iu!$&N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oVP,a r0G  
      { T[e+iv<8j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sF :pwI5^  
    } g2?W@/pa  
k t!@}QP  
    template < typename T1, typename T2 > I _Lm[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :/SGB3gb1t  
      { xv147"w'v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p)Q5fh0-  
    } )Z4iM;4]  
} ; _&gO>G,uy  
wpN [0^M-0  
zobFUFx  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P}Mu|AEG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cr0/.Zv)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Vr& GsT  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >mvE[iXRG?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .%J<zqk-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v0\M$@N[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E*T6kp^b  
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) 9-{.WZ  
下面是修改过的unary_op Bkn]80W  
v0&DD&mp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :0%[u(  
class unary_op dj] O  
  { ^Ar1V!PFk  
Left l; D` cy.},L  
  5IzCQqOPgX  
public : T,/<'cl"  
!W&|kvT^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U74L:&y LI  
9_svtO]P  
template < typename T > <x<qO=lq  
  struct result_1 vnbY^ASdw  
  { t6e6v=.Pg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y/m-EL  
} ; )iIsnM  
t vW0 W  
template < typename T1, typename T2 > \jZmu  
  struct result_2 p[|V7K'Z  
  { >#S}J LZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  %>zG;4  
} ; A$\/D2S7!  
e :ub]1I=  
template < typename T1, typename T2 > 1=>b\"P#E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k'F*uS  
  { DN*M-o9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M`=\ijUwN  
} Fm&f  
'>bn94$  
template < typename T > F|VHr@%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i 28TH Jh  
  { K",Xe>  
  return OpClass::execute(lt(t)); v'`qn  
} !p36OEx  
X H!n{Of  
} ; d{WOO)j  
.}!.: |  
3h o'\Ysu/  
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 +Swl$ab  
好啦,现在才真正完美了。 F2(^O Fh  
现在在picker里面就可以这么添加了: cF9ZnT.  
Mz) r'  
template < typename Right > 06pY10<>X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VyIJ)F.c  
  { K-.%1d@$y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q0 ezeo  
} 0iMfyW:  
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。 C^]UK  
PK{FQ3b2{  
)P+<=8@a  
]d|M@v~c4  
R5},E  
十. bind O#8lJ%?  
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。 X,8Zn06M  
先来分析一下一段例子 Y!(w.G  
7oL:C  
(o\D=!a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1]8Hpd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b'/:e#F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #~|esr/wf  
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。 Mac:E__G  
我们来写个简单的。 `09[25?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p NQ@aJ  
对于函数对象类的版本: &=Y%4 vq  
5Tidb$L;Du  
template < typename Func > fo9V&NE  
struct functor_trait `J{{E,y @  
  { |`I9K#w3  
typedef typename Func::result_type result_type; }U%E-:  
} ; `B3YP1  
对于无参数函数的版本: o/RGzPR  
^#w9!I{4.  
template < typename Ret > S!R (ae^}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `X =[ m>  
  { s9u7zqCF  
typedef Ret result_type; (r<F@)J  
} ; & )-fC  
对于单参数函数的版本: G" (ck4  
*li5/=UC5*  
template < typename Ret, typename V1 > +&1#ob"6lq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -)ri,v{:c  
  { .b2%n;_>.  
