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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k_>{"Rc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <&:&qn gg  
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, pXv[]v  
%KF:- w  
h<;[P?z  
ap^=CEf   
  class filler Q ~JKKq  
  { 6# ";W2  
public : 1omvE9 %zM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >UY_:cW4%m  
} ; 9M]"%E!s  
W_\L_)^X  
~C'nBV  
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: FH8mK)  
#<Nvy9  
NCnId}BT  
b:Kw_Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b U]N^og^  
==1/N{{R  
i8_x1=A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U!:!]DX(  
oxQID  
_M[[vXH  
WgJAr73 l  
二. 战前分析 q_y,j&  
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。 ;&6PL]/d  
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 ;-pvc<_c<  
wp.e3l  
9}cuAVI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q5nyD/k4c  
  /* --------------------------------------------- */ 3D{4vMm X  
vector < int *> vp( 10 ); ^:DhHqvK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pmlgh&Z  
/* --------------------------------------------- */ d[e:}1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |$w={N^4  
/* --------------------------------------------- */ 4c[)}8\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6BU0hV  
  /* --------------------------------------------- */ mqk(UOK`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q'F_ j"  
/* --------------------------------------------- */ yj'' \  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5A$az03y$\  
$;uWj|  
;[%}Xx  
KHecc/,,S  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8@yc}~8 *  
1._1, _2是什么? LQ\ ELJj  
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。 VnSj:LUD  
2._1 = 1是在做什么? B9IXa;  
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。 (GEi<\16[  
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。 (1AA;)`Kp  
Di<J6xu  
`JWYPsWk  
三. 动工 ]~00=nXFM/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w<~<(5mM5;  
}SMJD  
cbCE $  
NQ!N"C3u  
template < typename T > &lPBqw  
class assignment Kwl qi]~  
  { @y0bU*v7  
T value; (Ef2 w[ '  
public : B_"OA3d_  
assignment( const T & v) : value(v) {} qIGu#zXW  
template < typename T2 > &O6;nJEI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m/hi~. D9  
} ; YNC0Z'c9  
?FV7|)f  
dD^_^'i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '+!S|U,{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O/Mz?$8J  
J4[x,(iq(  
x1:Pj  
52MCUl  
  class holder r($_>TS&"  
  { `@$"L/AJ  
public : B}q  
template < typename T > ?$J7%I@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0?F@iB~1F  
  { MeI2i  
  return assignment < T > (t); &@W4^- 9  
} 2&gVZz  
} ; Xh0wWU*  
c[h'`KXJf-  
g/ l0}%  
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: NT;x1  
O~#uQm  
  static holder _1; >2lAy:B5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~w1{zxs  
uZ/7t(fy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N{^>MRK=5  
而不用手动写一个函数对象。 l|vWeBs  
n=G>y7b  
BK(pJNBh  
sm2p$3v  
四. 问题分析 xS~yH[k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 mI7rx`4H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =nvAOvP{?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 * >GIk`!wM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s3Krob`C5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q: Bt]2x  
//X e*0  
五. 问题1:一致性 E+m]aYu"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9B+ zJ Vte  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V#zhG AMy.  
kJurUDo  
struct holder { OxAY_  
  { jMf 7J  
  // 'HQ7 |Je  
  template < typename T > +q #Xy0u  
T &   operator ()( const T & r) const GP{$v:RG  
  { "rjv5*z^&  
  return (T & )r; |5O >>a()  
} Et}C`vZ+Ve  
} ; POqRHuFq  
u=@h`5-fp  
这样的话assignment也必须相应改动: j8[`~p b  
z*M}=`M$  
template < typename Left, typename Right > :]B% >*;}  
class assignment P"R97#C  
  { \~gA+ o}Q  
Left l; ;Cr_NP[8|j  
Right r; cg(QjH"  
public : W{fULl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zG-_!FIn  
template < typename T2 > 8!u/   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >a&?AP #  
} ; Y )u_nn'[  
?%\mQmjas  
同时,holder的operator=也需要改动: \LO_Nu9  
'2|1%NSW9  
template < typename T > r#_7]_3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *[d~Nk%Y$  
  { My]+?.Ru  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v87$NQvwQ  
} !X5o7b)  
\LIy:$`8  
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。 ~In{lQ[QX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .9T.3yQ  
Z:# .;wA  
return l(rhs) = r; M&uzOK+  
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。 GXOFk7>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YPF&U4CN  
Bii6Z@kS  
template < typename Tp > sg3h i"Im  
class constant_t N<KKY"?I'  
  { k~0#'I9  
  const Tp t; =4frP*H?  
