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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @Ne&%F?^Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bg|dV  
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, 5h|aX  
ix$ ^1(  
>'4$g7o,  
B):ZX#  
  class filler LcB+L](  
  { -xbs'[  
public : cQ'x]u_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3iUJ!gK  
} ; h=\1ZQKC)  
I L,lXB<  
v|KIVBkbT  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +r7hc;+G  
]=9 d'WL  
{]dG 9  
oUO3,2bn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J% n#uUs  
pU'${Z~b  
M?DZShkV_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /q}(KJX  
/nsBUM[;  
#!E`%' s]  
0U:X[2|)  
二. 战前分析 RN|Bk  
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。 u})*6l.  
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 !3iZa*  
IaQm)"Z  
 Na@;F{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \o=9WKc  
  /* --------------------------------------------- */ 5gV,^[E-z  
vector < int *> vp( 10 ); L>mM6$l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v9FR  
/* --------------------------------------------- */ ,]nRnI^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :y`LF <  
/* --------------------------------------------- */ \F-n}Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4f~sRubK  
  /* --------------------------------------------- */ ?@Q0;LG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <T;V9(66  
/* --------------------------------------------- */ *C0a,G4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ID`Ot{ y  
lJN#_V0qW  
(F 9P1Iq  
rsa_)iBC  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~JNE]mg  
1._1, _2是什么? MgJ5FRQ  
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。 Ook\CK*nKe  
2._1 = 1是在做什么? F(zCvT   
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。 ju3@F8AI  
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。 :*BN>*1^\r  
w=<E)  
>2#<tH0  
三. 动工 S7WHOr9XMV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (n8?+GCa  
6" Lyv  
Q)BSngW+  
mdyl;e{0  
template < typename T > n1 GX` K  
class assignment ^;h\#S[%  
  { 4M>pHz4  
T value; X lItg\R  
public : _>]/.w2=  
assignment( const T & v) : value(v) {} xb%Q[V_m  
template < typename T2 > 7w" !"W#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vea{o 35!  
} ; '3U,UD5EG  
_ Pzgn@D  
$GU  s\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r7>FH!=:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9M'"q7Kh  
DBHHJD/q  
QI U%!9Y  
AzF*4x  
  class holder & wtE"w  
  { Te~jYkCd  
public : |f$ws R`&  
template < typename T > N\&VJc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2;*G!rE&*`  
  { Q]GS#n  
  return assignment < T > (t); ks("( nU  
} @BjB Mi,  
} ; 9eq)WI/  
BeQ'\#q,  
Ix,b-C~  
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: $*$4DG1gaR  
"%+||IyW  
  static holder _1; 4[gbRn'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }Hg\ tj}i  
f/Y7@y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tDah@_  
而不用手动写一个函数对象。 `>g\gaQ  
xi.?@Lff  
#:yAi_Ct  
y7CXE6Y  
四. 问题分析 9z{}DBA  
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。 [h-NX  
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。 E #Ue9J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .#Z'CZO|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fKFD>u 0%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^_3 $f  
0YL*)=pD,  
五. 问题1:一致性 yx&}bu\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 87B$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q.7X3A8  
z1,#ma}.  
struct holder m(:R(K(je  
  { PWvTC`?  
  // ~N| aCi-X  
  template < typename T > g\/|7:yB]  
T &   operator ()( const T & r) const CdCY#$Z  
  { 1I'}Uh*  
  return (T & )r; GHLnwym  
} @oj_E0i3  
} ; .,(x7?  
