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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N pQOLX/<?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v |pHbX  
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, ]"YXa~b  
78<fbN5}r  
oz[G'[\}F  
; TwqZw[.  
  class filler m5HMtoU  
  { kGakdLl  
public : Qv;b$by3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} </SO#g^r<  
} ; f.E{s*z>  
q./jYe  
3O _O5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "GJ.`Hj  
=)N6 R  
Sco'] ^#(  
Y`6<:8[?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1]A\@(  
8= 82x  
/Bk`3~]E>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Mpk7$=hjc  
3Q)"  
CWB<I  
3vQVk  
二. 战前分析 A8AeM `  
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]fs9  
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 3hzz*9/n  
I).eQ8:  
3RcnoXX_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t+^__~IX  
  /* --------------------------------------------- */ :3J`+V}9;  
vector < int *> vp( 10 ); _(8N*q*w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]~ S zb  
/* --------------------------------------------- */ 1 .o0"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e"p){)*$  
/* --------------------------------------------- */ gd]_OY7L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B2WPbox  
  /* --------------------------------------------- */ ~4] J'E >  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W&3,XFnI_  
/* --------------------------------------------- */ &0d5".|s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 77]lp mC  
zU4*FXt  
BgB0   
$`lGPi(Jc  
看了之后,我们可以思考一些问题: >{Xyl):  
1._1, _2是什么? `nc=@" 1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5*Dh#FRp  
2._1 = 1是在做什么? EYn9l n_]u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 V,?])=Ax  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gnf4H V~  
o+- 0`!yj  
_b * gg  
三. 动工 bJ eF1LjS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S]4!uv^y  
[EQTrr( D  
wX <ov0?[  
B@' OUcUR  
template < typename T > =t|,6Vp  
class assignment j|[>f  
  { _~ 2o  
T value; ~{{7y]3M-  
public : oTTE<Ct [  
assignment( const T & v) : value(v) {} sy6[%8D$  
template < typename T2 > %P C[-(Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `@So6%3Y|  
} ; X2YBZA  
:*t5?  
.B!  Z0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UI~hB4V$]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y+0GJuBf  
~h3~<p#M`  
/HdjPxH  
#f_.  
  class holder oS<*\!&D  
  { Sh:_YD^(  
public : uu/2C \n}  
template < typename T > ( yB]$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \86NV="U  
  { |:L}/onK  
  return assignment < T > (t); v"_E0 3!  
} <2N=cH'  
} ; u $D%Iz  
[7,q@>:CS  
_auFt"n  
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: ~*e@^Nv)v  
X]=8Oa  
  static holder _1; RxVZn""  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u7},+E)+B  
!bCaDTz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $M$-c{>s  
而不用手动写一个函数对象。 v z&88jt  
.d?LRf  
TK0W=&6#A  
a.a ,_  
四. 问题分析 | 3`8$-  
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。  hV fANbs  
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。 Zb:Z,O(vn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !.499H3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F!-%v5.y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $<3^( y  
h-DHIk3/  
五. 问题1:一致性 {HFx+<JG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y+5aT(6O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }hcY5E-n  
\m=k~Cf:f  
struct holder M C y~~DL  
  { Lb{.}  
  // OP\L  
  template < typename T > +zEyCx=8H  
T &   operator ()( const T & r) const AHHV\r  
  { P(a}OlG  
  return (T & )r; yet ~  
} xqQK-?k  
} ; Rr}m(e=  
oN`khS]_v0  
这样的话assignment也必须相应改动: ;d FJqo82  
!7p&n3dz  
template < typename Left, typename Right > s'bTP(wl9  
class assignment %pqB/  
  { `Jh<8~1  
Left l; U2v;GIo$yU  
Right r; unKgOvtj  
public : L\V`ou  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wfy+9"-;s  
template < typename T2 > KLG29G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CyXaHO  
} ; lQy-&d|=#^  
cIcu=U  
同时,holder的operator=也需要改动: (H\ `/%Bp  
ZT8LMPC  
template < typename T > /_YTOSZjm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #%w)w R3  
  { B#cN'1c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?% A 2  
} 6Nt/>[  
?7J::}R  
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。 )PW|RW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {s@ 0<!  