public : PHQ{-b?4t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BN+V,W  
template < typename T > !Oeq G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const La`h$=#`  
  { wzD\8_;6N  
  return t; G_V.H \w  
} JQ*D   
} ; GN\8![J  
E4Y "X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -'80>[}q/  
下面就可以修改holder的operator=了 7<h.KZPc  
ixOEdQ  
template < typename T > eQ$N:]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ' 2>l  
  { 84iJ[Fq{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z:I*y7V-  
} 0Vf)Rw1%I  
B }6Kd  
同时也要修改assignment的operator() ~_ *H)|  
$Llta,ULE  
template < typename T2 > WI,40&<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .W!tveX8-  
现在代码看起来就很一致了。 E;9Z\?P  
8ou e-:/a  
六. 问题2:链式操作 t Y{; U#9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @Ppo &>  
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。 N g58/}zO  
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。 y&7YJx  
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。 .j:i&j(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct joe9.{  
:FnOS<_B  
template < typename T > LFCTr/,  
struct result_1 2bWUa~%B  
  { T}UT 7W|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T'hml   
} ; &kb\,mQ  
Q`N18I3  
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: $9G3LgcS  
O'fk&&l  
template < typename T > TW>?h=.z  
struct   ref .\$Wy$ d  
  { d&hD[v  
typedef T & reference; ; vMn/  
} ; . =&Jo9  
template < typename T > ,aI,2U91  
struct   ref < T &> d;{y`4p)s  
  { (/'h4KS@  
typedef T & reference; KZ]r8  
} ; }xqXd%uz  
$)Wb#B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @\ }sb]  
TfL4_IAG.  
template < typename T > G=1m] >I8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -)X{n?i  
  { w5,6$#  
  return l(t) = r(t); NW)M?f+6  
} rw&y,%2  
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。 }f0u5:;Zth  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JfkTw~'R  
~]4kkm7Y  
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 =Ci13< KQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K<#-"Xe;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &RWM<6JP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KCD5*xH  
最后的布局是: D%A@lMru  
                Add P 4QkY#v  
              /   \ lDC}HC  
            Divide   5 NS Np  
            /   \ >=Jsv  
          _1     3 b7!UZu]IEv  
似乎一切都解决了?不。 $R";  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0rcjorWI  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^PC\E}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: xo(k?+P>.  
l2(.>-#  
template < typename Right > dN<5JQql  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wk@yTTnb  
Right & rt) const ;|6FdU  
  { 2hy NVG&$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sYW[O"oNi  
} }C_|gd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gGmxx,i  
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。 ~Zmi(Ra  
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。 )=Zsv40O  
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。 o_O+u%y  
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。 uWTN 2jr  
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? '6X%=f'^b  
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: <PioQ>~  
z>|)ieL  
template < class Action > "c,!vc4  
class picker : public Action *="m3:c'J  
  { 9\>sDSCx  
public : =5Wp&SM6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \e|U9;Mf  
  // all the operator overloaded izf~w^/  
} ; fe';b[q)#  
3%2jwR  
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。 SF^x=[ir  
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: .EG* +,  
odpUM@OAW  
template < typename Right > E+z18Lf?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =53b Lzr  
  { )tD6=Iz^5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "XhOsMJ  
} <5I1DF[  
5q Rc4d'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r4?b0&Xq  
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。 5>P7]?U.]  