Y>FLc* h  
这样的话assignment也必须相应改动: (QqeMG,Y  
k5tyOk  
template < typename Left, typename Right > )>b1%x} =  
class assignment _C1u}1hW#  
  { hUp3$4w  
Left l; rk&oKd_&i  
Right r; ! @Vj&>mH$  
public : ]v@ng8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -V@ST9`  
template < typename T2 > JUDZ_cGr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H3d|eO4+W  
} ; Sjw wc6_c  
`Has3AX8  
同时,holder的operator=也需要改动: {[NQD3=+F  
r z@%rOWV  
template < typename T > Qd% (]L[N.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P&5vVA6K7  
  { Gb Mu;CA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {/?{UbU  
} P??pWzb6HH  
kaEu\@%n  
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。 Ud>hDOJ3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {BAZ`I  
@N> rOA  
return l(rhs) = r; rSW{1o'  
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。 {"|GV~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (lit^v,9  
:t+Lu H g  
template < typename Tp > 55>+%@$,a  
class constant_t x5U;i  
  { J[K>)@I/  
  const Tp t; +`m0i1uI3  
public : ={190=\9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g8"{smP/  
template < typename T > }zeKf/?'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }_Sgor83n  
  { n=!5ha%#N  
  return t; 4=* ml}RP  
} <sGioMr  
} ; W$" >\A0%  
L#IY6t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  :KRe==/  
下面就可以修改holder的operator=了 Rg~[X5  
aMJ9U )wnK  
template < typename T > ooYs0/,{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `5~<)  
  { \WVY@eB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FFF7f5F  
} KiNluGNt  
90$`AMR  
同时也要修改assignment的operator() D4GXZX8 K  
FC8= ru  
template < typename T2 > SY2((!n._  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dw2$#d  
现在代码看起来就很一致了。 y {Mh ?H  
zhwajc  
六. 问题2:链式操作 @L^30>?l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eJ$ {`&J  
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。 h"Q&E'0d  
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。 ds QGj&  
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。 kI$X~s$r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?DJ,YY9P  
\RTXfe-`  
template < typename T > en gh3TZC  
struct result_1 4T#Z[B[  
  { <H!; /p/S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F (:] lM|  
} ; PR1%  
SbpO<8}8  
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: j2{ '!  
W?auY_+P  
template < typename T > })r[q sv  
struct   ref ^ )/oDyO  
  { )c<5:c  
typedef T & reference;  !.k  
} ; lV!@h}mG  
template < typename T > }u..m$h  
struct   ref < T &> /!0{9F<  
  { !~k-S exh  
typedef T & reference; b$)XS  
} ; J;BG/VI1  
Lv ,Ls  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Tp/+{|~  
C_Z[ul  
template < typename T > R|AG N*.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w_i$/`i+  
  { j^~WAWbFh  
  return l(t) = r(t); yf7p0;$?  
} &wZ:$lK#o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 '4qi^$|\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t=ry\h{Pc  
Si]8*>}-B  
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 hzc2c.gcF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n2H2G_-L[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ghiFI<)VY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k^.9;FmQ  
最后的布局是: G}\E{VvWh  
                Add ~Hs a6F&F  
              /   \ _dq.hW7  
            Divide   5 d+fi g{<b  
            /   \ "sRR:wzQu  
          _1     3 . \fzK  
似乎一切都解决了?不。 @hWt.qO3s  
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。 z6R<*$4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "Gxf[6B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /cDla5eej  
sEL[d2oO  
template < typename Right > 7@rrAs-"Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :nw4K(:f  
Right & rt) const |k+Y >I&  
  { l23#"gGb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BaTE59W  
} /W/ =OPe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V5RfxWtm:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0=&Hm).  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ueYZM<],  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 'LR5s[$j  
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。 U)+Yh  
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? 5>JrTO 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: 0AFjO)  
~FM5]<X)  
template < class Action > &B7X LO[  
class picker : public Action Ah28D!Gor  
  { 2bfKD'!aH  
public : .QzHHW4&0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X5527`?e  
  // all the operator overloaded L*1C2EL/q  
} ; 3j(GcR 9  
/WB^h6qg  
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。 PygaW&9Z|d  
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: Y_)!U`>N?  
q3e %L  
template < typename Right > ZPY#<^WOzr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c Q|nL  
  { +hRAU@RA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }i ./,  
} (5re'Pl  
[&y{z-D>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vu;pILN  
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。 ~%B^`s  
$3|++?  