2+Oz$9`.  
return l(rhs) = r; +L@\/=;G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xW2?\em  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,eWLig  
zx*D)i5-  
template < typename Tp > E0yx @Vx  
class constant_t <0qhc$M  
  { ~qIr'?D  
  const Tp t; Dwr 9}Z-]  
public : pf%; *  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9X +dp  
template < typename T > 0s\ -iub=d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4nGt*0Er  
  { `S.I,<&  
  return t; 7upWM~H^  
} M"bG(a(6:  
} ; &`m$Zzl;  
gS@<sO$d>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #dD0vYT&od  
下面就可以修改holder的operator=了 $EEn]y  
W0Y ,3;0  
template < typename T > 0L1sF'ZN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &U7h9o H  
  { Jb^{o+s53  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O:GAS [O`  
} 8FZC0j.^DH  
+!!G0Zj/  
同时也要修改assignment的operator() Dln1 R[  
|0?v4%g  
template < typename T2 > pnyu&@e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !pkIaCxs  
现在代码看起来就很一致了。 <;O^3_'  
"v( pluN|  
六. 问题2:链式操作 )rt%.`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6}!1a?X  
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。 EWgJ"WTF  
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。 4*Gv0#dga  
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 F} d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :FfEjNil  
CV_M |  
template < typename T > 2|d^#8)ZC  
struct result_1 S'kgpF"bm  
  { t|h c`|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X1o^MMpz(F  
} ; vy{k"W&S  
%KkC1.yu<  
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: dr+(C[=  
Yf~Kzv1]*  
template < typename T > R! On  
struct   ref c5b }q@nH  
  { 0"T/a1S7bl  
typedef T & reference; HGh -rEh  
} ; aq8./^  
template < typename T >  -gS9I^  
struct   ref < T &> N3aqNRwlk  
  { ~cfXEjE6  
typedef T & reference; J:gC1g^  
} ; ) \TH'  
jC>#`gD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cs.t#C  
kGo2R]Dd[  
template < typename T > sQkijo.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b1jDbiH&  
  { qe&B$3D|  
  return l(t) = r(t); \k`9s q  
} ^v'0\(H?P  
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。 m"'LT0nur  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 naH(lz|v  
%.r \P@7/Q  
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 p9u*l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A%HIfSzQBS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $p4e8j[EJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G9LWnyQt  
最后的布局是: Sw,*#98  
                Add 58HA*w  
              /   \ 6Aq]I$  
            Divide   5 !rAH@y.l  
            /   \ [+pa,^  
          _1     3 'TH[Db'`I  
似乎一切都解决了?不。 o:W*#dt  
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。 LjE3|+pJ  
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"$Y, d  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3*2~#dh=  
`PL}8ydZ  
template < typename Right > ncOgSj7e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QOYMT( j  
Right & rt) const { +w.Z,D"  
  { 8>#ZU]cG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [J}eNprg  
} T1.U (::  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `N.:3]B t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tzGQo5\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t,JX6ni  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1.3dy]vG  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 dhLR#m30T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? EJTM >Rpor  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: JfSe; v  
*8?2+ )5"  
template < class Action > 4s9@4  
class picker : public Action rDbtT*vN  
  { 1uj~/M  
public : eT3!"+p-F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Aipm=C8  
  // all the operator overloaded IJ2'  
} ; 4jTO:aPh_  
b/ \EN)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 nCWoco.xy  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =LV-n  
z{ V;bi;  
template < typename Right > ^O@eyP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K=JDl-#!  