JpmB;aL#%  
template < typename T >   struct picker_maker ]n5"Z,K  
  { ]^ #`j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d&u 7]<yDA  
} ; ZBJ3VK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -w~(3(  
  { Q&PB]D{  
typedef picker < T > result; b_=8!Q.:  
} ; 2e.N"eLNt  
6-]h5L]  
下面总的结构就有了: Gqt-_gga  
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。 O3Uh+gKQ  
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。 1ef'7a7e8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UiIF6-ZZ!  
至此链式操作完美实现。 _f3 WRyN0  
(Y2m md  
_q)!B,y-/N  
七. 问题3 k2p'G')H  
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。 (a }J$:  
{zP#woz2Q  
template < typename T1, typename T2 > 0[)VO[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PrSkHxm  
  { DbtF~`3, .  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5V@&o`!=h  
} s}ADk-7  
@rwU 1T33  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xGRT"U(  
((|IS[  
template < typename T1, typename T2 > 6peyh_  
struct result_2 2\0Oji\6  
  { (A{NF(   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r5 yO5W  
} ; Oq+E6"<y;?  
B1$ikY  
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? vv.PF~:  
这个差事就留给了holder自己。 YH\j@ ^n  
    |pW\Ec#(  
jPk c3dG +  
template < int Order > Hm9<fQuM  
class holder; A-wRah.M  
template <> [w+Q^\%bN  
class holder < 1 > hNbIpi=  
  { >]&X ^V%Q#  
public : V=}1[^  
template < typename T > ~R.dPUr  
  struct result_1 eko]H!Ov(  
  { `#6x=24  
  typedef T & result; U<Jt50O  
} ; Zw$ OKU  
template < typename T1, typename T2 > f=`33m5  
  struct result_2 SRL-Z&M  
  { vPmnN^  
  typedef T1 & result; `,Orf ZMb  
} ; _k2w(ew?  
template < typename T > f=aIXhiYU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?QpNjsF  
  { S~3\3qt$  
  return (T & )r; ZHkw6@|  
} `Ko[r R+  
template < typename T1, typename T2 > ^o d<JD4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K]fpGo  
  { 2P9J' L  
  return (T1 & )r1; 8S  U%  
} KcXpH]>!9  
} ; FifbxL  
5~r2sCDPk  
template <> >I<PO.c!  
class holder < 2 > G7-!`-Nk  
  { - k`.j  
public : "C74  
template < typename T > =|SdVv   
  struct result_1 4# )6.f~  
  { &ao(!/im  
  typedef T & result; @Zm J z  
} ; `ZGcgO<c\  
template < typename T1, typename T2 > 4tJa-7  
  struct result_2 5=Lq=,K$  
  { 8&E}n(XE  
  typedef T2 & result; C6QbBo  
} ; js <Ww$zFW  
template < typename T > z~Na-N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N:W9},  
  {  >eS$  
  return (T & )r; }htPTOy5  
} T20VX 8gX  
template < typename T1, typename T2 > 7SS07$B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tu}>:mk  
  { Rs7 |}Dl}  
  return (T2 & )r2; !buz<h  
} N.hzKq][  
} ; W3JF5*  
.zC*Z&e,.[  
A';QuWdT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {p/YCch,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]vo_gKZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Gr)-5qh  
9_huI'"p  
return l(i, j) = r(i, j); m{(+6-8|m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NP_?f%(  
K ,isjh2  
  return ( int & )i; `|Fp^gM  
  return ( int & )j; Ceg!w#8Z,  
最后执行i = j; "s_Z&  
可见,参数被正确的选择了。 kGHC]Fb)  
C-SLjJw  
5 9 -!6;T  
O#_x)13  
([LIjaoi  
八. 中期总结 b{&FuvQg2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: '3;v] L?G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2 ZG@!Y|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u#jC#u^M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &u8z5pls8  