template < typename T >   struct picker_maker ne4hR]:  
  { e-ILUzT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 34Q l7LQp[  
} ; f3]Z22Yq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OW\r }  
  { %vDN{%h8  
typedef picker < T > result; <V#9a83JP  
} ; [*Nuw_l  
v{"$:Z ow  
下面总的结构就有了: 61HU_!A8S  
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。 yf*^Y74  
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。 D$+9`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !v;N@C3C  
至此链式操作完美实现。 H[UV]qO,  
;"$Wfy  
UmcPpZ  
七. 问题3 w xKlBx7  
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。 Pk!RgoWF  
4!64S5(7t  
template < typename T1, typename T2 > 9q5jqFQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gE]6]L  
  { GuPxN}n 5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8i/5L=a"`  
} Gjf b<  
7)tkqfb]  
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: :sAb'6u1EU  
vg[A/$gLM  
template < typename T1, typename T2 > $ (/=Wn  
struct result_2 Fcz7   
  { /N .xh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ],#Xa.r  
} ; t% Sgw%f  
>W Tn4SW@  
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? 5]pvHc  
这个差事就留给了holder自己。 g<pr(7jO  
    A!B: vJ  
M#%l}  
template < int Order > C{( &Yy"  
class holder; (7Su{tq  
template <> )#S;H$@$  
class holder < 1 > 3/_rbPr  
  { )` ~"o*M  
public : 9U~fc U6  
template < typename T > T_iX1blrgh  
  struct result_1 3v\69s  
  { hOFC8g  
  typedef T & result; NxY B)`~  
} ; h</,p49gM  
template < typename T1, typename T2 > eXKpum~  
  struct result_2 ) uM*`%  
  { %Q,6sH#  
  typedef T1 & result; `CpfQP&^  
} ; 3( &k4  
template < typename T > /bdL.Y#V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U{1%ldOJ%  
  { 1 S<E=7  
  return (T & )r; YV%y KD  
} pLYLHS`*  
template < typename T1, typename T2 > 2 |`7_*\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Z;iK(>IX  
  { /{6&99SJcc  
  return (T1 & )r1; mD5Vsy{Pb  
} _oz1'}=  
} ; \/XU v(  
<C1w?d$9I  
template <> !NqLBrcv0  
class holder < 2 > +{~ cX] |  
  { af@R\"N9c  
public : #~}4< 18  
template < typename T > vVhSl$mW  
  struct result_1 c1tM(]&  
  { inHlL  
  typedef T & result; i/{dD"HwM  
} ; ~"J7=u1o  
template < typename T1, typename T2 > FPb4VJ|xm  
  struct result_2 q}P UwN6  
  { G^ShN45   
  typedef T2 & result; /+wCx#!  
} ; _|r/* (hh  
template < typename T > wY]ejK$0R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DX0#q #  
  { we0haK  
  return (T & )r; bV$g]->4e  
} V= g u'~  
template < typename T1, typename T2 > ,UYe OM2Ao  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uS<og P  
  { U(+%iD60i  
  return (T2 & )r2; &E]<KbVx  
} s .@Szq  
} ; /&H l62Ak  
yxtfyf|9 '  
U:AB%gr[  
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> >。 dUQ )&Hv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ),>whCtsI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?7#{#sj  
m2%n:  
return l(i, j) = r(i, j); mGpBj9jr1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "#:h#uRUb  
>Qqxn*O  
  return ( int & )i; t*`G@Nj  
  return ( int & )j; iu9+1+-  
最后执行i = j; |hS^eK_  
可见,参数被正确的选择了。 dy~M5,zn  
>E7s}bL"  
e<{waJ1  
: sG/  
Qe0?n  
八. 中期总结 de9e7.(2  
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: .E 9$j<SP-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wHZ(=z/q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 | 2GrOM&S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B~E>=85z  
qYPgn _  
dP<i/@21Wm  
/!_FE+  
/g1;`F(MS/  
 T4J WZ  
九. 简化 6o^O%:0g  
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。 sHPlNwyy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "AlR%:]24~  
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: [,Y;#;   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XM3~]  
  +-*/&|^等 ~iIFe+6  
2. 返回引用。 =y^ g*9}_  
  =,各种复合赋值等 Bnz}:te}  
3. 返回固定类型。 Va4AE)[/*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Snq0OxS[v  
4. 原样返回。 ZSB;4 ?:h  
  operator, .B! L+M< [  
5. 返回解引用的类型。 fG<[zt\e  
  operator*(单目) SbobXTbG  
6. 返回地址。 #UnGU,J  
  operator&(单目) BPy pA $  
7. 下表访问返回类型。 sDwE,f0h  
  operator[] SIzA0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ioslarw1J  
  operator<<和operator>> G&yF9s)Lvs  
$wcV~'fM  
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。 R?] S<Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #b1/2=PA  
5(DnE?}vo  
template < typename Left > InG<B,/W?  