  { v9Ii8{ca|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )G^k$j  
} SN ?Z7  
FsWp>}o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :2S?|7U4  
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。 qna!j|90Lp  
]goJ- &  
template < typename T >   struct picker_maker 8} :$=n4&  
  { Y0|){&PCt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iY07lvG<  
} ; Qw2-Vv4!"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jGz~}&B  
  { l9Ol|Cb&  
typedef picker < T > result; n8;p]{  
} ;  EG`AkWy  
cb]X27uww  
下面总的结构就有了: q#mL-3OQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bH/4f93Nb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 77[TqRLf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;k`51=Wi  
至此链式操作完美实现。 !;*flr`/  
b_F1?:#  
)2ShoFF  
七. 问题3 iT Aj$ { >  
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。 ?.< Qgd  
^SG>VfgC  
template < typename T1, typename T2 > xJ{r9~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  W;7$Dq:  
  { mwLf)xt0'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PbZ%[F  
} 2?q>yL!Gz  
gdTW ~b  
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: (BPp2^  
8=L"rekV_  
template < typename T1, typename T2 > {v]L|e%{  
struct result_2 a5t&{ajJ  
  { 8j70X <R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o"BED! /  
} ; NO[A00m|OL  
vLN KX;9  
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? r D <T  
这个差事就留给了holder自己。 H%Vf$1/TF  
    vA_,TS#Bo  
mm +V*L{x  
template < int Order > 5)XUT`;'){  
class holder; ,P}7e)3  
template <> hGV_K"~I0  
class holder < 1 > +W[f>3`VQ  
  { lG'D/#  
public : 5|~g2Zz{;  
template < typename T > qqZ4K:oC,  
  struct result_1 tT)s,R%  
  { -~8PI2  
  typedef T & result; K% FK  
} ; DVhBZ!u 9  
template < typename T1, typename T2 > 1O0. CC,p  
  struct result_2 q>BJ:_I i  
  { Q >[>{N&\  
  typedef T1 & result; 9Jh&C5\\  
} ; 2qE_SSXn  
template < typename T > E`JW4)AH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z4BU}`;b3t  
  { M| Gl&   
  return (T & )r; WZ6{9/%:  
} yW'{Z]09  
template < typename T1, typename T2 > :]F66dh+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5<*E S[S  
  { }[z7V  
  return (T1 & )r1; ${z#{c1  
} Ey: ?!  
} ; AFL'Ox]0  
)tJaw#Mih  
template <> rucw{) _  
class holder < 2 > Bq)dqLwk  
  { $*X?]?  
public : W*S4gPGM  
template < typename T > o N A ]G]  
  struct result_1 Ewkx4,`Ff  
  { "AjC2P],  
  typedef T & result; h@O\j&#  
} ; o?/H<k\5  
template < typename T1, typename T2 > {jYVA~.|Z  
  struct result_2 u `xQC /  
  { g$e|y#Ic$  
  typedef T2 & result; Cx~;oWZ  
} ; Mn&_R{{=  
template < typename T > !l#aq\:}~e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i?pd|J  
  { Dom]w.W5  
  return (T & )r; ,\ 1X\  
} KNN{2thy `  
template < typename T1, typename T2 > I$sXbM;z=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hfIP   
  { zMpvS rc  
  return (T2 & )r2; t=}]4&Yp  
} rZ(#t{]=!  
} ; .zdaY, U  
,S d j"C  
/PSXuVtu5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L7 <30"7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `-U?{U}H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w+ ')wyB  
hC"'cUrcN  
return l(i, j) = r(i, j); bR~Xog  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TDk[,4  
8 0nu^ _  
  return ( int & )i; Zl9  
  return ( int & )j; d`V.i6u  
最后执行i = j; MXl_{8  
可见,参数被正确的选择了。 fCNQUK{Gs5  
zx8@4?bK  
*^; MWI  
b 4^O=  
|;|r[aU  
八. 中期总结 :Wx7a1.Jz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: k*2khh-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 93.\.&L\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MkGQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Zbr e5&aU  
4KxuSI^q  
pFMjfWD,C  
PhuHfw4$y,  
LFi{Q{E)  
w2b(,w  
九. 简化 (5Q<xJ  
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。 RgH 6l2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *iru>F8r:  
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: 2Jiy`(P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r<(UN@T}  
  +-*/&|^等 '$p`3Oqi  
2. 返回引用。 0@{bpc rc  
  =,各种复合赋值等 *wx%jbJo  
3. 返回固定类型。 !jB}}&Ii  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aUa+]H[  
4. 原样返回。 QPp31o.!5  
  operator, MaPhG<?  
