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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P9)E1]Dc$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P,x'1 `k~  
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, Zr0bVe+h  
@hlT7C)xK  
UN <s1  
=rA"|=  
  class filler G6C#M-S  
  { E|t. 3  
public : ze<Lc/;X~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K85;7R5  
} ; ccc*"_45#  
(5s$vcK  
ieN}Ajl2  
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: 8IYn9<L  
Q`"gKBN1  
QkXnXu  
9Ij=~p]p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %T hY6y(  
]xlV;m  
4!pMZ<$3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }Km+5'G'U  
cnQ;6LtFTz  
c/Fy1Lv\  
l,n0=Ew  
二. 战前分析 jP?YV  
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。 T5; zgr  
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 )~ {T  
QxRT%;'Zh]  
\Kp!G1?_AY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lWr{v\L'  
  /* --------------------------------------------- */ $TON`+lB  
vector < int *> vp( 10 ); [Bn C_^[W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UQ;ymTqdc  
/* --------------------------------------------- */ ,m| :U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zo,`Vibx<  
/* --------------------------------------------- */ WoVPp*zlX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M ABrf`<b  
  /* --------------------------------------------- */ eI8rnp( Ia  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DQ '=$z  
/* --------------------------------------------- */ '- >%b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _g|zDi^  
WaY_{)x  
yrp5\k*{y  
hk =nXv2M  
看了之后,我们可以思考一些问题: F)ak5  
1._1, _2是什么? _MF:?p,l  
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。 J<g$hk  
2._1 = 1是在做什么? &cDLSnR  
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。  `mar-r_m  
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。  pFfd6P  
f tS^|%p  
]JQ7x[  
三. 动工 {BkTJQ)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $#3O:aW  
td*1  
oy8L{8?  
Y>Oh]?  
template < typename T > bC_qoI<  
class assignment ,$"*X-1  
  {  !t.  
T value; /.54r/FN')  
public : ZY_aE  
assignment( const T & v) : value(v) {} F E`4%X  
template < typename T2 > v2OK/W,0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V}?*kx~T2C  
} ; +m|S7yr'  
^|u7+b'|t  
8|Wu8z--  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d']CBoK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <>=A6  
}e/#dMEi  
v5 |XyN"  
 F#0y0|  
  class holder m2%OX"#e  
  { B|\pzWD%  
public : 1r!o,0!d-'  
template < typename T > M]FA y"E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6Z09)}tZb  
  { :%_*C09  
  return assignment < T > (t); (u/-ud1p  
} <ttrd%VW  
} ; 'CF?pxNQ l  
$<;!F=%8  
YkOl@l$D  
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: ]H ze  
Sz!mn  
  static holder _1; S&yKi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .b.p yVk  
`^:>sU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r#8t @W  
而不用手动写一个函数对象。 1 u[a713O  
1L~y!il  
%pikt7,Z~  
(8JL/S;Z$  
四. 问题分析 Lek!5Ug  
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。 7D5[ L  
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。 2O|jVGap5x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f*Z8C9)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OTgctw1s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UY(pKe>  
8C,}nh  
五. 问题1:一致性 y7f,]<%e_  
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?| c(@(j8@S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _wp>AJ r  
@ Sq =q=S  
struct holder prIPPeMdz  
  { a ~  
  // !?AgAsSmc  
  template < typename T > U?@ s`.  
T &   operator ()( const T & r) const Ff eX;pi  
  { D8OW|wVE  
  return (T & )r; 71S~*"O0f  
} <0EVq8h  
} ; *5e"suS2  
~__r- z  
这样的话assignment也必须相应改动: cDkq@H:   
<\44%M"iC-  
template < typename Left, typename Right > V(lxkEu/Fj  
class assignment 3^jkd)xw  
  { [9<c;&$LU  
Left l; JWh5gOXd  
Right r; +#;t.&\80N  
public : Z=[qaJ{]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r$8(Q'  
template < typename T2 > V4["+Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n]3Lqe;  
} ; g-C)y 06  
f9%M:cl  
同时,holder的operator=也需要改动: !t;B.[U *  
#<$pl]>}t  
template < typename T > +.czj,Sq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /8cfdP Ba  
  { GbXa=* <-<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l:@`.'-=  
} 0: 1[F!]'b  
S17iYjy#8T  
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。 E;o "^[we  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K/flg|uZ/V  
-XJXl}M.  