( ?Q|s,  
`s /?b|,  
YQVcECj  
K=\&+at1  
Ijedo/  
九. 简化 GdA.g w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /[pqI0sf<A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x$B&L`QV  
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: AHd-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WS,7dz  
  +-*/&|^等 A 's-'8m  
2. 返回引用。 '%7 Bxof  
  =,各种复合赋值等 X")|Uw8Kl/  
3. 返回固定类型。 Y25uU%6t_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J8Z0D:5  
4. 原样返回。 D>kD1B1  
  operator, (tCib 4  
5. 返回解引用的类型。 hbfq]v*X  
  operator*(单目) Zb(t3I>n  
6. 返回地址。 xRxy|x[  
  operator&(单目) Lj 8<' "U#  
7. 下表访问返回类型。 ISNcswN#  
  operator[] ^v :Zo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aj8Rb&  
  operator<<和operator>> wNDbHR  
kb #^lO  
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。 >"d?(@PJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oln<yyDs   
7%d8D>uw8  
template < typename Left > qX6D1X1_  
struct value_return I%;Jpe  
  { \l,rpVv5m  
template < typename T > *'8LntZf  
  struct result_1 <nzN$"%  
  { Oh; Jw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <kc# thL  
} ; =G${[V \  
.SS<MDcqIt  
template < typename T1, typename T2 > };katqzEg  
  struct result_2 @;)PSp*j  
  { ;y1Q6eN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =8JB8ZFP  
} ; 5:_hP{ @  
} ; jRQ+2@n{E  
$c9k*3{<+A  
r>n" 51*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a.kbov(  
f )NHM'  
下面我们来剥离functor中的operator() K+d2m9C=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jRj=Awy  
pJ^NA2  
return l(t) op r(t) M+Uyb7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %1}6q`:w  
return op l(t) "(TkJbwC[  
return op l(t1, t2) g8pO Lr'  
return l(t) op ,sQ93(Vo  
return l(t1, t2) op Lp&k3?W  
return l(t)[r(t)] :qj<p3w~}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q,l)I+  
g>j| ]6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: SF<Vds}A2  
单目: return f(l(t), r(t)); f =s&n}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mr3-q  
双目: return f(l(t)); zG9|K  
return f(l(t1, t2)); 9 [Y-M  
下面就是f的实现,以operator/为例 C"eXs#A  
QMp r v*i  
struct meta_divide ]r/^9XaqtA  
  { d7Ro}>lp  
template < typename T1, typename T2 > Xu}U{x>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \caH pof  
  { rT6?!$"%.  
  return t1 / t2; MDO$m g  
} PuCc2'#  
} ; )&W**!(C  
'Pd(\$ZY  
这个工作可以让宏来做: p2O~>97t1  
u$*>`Xe6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S2^>6/[xM  
template < typename T1, typename T2 > \ {qpi?oY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZxHJ<2oD  
以后可以直接用 w# y2_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (Tvcq  
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 7+,vTsCd  
(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。。。) -n))*.V  
Z~u9VYi!  
uO(w1Q"^  
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 4< S'  
\ v2H^j/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {6,|IGAq V  
class unary_op : public Rettype LR&_2e^[  
  { "8<K'zeS8  
    Left l; m#5_%3T  
public : B#l?IB~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {})$ 99"x  
+ ,4" u  
template < typename T > e@]-D FG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ff2d @P,!  
      { _eQ-`?  