5. 返回解引用的类型。 `x?_yogPM  
  operator*(单目) b-VQn5W  
6. 返回地址。 $;=^|I4E  
  operator&(单目) 1Z_w2D*  
7. 下表访问返回类型。 ;{wzw8!  
  operator[] OB=bRLd.IR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pheu48/f  
  operator<<和operator>> 1Ci^e7|?  
]QY-L O(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6||%T$_;}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %LHt{:9.  
njJTEUd">  
template < typename Left > 7Cz=;  
struct value_return d^~yUk  
  { DsxNg  
template < typename T > |*ZM{$  
  struct result_1 ^FNju/b  
  { )!VJ\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D` cy.},L  
} ;  nXy"  
rVOF  
template < typename T1, typename T2 > 9+ve0P7$  
  struct result_2 \cX9!lHl  
  { M/F <W!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =7kn1G.(  
} ; ~3Qa-s;g  
} ; hqHk,#  
BUi,+NdIk  
s^)(.e_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wS$ 'gKA6  
32j#kJW  
下面我们来剥离functor中的operator() nip*Y@-F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]{|l4e4P  
2Nm{.Y  
return l(t) op r(t) g=v'[JPd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x)%"i)  
return op l(t) ZV5IZ&V!  
return op l(t1, t2) .;bU["fn)  
return l(t) op })mD{c/  
return l(t1, t2) op lt5Knz2G,Z  
return l(t)[r(t)] l%i*.b(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =NK'xPr  
$i3`cX)g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \q!TI x  
单目: return f(l(t), r(t)); !q/Q2N(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gm:Y@6W  
双目: return f(l(t)); U CFw+  
return f(l(t1, t2)); ]$UTMuO Ql  
下面就是f的实现,以operator/为例 "K|':3n|  
1!+0]_8K  
struct meta_divide RSM+si/  
  { nhm#_3!6A  
template < typename T1, typename T2 > (o\D=!a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B/~ubw  
  { `'(@"-L:7  
  return t1 / t2; fgo3Gy*#  
} Hp(41Eb,  
} ; ja{x}n*5  
`J{{E,y @  
这个工作可以让宏来做: axXR-5c  
c~\^C_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n:<Xp[;R  
template < typename T1, typename T2 > \ ay{]Vqi9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 54s90  
以后可以直接用 0(uba3z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sG|,#XQ  
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 g'-hSV/@}@  
(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。。。) tM:$H6m/(  
S =sL:FC  
ZM=eiJZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hJ8B&u(  
']X0g{%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m[N&UM#  
class unary_op : public Rettype q.ppYXJUXi  
  { `+Mva  
    Left l; kZ^wc .  
public : etb#/L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ' #t1e]  
JQ]MkP  
template < typename T > [#:yOZt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V<n#%!M5gV  
      { JJ_KfnH  
      return FuncType::execute(l(t)); gp{Z]{io  
    } gi? wf  
|Y+[_D}  
    template < typename T1, typename T2 > [Fd[(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b%j4W)Z  
      { uy=<n5`oNG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #D+.z)iZn  
    } XlwyD  
} ; 'HWPuWW  
0+rBGk  
@]],H0  
同样还可以申明一个binary_op M!PK3  
 t|:XSJ9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fow{-cs_p  
class binary_op : public Rettype E3_ 5~>  
  { WD 7T&i  
    Left l; g3(?!f  
Right r; _[hVGCSB  
public : @Y6~;(p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +ldgT"  
aSSw>*?Q  
template < typename T > Q(hAV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~?lmkfy  
      { #W L>ha v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); **n109R  
    } Q>/[*(.Wd  
%BkPkQA  
    template < typename T1, typename T2 > C9`x"$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s:sk`~2<gd  
      { ).r04)/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fd1z XK#Z2  
    } pA5X<)~   
} ; jpfFJon)w  
8{-bG8L> 5  
B o[aiT  
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 G4f%=Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )-LS n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZV:0:k.x  
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。 g\?7M1~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RLF]Wa,  
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。。。 be&,V_F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p-%m/d?  