return l(rhs) = r; a< E\9DL  
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。 GLBzlZ?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {uCX F~v  
Eo) #t{{  
template < typename Tp > > w-fsL  
class constant_t GJr1[  
  { JEL.*[/  
  const Tp t; 6_=t~9sY  
public : %&iY5A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ["u:_2!4P  
template < typename T > j}`XF?2D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <rKfL`8p  
  { +|w%}/N  
  return t; m=4hi(g  
} WC7ltw2  
} ; ML!>tCT  
6)]zt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t/vw%|AS  
下面就可以修改holder的operator=了 %ij,xN  
sZDxTP+  
template < typename T > VF bso3q<j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2(i@\dZCb<  
  { h,fC-+H5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (teK0s;t5k  
} mS9ITe M  
 Z,"f2UJ  
同时也要修改assignment的operator() i)1013b  
-V F*h.'  
template < typename T2 > W#bOx0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N51e.;  
现在代码看起来就很一致了。 xf7_|l  
nB9(y4  
六. 问题2:链式操作  WJ&a9]&C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AxAbU7m  
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。 %E"dha JY  
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。 y5/LH~&Ov  
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。 Hp(wR'(g&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ">M:6\B  
bH Nf>  
template < typename T > 5OM*NT t  
struct result_1 '89nyx&W  
  { V|hr9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -Q MO*PY  
} ; GlOSCJZ  
KBg5 _+l  
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: QFg{.F?3q>  
~7$jW[i  
template < typename T > 4> NmJrh  
struct   ref oXgi#(y  
  { ([ODmZHv  
typedef T & reference; h|{DIG3  
} ; CeINODcT  
template < typename T > o:c:hSV  
struct   ref < T &> MC~<jJ,  
  { \"| 7o8  
typedef T & reference; vUR@P  -  
} ; wv.HPmq  
TMG|"|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8D&yFal  
(7A-cC  
template < typename T > d",VOhW7)S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DEQ7u`6  
  { *%n(t+'q  
  return l(t) = r(t); /4YxB,  
} H{,qw%.|KA  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^US ol/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >*h3u7t  
fA"9eUu  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^u+#x2$Mg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pC/13|I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mO0}Go8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .YlhK=d4  
最后的布局是:  _W  
                Add oqa8v6yG'  
              /   \ 0]Qk*u<  
            Divide   5 y7T<Auue`  
            /   \ V|vXxWm/  
          _1     3 'j$n;3  
似乎一切都解决了?不。 V)Ze> Pp  
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。 )W^$7 Em  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^D?{[LBc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 62 9g_P)  
(b"kN(  
template < typename Right > =3EE-%eF!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?#lHQT  
Right & rt) const xs^wRE_  
  { <"@5. f1"Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G<>h>c1>z  
} I#:Dk?"O2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S#b)RpY  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 sf Zb$T J  
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。 >^GAfvW  
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。 "V <WC"  
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。  NArr2o2  
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? W.^R/s8O%5  
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: eL1)_M;{  
w^^8*b<  
template < class Action > srryVqgS  
class picker : public Action : U,-v  
  { $ qTv2)W1{  
public : jP\5bg-}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hg-M>|s7  
  // all the operator overloaded OU[ FiW-E  
} ; |& _(I  
 tPChVnB  
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。 P-\65]`C  
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: @}io K=A  
b!T-{Ns6  
template < typename Right > I.- I4F)D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S{nBQB<  
  { Qov*xRO6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;{1  ws  
} %(B6eiA  
;umbld0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4ah5}9{g  
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。 vRLWs`1j  
5s:g(gy3BR  
template < typename T >   struct picker_maker -Yg?@yt  
  { =kb/4eRg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]<k+a-Tt  
} ; h* V~.H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4U*CfdZZ  
  { ) ):w`^6  
typedef picker < T > result; ({mlA`d]  
} ; NY/-9W5T4  
NBD1k;  
下面总的结构就有了: p7Z/%~0v:  
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。 5z Pn-1uW  
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。 Q6r7UM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >/'/^h  
至此链式操作完美实现。 ]3d5kf  
iCy$ rC  
~H:.&'E  
七. 问题3 W)Mc$`nX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?ajVf./Ja  
\{54mM~  
template < typename T1, typename T2 > u@T,8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EMf"rGXu(  
  { w0 1u~"E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (^$SM uC  
} @@& ? ,3  
{-51rAyi  
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: $AHdjQ[;6-  
}CvhLjo  
template < typename T1, typename T2 > ~:N 1[  
struct result_2 $s,(-C   
  { m}]\^$d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~b})=7n.  