struct value_return Z"G?+gM@  
  { ?`B6I!S0[  
template < typename T > I^QB`%v5  
  struct result_1 ,f .#-  
  { 7': <I- Fm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hw&~OJeo  
} ; /j:-GJb*!u  
s=XqI@  
template < typename T1, typename T2 > H"rIOoxf  
  struct result_2 (Jy > ,~O  
  { $t>ow~Xi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a{iG0T.{Yh  
} ; 1gH>B5`  
} ; M-5zsN  
PLWx'N-kqL  
t<qXXQ&5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gjy:o5{vA*  
`"|u NVn  
下面我们来剥离functor中的operator() 1<f,>BQ+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;4(FS  
j`"cU$NRM  
return l(t) op r(t) gd;e-.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;<v9i#K5  
return op l(t) [M:BJ%*  
return op l(t1, t2) @xAfD{}f!  
return l(t) op G;bE_O  
return l(t1, t2) op JZ0u/x5  
return l(t)[r(t)] gx6$:j;   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yl~h `b4  
96CC5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [3hOc/]s  
单目: return f(l(t), r(t)); ,9ZN k@q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); " ZFK-jn/  
双目: return f(l(t)); z,=k F I  
return f(l(t1, t2)); #)$@Kvm  
下面就是f的实现,以operator/为例 U*Pi%J  
WUqfY?5  
struct meta_divide V s1Z$HS`  
  { =ZN~*HLl}  
template < typename T1, typename T2 > "4qv yVOE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cXvq=Rb  
  { 626 !6E;T  
  return t1 / t2; g"L$}#iTsl  
} /CN`U7:E  
} ; Mi_/ ^  
j]5bs*G  
这个工作可以让宏来做: RgT|^|ZA  
\LpR7D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ta3qEVs  
template < typename T1, typename T2 > \ eo&nAr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IXef}%1N?  
以后可以直接用 JA~v:ec  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V0x;*)\PYm  
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 _}-Ed,.=  
(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。。。) qA6;Q$  
.0>2j(  
UMbM3m=\  
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 rt[w yz8  
WD7IF+v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3KW4 ]qo~  
class unary_op : public Rettype L^0s  
  { Akbt%&  
    Left l; kq kj.#u  
public : P[E5e+ A)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9c@."O`  
?W(>Yefk  
template < typename T > $ RDwy)9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OF)G 2>t  
      { #r}O =izi  
      return FuncType::execute(l(t)); =k\V~8XZ  
    } ZCAdCKX|  
xQ=sZv^M  
    template < typename T1, typename T2 > U- UD27  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pn*+g!`  
      { aI l}|n"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `"/s,"c:D  
    } M;\iL?,  
} ; dC7YVs_,#  
YnzhvE  
Az}.Z'LJ  
同样还可以申明一个binary_op O#g'4 S  
 Ip0~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T5g}z5~"  
class binary_op : public Rettype o& GS;{Rs  
  { *t JgQ[  
    Left l; ?9E shw2  
Right r; LK}Ih@ f  
public : G>/Gw90E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `5V=U9zdE  
qW1d;pt  
template < typename T > 4' ym vR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !y&uK&1  
      { BB?vc( d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sO,%Ok1  
    } Li jisE  
F3XB};  
    template < typename T1, typename T2 > F%t_9S,)O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OR&'  
      { lTe7n'y^^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G234UjN%  
    } Z r}5)ZR.  