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) ]. ^e[v6  
下面是修改过的unary_op 'n!Sco)C  
!2=eau^p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .iEzEmu  
class unary_op Io)@u~yz  
  { !r_2b! dy  
Left l; r1xhplHH@  
  -;[,`g(f  
public : {(`xA,El  
'.tg\]|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H?'t>JX  
U\tujK1  
template < typename T > )u5+<OG}=  
  struct result_1 PPj0LFA  
  { 0$q)uip  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yg3emn|a  
} ; ;rh@q4#  
Y[alOJ  
template < typename T1, typename T2 > ~@ hiLW  
  struct result_2 " [K>faV  
  { Hz3KoO &  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *8xMe  
} ; 1"} u51  
8|\?imOp\[  
template < typename T1, typename T2 > ^e WD4Vp|4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K<ok1g'0  
  { \@:mq]Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3R$*G8v  
} W&0KO-}ot  
By}>h6`[  
template < typename T > BjCg!6`XF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <bgFc[Z  
  { 6 VuMx7W1  
  return OpClass::execute(lt(t));  $"x~p1P  
} VpmD1YSn  
G>c:+`KS  
} ; ,hXhcfFl  
Ln5g"g8gb%  
i6D66E  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q"sszz  
好啦,现在才真正完美了。 4BAG GD2  
现在在picker里面就可以这么添加了: RL3G7;X  
vTUhIFa{  
template < typename Right > H~r":A'"*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lkl ^ `  
  { Mi&jl_&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TbA=bkj[4  
} \ POQeZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <;nhb  
[&a=vE  
YhNO{4D  
/%w3(e  
GbN|!,X1m  
十. bind YB'BAX<lI  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xnD"LK  
先来分析一下一段例子 ?mJ&zf|B8  
M[7$cfp-Y~  
_mn2bc9M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ORP-@-dap  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lr_c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P+t`Rw  
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。 Ov PTgiI!N  
我们来写个简单的。 "s5[w+,R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,$<="kJk  
对于函数对象类的版本: wW+@3bPl  
'PVxc %[  
template < typename Func > Rk@xv;t;  
struct functor_trait 2VyJ  
  { l's*HExR  
typedef typename Func::result_type result_type; tKKQli4Mn4  
} ; ,c9K]>8m`  
对于无参数函数的版本: =S:Snk%  
B(h%>mT[  
template < typename Ret > TdWatvY5p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .7|Iausv  
  { %uy5la  
typedef Ret result_type; 24Uvi:B?~  
} ; 5|0}   
对于单参数函数的版本: UCVdR<<Z  
Cmj+>$')0  
template < typename Ret, typename V1 > "8sB,$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7S]<?>*  
  { .DG`~Fpk  
typedef Ret result_type; UY$Lqe~  
} ; 7F@#6  
对于双参数函数的版本: tzV^.QWm  
]XhX aoqL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wY6m^g$h3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 38l 8n.  
  { kx31g,cf]w  
typedef Ret result_type; w=feXA3-S  
} ; /@QPJ~%8Ud  
等等。。。 @pkQ2OM 2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ap|$8 G  
nBJ'ak   
template < typename Func > !b4v}70,  
struct func_return !$L~/<&0g  
  { 5l[&-: (Lh  
template < typename T > zVyMmw\  
  struct result_1 xfK@tLEZ-1  
  { ?3=y]Vb+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qbD>)}:1  
} ; ^9fY %98  
<<l1 zEf@  
template < typename T1, typename T2 > -fCR^`UOS  
  struct result_2 S";c7s  
  { 7w51UmO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PJ3M,2H1b.  