} ; ztC>*SX  
\R,8xID_t  
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? )Pv B^n  
这个差事就留给了holder自己。 _.xicov  
    ,f$ftn\~j/  
r[P+F  
template < int Order > }LryRcrD-n  
class holder; vP^V3  
template <> R(IYb%L  
class holder < 1 > [s F/sa 3  
  { Hd{@e6S  
public : *z__$!LR  
template < typename T > O5ZR{f&  
  struct result_1  q{pa _  
  { ldr~=<hsZ  
  typedef T & result; G"U^ ]$(+K  
} ; W_[ tdqey  
template < typename T1, typename T2 > qcoTt~\  
  struct result_2 ;rC< C  
  { $ spk.j  
  typedef T1 & result; Wux[h8G  
} ; uE'Kk8  
template < typename T > C /w]B[H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *#j_nNM4  
  { -EG=}uT['b  
  return (T & )r; :_kZkWD5  
} bdHHOpXM  
template < typename T1, typename T2 > Q@/Z~xw"'I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8>[o. xV  
  { >njX=r.  
  return (T1 & )r1; y>]Yq-  
} BO'7c1FU  
} ; 2{4f>,][  
3zzl|+# 6  
template <> U3|9a8^H  
class holder < 2 > t>eeOWk3  
  { Tb!jIe  
public : Rg 5kFeS  
template < typename T > #pk  
  struct result_1 @k\npFKQm  
  { U&gI_z[  
  typedef T & result; )F4BVPI  
} ; Y, {pG]B$w  
template < typename T1, typename T2 > [p_<`gU?  
  struct result_2 GxA[N  
  { QFIYnxY9  
  typedef T2 & result; 6b\JD.r*{  
} ; 4oN*J +"=+  
template < typename T >  RAF do  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c1 Hp  
  { 2!GyQ@&[W  
  return (T & )r; R,m|+[sl  
} ]p8<Vluv  
template < typename T1, typename T2 > 41I2t(H @z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $8>II0C.  
  { wS+j^ ;"  
  return (T2 & )r2; 0}WDB_L  
} 7|(o=+Bt  
} ; fzzk#jU  
13f 'zx(AO  
Uac.8wQh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?4#wVzuzA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \12y,fOJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v>sjS3  
=*KY)X  
return l(i, j) = r(i, j); &p5^Cjy L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w6|l ~.$=  
Jn"ya^~  
  return ( int & )i; ^IO\J{U{"x  
  return ( int & )j; EC7)M}H  
最后执行i = j; kn}bb*eZ  
可见,参数被正确的选择了。 f s2}a  
\  `|  
6`Diz_(  
QUWx\hqE  
{gI%-  
八. 中期总结 $j/#IzD1D  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: jz,Gj}3;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pp`[E/ qj4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CB`GiH/j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :]9CdkaU  
r;GAQH}j_  
#&ayWef  
pV/5w<_x?  