      return FuncType::execute(l(t)); HZjf`eM,  
    } S\ ,mR4:  
4_=Ja2v8;`  
    template < typename T1, typename T2 > nWYCh7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %JL]; 4'  
      { ?vtX"Fdz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &xd.Qi2  
    } smy}3k  
} ; v;2CU  
)b4$A:  
\=e8%.#@J  
同样还可以申明一个binary_op /bVZ::A&_  
YZwaD b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J7$_VP  
class binary_op : public Rettype n! h7   
  { S-F o  
    Left l; v/Pw9j!r;m  
Right r; +s[\g>i  
public : 2& LQg=O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aMuVqZw  
5 t{ja  
template < typename T > MZ4c{@Tg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .2:\:H~3  
      { O1y|v[-BW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xTV{^=\rS  
    } ]7YNIS  
c4mh EE-  
    template < typename T1, typename T2 > |Ul,6K@f"5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vT{kL  
      { R)8s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |(R5e  
    } c0- ;VZ'  
} ; C*kK)6v `  
x~DLW1I  
C"V%# K  
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 [3>GGX[Ic  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [0;buVU.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /R8p]  
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。 yt0,^*t_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S;\R!%t_  
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。。。 @tT-JwU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hsNWqk qys  
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) J ++v@4Z  
下面是修改过的unary_op )0 Z!n  
I*|P@0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X]j)+DX>  
class unary_op A#@_V'a8  
  { Ub$n |xn  
Left l; ,J =P,](  
  hwnJE958L  
public : ~2 *9{  
p3951-D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F iAY\4  
n> w`26MMp  
template < typename T > cNK)5- U  
  struct result_1 nhT(P`6  
  { ).412I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,_v|#g@{  
} ; m\u26`M  
Xz{~3ih  
template < typename T1, typename T2 > 7:=k`yS,  
  struct result_2 pHE}ytcT  
  { Yc Q=vt{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K`%tGVY  
} ; j6:7AH|!)2  
K >tf,  
template < typename T1, typename T2 > zd %rs~*c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P.\nLE J=  
  { e79KbLV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LO%!Z,}   
} o @Z#  
R=)55qu  
template < typename T > [j,txe?n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0DPxW8Y-`  
  { vRQOs0F;  
  return OpClass::execute(lt(t)); K|S:{9Q  
} i?@M  
U7$WiPTNL9  
} ; r4}*l7Q  
%ati7{2!  
0S/' 94%w  
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 fRZ KEIyk  
好啦,现在才真正完美了。 ^-)txC5{T  
现在在picker里面就可以这么添加了: GRqT-/n"  
77 r(*.O|  
template < typename Right > vG.9 H_&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N#xG3zZl|N  
  { ^_+XDO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B}?IEpYp  
} ;\;M =&{}  
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。 -1|iz2^N  
dE`-\J  
1eS_ nLFw~  
n]Li->1  
_Q(g(p&  
十. bind G%l u28}D  
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。 $0A~uDbs  
先来分析一下一段例子 E;Y;r"  
62'1X"  
yl&UM qI(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s0u{d qP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !c#]?b%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V7Yaks  
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。 kJ:F *34e=  
我们来写个简单的。 U/{6% Qy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Zi\['2CG  
对于函数对象类的版本: W-~n|PX8+  
U977#M Xf  
template < typename Func > tAu4haa4;  
struct functor_trait rNOES3[~  
  { Ard]147  
typedef typename Func::result_type result_type; =}!Mf'  
} ; # uCB)n&.  
对于无参数函数的版本: o(kM9G|  
E6B!+s!]  
template < typename Ret > P$GjF-!:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TtD@'QXq  
  { qO1tj'U<  
typedef Ret result_type; F/d7q%I  
} ; p>=[-(mt  
对于单参数函数的版本: >x1p%^cA;=  
aolN<u3G  
template < typename Ret, typename V1 > KW^<,qt5w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {svn=H /  
  { Y/ot3[  
typedef Ret result_type; WG71k8af  
} ; \G@wp5  
对于双参数函数的版本: UO Ug4  
K5t0L!6<+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !5@_j,lW(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Os%n{_#8  
  { VhGs/5  
typedef Ret result_type; =DbY?Q<Q  
} ; `/&SxQB<  
等等。。。 Z;Rp+ X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G2{O9  
SzD KByi  
template < typename Func > s) O[t  
struct func_return #EGA#SKoq  
  { ,B}I?vN.  
template < typename T > t>)45<PEw  
  struct result_1 qSCv )S(  
  { BKa- k!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F|bYWYED;  
} ; ikBYd }5  
G$zL)R8GE|  
template < typename T1, typename T2 > [k$*4 u >  
  struct result_2 %?C8mA'w  
  { 3Ug  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ppIbjt6r  
} ; S/ywA9~3Q  
} ; W=B"Q qL  
U).*q?.z  
$*a'84-5G-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "<+ih0Ma  
T=a=B(  
template < typename Func, typename aPicker > %h"z0@+  
class binder_1 d'6|:z9c  
  { w@\vHH.;V  
Func fn; (UCK;k  
aPicker pk; Q cjc ,  
public : x3ERCqTR  
2f`nMW  
template < typename T > YT/kC'A  
  struct result_1 PYRd] %X  
  { ^I6^g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; spofLu.  