} ; ''{REFjK7  
0h[p w   
f4JmY1)@  
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 cmLGMlFT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Kw`{B3"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S_E-H.d"  
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。 yqaLqZ$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T<hS  
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。。。 toq/G,N Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c>_tV3TDA  
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) ,g.*Mx`-  
下面是修改过的unary_op mv5=>Xc6  
YP^=b}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S(B$[)(  
class unary_op UlG8c~p  
  { p#5U[@TK  
Left l; ^#|Sl D]  
  <G9HVMiP  
public : Vs[A  
-8HK_eQn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iKJ-$x_5  
($Cy-p  
template < typename T > m\4V;F  
  struct result_1 !2.(iuE  
  { bW]7$?acv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -YDA,.Ic?  
} ; 04K[U9W3  
9nM_LV  
template < typename T1, typename T2 > @U8}K#  
  struct result_2 %^ bHQB%  
  { ?/M:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1^f7  
} ; Su]@~^w  
CPW^pGT+i  
template < typename T1, typename T2 > 2 c 2lK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -w dbH`2Z"  
  { syJLcK+e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  !^yH]v  
} Fb!Ew`;QT  
ME0vXi  
template < typename T > ,QeJ;U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 43VBx<"  
  { ~WjK'N4n5  
  return OpClass::execute(lt(t)); =bBV A0y  
} P<%}!Y  
]c9\[Kdq}H  
} ; F@tfbDO?  
eh39"s  
,qT^e8E+  
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 1dhuLN%Ce  
好啦,现在才真正完美了。 E/3i _R  
现在在picker里面就可以这么添加了: tEN8S]X  
=*5< w  
template < typename Right > gTS} 'w{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S4_C8  
  { H|IG"JB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); EKD?j  
} QZm7 Q4  
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。 :R-_EY$k6  
Tc.QzD\  
5|jsv)M+  
\8Hs[H!  
IAHQT < ]  
十. bind O**~ Tj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dC<2%y  
先来分析一下一段例子 P;G]qV%  
@<jm+f"MP  
-N'wKT5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y3 \EX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `h'7X(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |ms.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1I awi?73  
我们来写个简单的。 SajG67  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9sN#l  
对于函数对象类的版本: %a?\y_a=b  
Bp_8PjQ  
template < typename Func > mKqXB\<  
struct functor_trait 4?fpk9c{2  
  { 1=h5Z3/fj  
typedef typename Func::result_type result_type; Uc, J+j0F  
} ; I.'/!11>  
对于无参数函数的版本: zsLMROo3  
i-ww@XOQ  
template < typename Ret > `TYC]9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;Dbx5-t  
  { ^?2zoS#iw  
typedef Ret result_type; (5;nA'  
} ; sPMICIv|  
对于单参数函数的版本: '5b0 K1$"  
Ifokg~X~G  
template < typename Ret, typename V1 > njZJp|y6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \:g\?[  
  { 0CvGpM,  
typedef Ret result_type; B]NcY&A  
} ; 9q+W>wt  
对于双参数函数的版本: ${rWDZ0Z  
k 1a?yH)=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ai"MJ6)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qW4DW4  
  { +\*b?x  
typedef Ret result_type; >& 4):  
} ; Eyz.^)r  
等等。。。 )4h|7^6ji  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A.mFa1lH  
X`3_ yeQc  
template < typename Func >  gnkeJ}K  
struct func_return /i dI-  
  { eso-{W,D  
template < typename T > ($!uBF-b  
  struct result_1 7n o6  
  { $e2+O\.>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C>'G?  
} ; ;B;@MD,B  
[W*M#00_&4  
template < typename T1, typename T2 > "iGQ1#6|d  
  struct result_2 sv&^sARN  
  { +'Y?K]zbt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5JEOLPS  
} ; 5rfDm  
} ; J[05T1  
-L4G)%L\  
4x}U+1B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cIQbu#[@  
8AuE:=?,,  
template < typename Func, typename aPicker > MGq\\hLD\-  
class binder_1 }& W=  
  { 5]up%.  