`IJTO_  
6yd?xeD  
九. 简化 cRP!O|I`]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ow*^z78M{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Qb'Q4@.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +.McC$!s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0Z jE(3i  
  +-*/&|^等 H6<3'P  
2. 返回引用。 15R:m:T  
  =,各种复合赋值等 [FeN(8hGS  
3. 返回固定类型。 *|6*jU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x$.0 :jP/s  
4. 原样返回。 oW3Uyj  
  operator, IgPU^?sp  
5. 返回解引用的类型。 B]:?4Ov  
  operator*(单目) 7E;`1lh7  
6. 返回地址。 vGchKN~_  
  operator&(单目) lf_q6y  
7. 下表访问返回类型。 C;oO=R3r  
  operator[] e(vnnv?R{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yZ,S$tSR  
  operator<<和operator>> {VKP&{~O  
ksF4m_E>YB  
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。 rAS2qt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >w#&fd  
%FLe@.Ep{D  
template < typename Left > ()zn8_z  
struct value_return duoM >B>8]  
  { !r4B1fX  
template < typename T > =4K:l}}  
  struct result_1 kg^5D3!2{Q  
  { ]P)2Q!X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QG5)mIJ  
} ; JY$+<`XM  
8$38>cGY^  
template < typename T1, typename T2 > L[MAc](me-  
  struct result_2 1aoKf F(  
  { x/IAc6H~_8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C^*}*hYk$  
} ; c!]yT0v&s  
} ; g|5cO3m0'  
/`g~lww2O  
}U qL2KXi4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2C#b-Y 1~N  
Su*Pd;  
下面我们来剥离functor中的operator() G4G<Ow)`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L6J.^tpO  
t LM/STb6  
return l(t) op r(t) ET\rd5Po  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jV(b?r)eT{  
return op l(t) D{M& >.  
return op l(t1, t2) (VBO1f  
return l(t) op a#m T@l\  
return l(t1, t2) op '-_tF3x  
return l(t)[r(t)] DiSU\?N2'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |j}%"wOh  
pPJE.[)V/  
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: nk2H^RM^  
单目: return f(l(t), r(t)); q5~"8]Dls  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @Op7OFY%  
双目: return f(l(t)); QPKY9.Rvv  
return f(l(t1, t2)); *OHaqe(*  
下面就是f的实现,以operator/为例 u >[hLXuB  
'[Bok=$B)  
struct meta_divide h&x;#.SYK  
  { VF g"AJf  
template < typename T1, typename T2 > 3<}r+,j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |]]Rp  
  { 6{H@VF<QY!  
  return t1 / t2; MsP`w3b  
} S&MF; E6  
} ; ?F9c6$|  
Z=^~]Mfa  
这个工作可以让宏来做: EgTj   
b;"Z`/h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wa$Q8/  
template < typename T1, typename T2 > \ Sb?HRoe_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'y|p)r"  
以后可以直接用 !XT2'6nu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XT{ukEvDR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bkIQ?cl<at  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N9=?IFEe]  
PF0AU T  
nI,-ftMD-|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XF`?5G~~#  
>!% +)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~!"z`&  
class unary_op : public Rettype Wn5xX5H C  
  { s\q m  
    Left l; Og2G0sWRf  
public : }nMp.7b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j9*5Kj  
~[:Cl  
template < typename T > "T~A*a^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0t -=*7w%  
      { #* Iyvx  
      return FuncType::execute(l(t)); )J1xO^tE  
    } 0> U7]wZKc  
ShJBOaE; -  
    template < typename T1, typename T2 > J@o$V- KK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A<[BR*n  
      { 5XinZ~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >44,Dp]  
    } 8WLBq-]G  
} ; 3W55 m@w  
a+P^?N  
M`,`2I A  
同样还可以申明一个binary_op Pk )H(,  
Kk6i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uex([;y  
class binary_op : public Rettype .CEl{fofj  
  { k .W1bF9n6  
    Left l; II{"6YI>  
Right r; C |P(,Xp  
public : \'>d.'d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7-4S'rq+  
*iXaQuT  
template < typename T > DUvF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SAokW,  
      { SH;:bLk_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V~S(cO[vj  
    } D9higsN  
 Z6_fI  
    template < typename T1, typename T2 > 9lc{{)m2)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gr !@ih^  
      { %VwkYAgA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6:AZZF1  
    } {hBnEj^@  
} ; <4jqF 4 W  
W|V9:A  
Io]KlR@!T  
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 qw}. QwPT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !]=S A &  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ONm-zRx|  
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。 6U%F mE@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >JT^[i8[  
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。。。 QI6=[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %)P)Xb  
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) ;!pJ %p0Sc  
下面是修改过的unary_op uX~YDy  
l#rr--];  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Fqg*H1I[  
class unary_op (?#"S67  
  { N.q0D5 :  
Left l; k1Sr7|  
  {1[f9uPS  
public : ant#bDb/  
d%Nx/DS)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i} ?\K>BWq  
lcEUK  
template < typename T > 7 MG<!U  
  struct result_1 FUs57 V  
  { PQ(/1v   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t^8|t(Lq  
} ; "hLm wz|a  
~otV'=/my  
template < typename T1, typename T2 > `2@f=$B  
  struct result_2 Nuc2CB)J  
  { UOkVU*{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +p0Y*.  