} ; O#EV5FeF.  
FSuAjBl0-  
template < typename T1, typename T2 > iJxQB\x  
  struct result_2 $QEilf;E  
  { /%aiEhL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Syp"L;H8Em  
} ; Z+`{7G?4m  
+z9@:L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1=7jz]t  
Hy"x  
template < typename T > j;_c+w!P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |IoB?^_h  
  { juF{}J2  
  return fn(pk(t)); |]Z:&[D]i  
} e pCLM_yA  
template < typename T1, typename T2 > x.0p%O=`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R1:k23{  
  { if;71ZE  
  return fn(pk(t1, t2)); 0Z<I%<8bK  
} wv QMnE8\  
} ; y %$O-q  
*=ZsqOHwG  
U'UQ|%5f  
一目了然不是么? Ch()P.n?  
最后实现bind t%zpNd2lk  
,h\sF#|  
0n~Zz  
template < typename Func, typename aPicker > . #Z+Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R:JX<Ba  
  { Ll4bdz,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C'=k&#<-  
} {y]mk?j  
'$As<LOEd/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q(d9n8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %B 5r"=oO  
'evj,zFhW  
十一. phoenix H+}"q$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @UBjq%z  
wfL-oi'5  
for_each(v.begin(), v.end(), 8E&XbqP+  
(  rdnno  
do_ ;?}l  
[ XS0xLt=  
  cout << _1 <<   " , " ]u-]'P  
] I]Tsz'T!9  
.while_( -- _1), 5 )2:stT73  
cout << var( " \n " ) ]W0EVf=,k  
) cWGDee(  
); S|rgCh!h  
Dlo xrdOY&  
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: 5Ft5@UF~  
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 VN0mDh?E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iV FkYx%}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OX%MP!#KU  
yq_LW>|Z  
p2J|Hl|  
template < typename Cond, typename Actor > UY2X  
class do_while $wYtyN[  
  { {Y}dv`G#Iu  
Cond cd; @ DZD  
Actor act; O9'x -A%  
public : ; UiwH  
template < typename T > MRr</o  
  struct result_1 \ 6EKgC1  
  { LAx4Xp/  
  typedef int result_type; 1iL 'V-y  
} ; 0w'j+  
{:c]|^w6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k+V6,V)my  
-16K7yk  
template < typename T > 2eeQ@]Wj[Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .t&R>9cZ^  
  { M fk2mIy  
  do T,fI BD:  
    { Tj~IaU  
  act(t); S1_6C:^k  
  } qj0 1]  
  while (cd(t)); '`Bm'Dd  
  return   0 ; mD:IO  
} FtufuL?JS  
} ; a"/#+=[  
Y=Z1Tdxa|  
'tN25$=V&W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iDl;!b&V.  
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。 N3t0-6$_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o }Tz"bN  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 E6Rz@"^XV  
下面就是产生这个functor的类: !$A37j6  
m`4R]L]  
'B83m#HR#  
template < typename Actor > @ P@c.*}s  
class do_while_actor %pu Lr'Y  
  { #X: 'aj98  
Actor act; D3Jr3 %>  
public : 53HU.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =k3!RW'  
M >:]lpRK  
template < typename Cond > x\?;=@AW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |o'Q62`%}  
} ; " "O"  
kE.x+2  
I O%6 O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dAP|:&y@  
最后,是那个do_ 2LCB])X  
M)?dEgU}M  
C\_zdADUb%  
class do_while_invoker N_4eM,7t  
  {  6,1b=2G  
public : *KK+X07  
template < typename Actor > rI5F oh6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vgn@d,v  
  { ;E~4)^  
  return do_while_actor < Actor > (act); K\[!SXg@  
} y AF+bCXo  
} do_; ~5ZvOX6L2  
zJa)*N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "Th$#3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eRbGZYrJ  
最后来说说怎么处理break和continue ^n#1<K[E  
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。 ]!:oYAm  
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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