Func fn; 4JU 2x  
aPicker pk; XjCx`bX^<  
public : :?j=MV  
:nR80]  
template < typename T > }K@m4`T  
  struct result_1 )-o jm$  
  { NMfHrYHbh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YK[2KTlo  
} ; sVBr6 !v=  
xJAQ'ANr  
template < typename T1, typename T2 > kI9I{ &J&  
  struct result_2 IU5T5p  
  { Yi,`uJKh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V9SL96'[I  
} ; pdR\Ne0P*  
G[JWG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N Uv Vhy]{  
#rF`Hk:  
template < typename T > 4`)r1D!U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c-5AI{%bl6  
  { \b%c_e  
  return fn(pk(t)); FNuE-_  
} ,}]v7DD  
template < typename T1, typename T2 > M]p-<R\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k7Qs#L  
  { (_!I2"Q*  
  return fn(pk(t1, t2)); vb?.`B_>&  
} {aq)Y>o5:T  
} ; ~c<8;,cjYR  
S5u$I  
cfilH"EK  
一目了然不是么? :hs~;vn)  
最后实现bind U]gUGD!5x  
7M4J{}9  
Z1I.f"XY  
template < typename Func, typename aPicker > 37kVJQcA1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^+CWo@.  
  { L%(NXSfu7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pzq^x]  
} nIr`T^c9c  
j`"!G*Vh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,mHUo4h1O  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8C8S) ;  
FG[rH]   
十一. phoenix U;WwEta ]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q.$Rhjb  
~v;+-*t  
for_each(v.begin(), v.end(), ~tt\^:\3~S  
( .4R.$`z4  
do_ %Z<{CV  
[ Q&vdBO/  
  cout << _1 <<   " , " ~G@YA8}  
] ha$1vi}b  
.while_( -- _1), 65dMv*{  
cout << var( " \n " ) d,^ZH  
) RZV6;=/  
); Cs[ d:T  
f$\ O:E=  
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: &K60n6q{aQ  
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 _qf39fM;\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B7[d^Y60B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: & nXE?-J  
ObEz0Rj  
z2t+1 In,  
template < typename Cond, typename Actor > hXth\e\[{`  
class do_while  19]19_-  
  { 0&|0l>wy.  
Cond cd; N10U&L'w  
Actor act; 18sc|t  
public : 0y,w\'j  
template < typename T > 5 | ,b  
  struct result_1 I/tMFg  
  { ap )B%9  
  typedef int result_type; rkR5>S( 2M  
} ; D0xQXC3$`  
qjhV/fsfb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Lu.+J]Rz  
{CI4AT!?W  
template < typename T > $'3xl2T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GW;%~qH[,  
  { lTqlQ<`V  
  do DbH;DcV7  
    { eIalcBY  
  act(t); /Yp#`}Ii  
  } lP`BKc,  
  while (cd(t)); <C&|8@A0  
  return   0 ; O7VEyQqf5  
} F""9O6u  
} ; $~.YB\3  
.7^(~&5N  
]<f(@]R/d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C$6FI `J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H( i   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dREY m}1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 3r kcIVO  
下面就是产生这个functor的类: sd\p[MXX  
q/U-6A[0  
jW`JThoq  
template < typename Actor > 4($"4>BA  
class do_while_actor n_km]~  
  { ? /z[Jx.  
Actor act; vHpw?(]  
public : `T[@-   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R\3a Sx L  
K#wA ;  
template < typename Cond > }psRgF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e9KD mX_  
} ; YP_L~zZ  
X%5eZ"1{x  
H/*ol^X7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7:u+cv  
最后,是那个do_ hOAZvrfQ4  
ALTOi?  
+_i{4Iz~p  
class do_while_invoker N~O3KG q  
  { dn- [Gnde  
public : f<@!{y 2Xe  
template < typename Actor > ^-~JkW'z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Om0$6O  
  { zW%Em81Wd  
  return do_while_actor < Actor > (act); %DKFF4k  
} EYq?NL='  
} do_; +`Z1L\gmA  
NAvR^"I~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !|&|%x6@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *tF~CG$r  
最后来说说怎么处理break和continue wL?Up>fr  
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。 v&YeQC>  
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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