} ; W>J1JaO  
osI0m7ws:  
template < typename T1, typename T2 > QHw{@*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bipA{VU  
  { x(y=.4Yf+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TZw['o  
} lCJ/@)  
A4f;ftB  
template < typename T > gv/yfiA?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s+&iH  
  { vze|*dKS  
  return OpClass::execute(lt(t)); qWb8"  
} {|R +|ow  
YbP}d&L  
} ; 8o[+>W  
hpz DQ6-Y  
2 D!$x+|  
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 Vl0Y'@{  
好啦,现在才真正完美了。 e)A{ {wD/  
现在在picker里面就可以这么添加了: s5u  
Ct386j><  
template < typename Right > 884-\M"h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ms/Q-  
  { 2GJp`2(%dA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AqjEz+TVt  
} s Vg89I&  
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。 vz`r !xj)  
@S?D}myD  
G[\3)@I  
GFgh{'|  
q.v_?X<_  
十. bind ?tf<AZ=+^L  
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。 q]OgT4ly  
先来分析一下一段例子 8t1,_,2'  
iS}~e{TP/  
f^ 6da6Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} );L+)UV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !l~3K(&4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i 2n66d  
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。 `bcCj~j  
我们来写个简单的。 c$~J7e6$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A:,R.P>`C  
对于函数对象类的版本: *sq+ Vc(  
UszR. Z  
template < typename Func > XMm (D!6  
struct functor_trait vL~j6'  
  {  ){xMMQ5  
typedef typename Func::result_type result_type; H263<^   
} ; o&Sv2"2  
对于无参数函数的版本: `&>CK`%Xu  
[:cZDVaA|  
template < typename Ret > DWcEl:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Gkz~x Qy1T  
  { x<h-F  
typedef Ret result_type; O%rt7qV"g2  
} ; Tg/r V5@ka  
对于单参数函数的版本: E?F?)!%  
T``~YoIdz  
template < typename Ret, typename V1 > a~O](/+p;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E]%&)3O[  
  { fg~9{1B  
typedef Ret result_type; `zMR?F`  
} ; 3k5F$wf  
对于双参数函数的版本: $/;<~Pzi  
@4%x7%+[c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G,A;`:/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LJ mRa  
  { IC@-`S#F  
typedef Ret result_type; +@#k<.yqn  
} ; Mgc|>#=  
等等。。。 :y(HOUB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  iT&Y9  
c9axzg UA  
template < typename Func > n]J;BW& Av  
struct func_return 7wwlZ;w  
  { !-Md+I_  
template < typename T > n<66 7 <  
  struct result_1 cO/.(KBF  
  { R*z:+p}oHy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zqAp7:  
} ; G~`nLC^Y  
1JO@G3,  
template < typename T1, typename T2 > 4-{f$Z @  
  struct result_2 \_PD@A9  
  { &g\?znF]H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iV8O<en&i  
} ; <[<]+r&*  
} ; \z)` pno  
+*P;Vb6D  
yB,{:kq7D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :gacP?  