typedef Ret result_type; 'Ze& LQ  
} ; bg|=)sw4  
对于双参数函数的版本: \w$e|[~  
${t$:0R,h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]jmZ5h#[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,mD$h?g  
  { PDh!B _+  
typedef Ret result_type; 2:[G4  
} ; Sc]h^B^7  
等等。。。 @Js@\)P79  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FT gt$I  
 )Z:maz  
template < typename Func > OtT*)8*c  
struct func_return aMgg[g9>t  
  { eQ#"-i  
template < typename T > R~d Wblv  
  struct result_1 6k1_dRu  
  { $yFR{_]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > 3l3  
} ; K}LF ${bS  
. Eb=KG  
template < typename T1, typename T2 > cgQ2Wo7tCq  
  struct result_2 V4gvKWc  
  { qyBo|AQ5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; * ^\u%Ir"  
} ; m?1AgsBR  
} ; )Z`OkkabnD  
O;#0Yg  
"[ >ql1t{b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v)!^%D  
H]0(GLvH  
template < typename Func, typename aPicker >  ixF  
class binder_1 0n)UvJ  
  { 6"bdbV=t  
Func fn; Hg[AulNna  
aPicker pk; ~</H>Jd  
public : <QK2Wc_}-"  
4e|(= W`  
template < typename T > w 1O)  
  struct result_1 yjChnp Cc  
  { zhACNz4tJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7(zY:9|(  
} ; SciEHI#  
]=5D98B  
template < typename T1, typename T2 > ~uO9>(?D  
  struct result_2 m\|ie8  
  { RLF]Wa,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; be&,V_F  
} ; $K~ t'wr  
uo^tND4a;j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !ma'*X  
O#b%&s"o  
template < typename T > `vrLFPdO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #_fL[j&  
  { ,09d"7`X  
  return fn(pk(t)); TSP#.QY  
} |?uUw$oh  
template < typename T1, typename T2 > X>rv{@KbL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {(`xA,El  
  { '.tg\]|  
  return fn(pk(t1, t2)); H?'t>JX  
} U\tujK1  
} ; nnnq6Z}  
d-$/C| J  
->U9u lTC  
一目了然不是么? :]IY w!_-p  
最后实现bind K2pW|@~U  
!bIhw}^C*  
!W45X}/o  
template < typename Func, typename aPicker > l0{R`G,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k /lDE  
  { UxVxnJ_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4VfZw\^  
} 25jgM!QBXF  
X\LiV{c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 | D,->k  
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。 \MFjb IL  
1mz72K  
十一. phoenix By}>h6`[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BjCg!6`XF  
x]jJ  
for_each(v.begin(), v.end(), X/`M'8v.%  
( nfjwWDH  
do_ ;_= +h,n  
[ G8!* &vR/  
  cout << _1 <<   " , " c7(Lk"G8  
] YST{ h{  
.while_( -- _1), yixAG^<  
cout << var( " \n " ) $2gZpO|  
) nJ~5ICyd  
); T0P_&E@X  
f^kH[C  
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: R8<P}mv  
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 "94qBGf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %13V@'e9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :B]yreg  
*4|]=yPU  
@t?uhT*Z=  
template < typename Cond, typename Actor > O0 ,=@nw8.  
class do_while |4|j5<5  
  { I Z{DR  
Cond cd; VRa>bS  
Actor act; |jE0H!j  
public : 8P3"$2q  
template < typename T > 5]yby"Z?}  
  struct result_1 whvvc2  
  { eUE(vn#  
  typedef int result_type; '?MT " G  
} ; $^j#z^7  
z1 P=P%F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rRzc"W}K+  
C;NG#4;'  
template < typename T > ?hS&OtW   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6E@qZvQ  
  { &a bR}J[  
  do }IGoPCV|  
    { VgyY7INx9  
  act(t); <m X EX`?  
  } x l4A<  
  while (cd(t)); Pmj%QhOYE  
  return   0 ; +1=]93gP  
} 2Bg0 M  
} ; Y ]6kA5  
eT6T@C](  
FA3YiX(-e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !omf>CW;ud  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0JM`*f%n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 H$={i$*,Y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M"Q{lR  
下面就是产生这个functor的类: 7S]<?>*  
1'"TO5  
_[t:Vme}v  
template < typename Actor > 7@uhw">mX  
class do_while_actor ?,0 a#lG  
  { *$yU|,  
Actor act; @UCr`>  
public : $Cx?%X^b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gj H$!P=.  
Js}1_K  
template < typename Cond > ni`uO<\U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {ZIEIXWb2  
} ; >#~>!cv6D  
J_rb3  
I$HO[Z!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g?i0WS  
最后,是那个do_ @K=C`N_22  
GZWU=TC2{2  
GW;O35 m  
class do_while_invoker :ExCGS[  
  { NY3.?@Z  
public : "1HKD  
template < typename Actor > 9qvKg`YSh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r: -,qy  
  { % "CF-K@th  
  return do_while_actor < Actor > (act); f'?FYBL  
} yHYK,3/C,  
} do_; ,,HoD~]rd  
&-zW1wf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L| K8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OD;F{Hc  
最后来说说怎么处理break和continue {DWL 5V#M  
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。 [Lal_}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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