} ; s_}q  
} ; vMYL( ]e  
)wyC8`&-  
PQJw"[N/YM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3}kG ]#  
6%L#FSI  
template < typename Func, typename aPicker > s&7TARd  
class binder_1 Fv$oXg/  
  { #G!\MYfQt  
Func fn; 7 F> a&r  
aPicker pk; c$^~7.~{Qy  
public : GW,RE\Q:  
]@{l<ExP  
template < typename T > ~1:_w ni  
  struct result_1 )0?u_Z]w9  
  { _?v&\j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &t:~e" 5<  
} ; 7A"v:e  
F4DJML-(  
template < typename T1, typename T2 > G3dA`3  
  struct result_2 8/T[dn  
  { |'qvq/#^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \=uD)9 V  
} ; .H 9 r_  
o@sL/5,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} weC.k x   
TpcJ1*t  
template < typename T > 2@,rIve  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EslHml#  
  { N"8'=wB  
  return fn(pk(t)); Y^tUcBm\  
} ;a 6Z=LB  
template < typename T1, typename T2 > [*U.bRs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =z zmz7op  
  { `Z^\<{z  
  return fn(pk(t1, t2)); [JYy  
} P&IS$FC.\  
} ; IoZ _zz0  
bF'Jm*f  
DT3"uJTt  
一目了然不是么? ~,7Tj  
最后实现bind %>!W+rO,  
J p)I9k,Ez  
*i>hFNLdOM  
template < typename Func, typename aPicker > NA=m<n#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +CN!3(r  
  { ~9Qd83`UH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M>d^.n  
} 6TDa#k5v  
_B0C]u3D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aC94g7)`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 GT,1t=|&V  
Y<h6m]H  
十一. phoenix vj9'5]!~q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @,m 7%,  
B#r"|x#[  
for_each(v.begin(), v.end(), Je4hQJ<h  
( Q^*4FH!W  
do_ u#UtPF7q  
[ .uSVZqJ7  
  cout << _1 <<   " , " _rg*K  
] ?[;>1+D  
.while_( -- _1),  De2$:?  
cout << var( " \n " ) w=FU:q/  
) ^l<!:SS  
); k}C4:?AT  
1zgM$p  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;3XOk+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6)c-s|#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 re4A5Ev$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $18?Q+?3  
"}vxHN#  
_2hZGC%&E  
template < typename Cond, typename Actor > 6^lix9q7  
class do_while 0?cJ>)N  
  { $,B;\PX  
Cond cd; q07H{{h/B  
Actor act; i*r ag0Mw  
public : Z*Rg ik  
template < typename T > N:;z~`  
  struct result_1 .03Rp5+v  
  { tUt_Q;%yC  
  typedef int result_type; p3>Md?e  
} ; D#A6s32a  
TKQ^D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J9MAnYd)i  
Ym.{ {^=  
template < typename T > {eVv%sbq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `O5427Im  
  { v#EFklOP  
  do [8Fn0A  
    { ?aI. Z+#  
  act(t); M:dH>  
  } !f]kTs]j~  
  while (cd(t)); BS ]:w(}[  
  return   0 ; T;]Ob3(BpW  
} AiB]A}  
} ; *Nfot v  
=WHI/|&  
f[ KI T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o/ 7[ G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {$#88Qa\-  
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。 =K_&@|f+B  
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。 |*DkriYY  
下面就是产生这个functor的类: -{q'Tmst  
upZ tVdd  
FmhAUe  
template < typename Actor > V(8,94vm  
class do_while_actor j^WYM r,  
  { j+rY  
Actor act; "l hj1zZ  
public : 0wCQPvO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |3^U\r^zo  
r-*j"1 e  
template < typename Cond > N.0g%0A.D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =dsEt\ j  
} ; [%O f  
pRzL}-[/v  
nM ?Nf}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lz!JLiMEET  
最后,是那个do_ ANgt\8  
P)#h4|xZ  
n/x((d%"E  
class do_while_invoker /='Q-`?9  
  { 81C;D`!K  
public : M6bM`wHH>  
template < typename Actor > '1(6@5tyWk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mHV{9J  
  { R:3=!zav  
  return do_while_actor < Actor > (act); Zd88+GS,#  
} V]GF53D  
} do_; q#SEtyJL  
d!4TwpIgx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `HO] kJpX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;xiwyfqgE  
最后来说说怎么处理break和continue $VB dd~f  
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。 g"k4Z  
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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