/2AeJH\-  
template < typename Func, typename aPicker > Q>[GD(8k  
class binder_1  TrmU  
  { _0=$ 2Y^  
Func fn; L4H5#?'  
aPicker pk; 8cv[|`<  
public : a0[Mx 4  
%!QY:[   
template < typename T > hNGD `"U  
  struct result_1 ;mLbgiqQ J  
  { +5IC-=ZB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y"Y+U`Qt  
} ; Pg/$ N5->  
zoI0oA  
template < typename T1, typename T2 > 9Z;"9$+M  
  struct result_2 M8iI e:{ c  
  { Aq"<#:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \,G7nT  
} ; #Yr/GNN  
29GcNiE`T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k4Ub+F  
H`X>  
template < typename T > iH[ .u{h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #ZvDf5A  
  { T *8rR"  
  return fn(pk(t)); Uv"O'Z  
} [^GXHE=  
template < typename T1, typename T2 > TBp$S=_**  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rytaC(  
  { Af{K#R8!  
  return fn(pk(t1, t2)); !$|h[ct  
} o 9]2  
} ; &[iunJv:eq  
8ECBi(  
8WvQ[cd  
一目了然不是么? v05B7^1@_  
最后实现bind #Mmr{4m  
v$i[dZSN[  
"I`g(q#Uo  
template < typename Func, typename aPicker > wUBug  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HtbN7V/  
  { <764|q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yM-3nwk  
} Oe:_B/l  
f))'8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C.}Vm};M  
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。 }|!9aojr  
_ZU.;0  
十一. phoenix #+]-}v3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9#A&Qvyywg  
4x%R4tk  
for_each(v.begin(), v.end(), |37y ="  
( >[|Y$$  
do_ ?g\SF}2  
[ 7o5~J)qIC  
  cout << _1 <<   " , " JK@" &  
] <.qhW^>X  
.while_( -- _1),  #3m7`}c  
cout << var( " \n " ) 't:s6  
) -3 2?]LN}  
); dN)!B!*aI  
.8K ~ h  
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: ~\~K ,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 mrvPzoF,]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V)g{ Ew]:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Kgw_c:/'  
K!a4>Du{  
xp<p(y8e1d  
template < typename Cond, typename Actor > DeTD.)pS  
class do_while y~AF|Dk=  
  { 'E#;`}&Ah  
Cond cd; wX!>&Gc.  
Actor act; V0!.>sX9  
public : A(<"oAe|  
template < typename T > ]fgYO+  
  struct result_1 Hg}@2n)/  
  { AECaX4h+_  
  typedef int result_type; d/4kF  
} ; lp=8RbQYC  
(#"iZv,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 31@m36? X  
uY~xHV_-  
template < typename T > v%%;Cp73  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XdR^,;pWE  
  { [C TR8  
  do OY>0qj  
    { 9q=\_[\[  
  act(t); UPI'O %  
  } D^%DYp  
  while (cd(t)); P)$q  
  return   0 ; !e"TWO*X  
} QTNE.n<?  
} ; O%n=n3  
cA8"Ft{P)  
H LnizE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (2vf <x  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 lx!9KQAM*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c[xH:$G?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。 Ao/KB_4f*Q  
下面就是产生这个functor的类: yj+HU5L4  
(GNY::3  
R#QcQx  
template < typename Actor > WO=,NQOw  
class do_while_actor i[wEH1jR  
  { ;.g <u  
Actor act; p*^[ ~}N  
public : F;&a=R!.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %!;6h^@  
x$'0}vnT  
template < typename Cond > tbP ;iK'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [qEd`8V (  
} ; h5.>};"@ '  
%+y92'GqG/  
N))G/m3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  HSR^R  
最后,是那个do_ cI Byv I-  
l$s8O0-'T  
F/qx2E$*wo  
class do_while_invoker z'FJx2  
  { y s3&$G  
public : W r%E}mX-  
template < typename Actor > iq!u}# x_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 07?|"c.  
  { ]5=C3Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); #el i_Cxe  
} -brn&1oJ  
} do_; F9SkEf]99  
mJ3|UClPS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <CJ`A5N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,X2CV INb}  
最后来说说怎么处理break和continue ?_+h+{/@B  
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。 3]iBX`Ni  
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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