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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `Kc %S^C'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o`K^Wy~+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, 6G<Hi"I  
]X: rby$  
%wjB)Mae  
6l\UNG7  
  class filler "26B4*  
  { d0A\#H_&  
public : (: TGev  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R'9@A\7#  
} ; *%N7QyO`I  
bN4&\d*u#  
aC,vh1")F  
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: ^wO_b'@v  
)qyx|D  
{rb-DB-/5M  
zK>'tFU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n.a=K2H:V  
{FJX  
}r~v,KDb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d7 gH3 l  
_PyW=Tj  
qXU:A-IdIl  
2%5^Fi  
二. 战前分析 :^H9W^2  
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。 [/AdeR  
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 UU.mdSL  
Th~3mf #  
d(X\B{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hB P$9GR  
  /* --------------------------------------------- */ (RDa,&  
vector < int *> vp( 10 ); Ko$ $dkSE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BP[CR1Gs  
/* --------------------------------------------- */ G>=9gSLM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c YM CfP  
/* --------------------------------------------- */ N"YK@)*Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L876$  
  /* --------------------------------------------- */ 3R<ME c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `P^u:  
/* --------------------------------------------- */ M.xhVgFf)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [!J @a  
N+\oFbE  
L,C? gd@"  
fqcU5l[v,  
看了之后,我们可以思考一些问题: a1 4 6kq  
1._1, _2是什么? s6uF5]M;2  
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。 t4f (Y,v  
2._1 = 1是在做什么? KjFZ  
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。 saGRP}7?  
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。 <=;H[} e  
Iz6ss(UJ  
22)0zY%\  
三. 动工 r/mA2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n9]IBIthe  
9GMH*=3[=  
Y%78>-2 L  
Zz"I.$$[M  
template < typename T > W<\kf4Y  
class assignment " Sc5qG  
  { dV5PhP>6  
T value; ~A8qeaP  
public : OD  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^y&q5p jj  
template < typename T2 >  FovE$Dj]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pv< QjY  
} ; +mJ :PAy4  
{V}t'x`4c  
C:]/8l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  7]p>XAb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tl DY k  
1S+;ZMk  
#$LH2?)  
S-isL4D.Z  
  class holder mbF(tSy  
  { <KKDu$W|T  
public : 7sXy`+TZ->  
template < typename T > (V$Zc0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d2RnQA  
  { t:\l&R&  
  return assignment < T > (t); fZ[kh{|  
} ~ct2`M$TL(  
} ; @'*eC}\E  
8jRs =I  
As0 B\  
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: C`dkD0_  
*~c qr  
  static holder _1; cI2Fpf`2Wj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #S%4?   
-^yXLa;D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NeHx2m+  
而不用手动写一个函数对象。  #;`Oj  
a>U6Ag<  
I6+2>CUGo  
^ pj>9%  
四. 问题分析 uG;?vvg>  
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。 Z(p*Z,?u  
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。 )Nbc/nB$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R<|ejw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U 2bzUxK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [9OSpq  
(VyA6a8  
五. 问题1:一致性 b4 CF`BG  
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?| Tp?-* K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dByjcTPA  
J_PH7Z*=,  
struct holder r?pZ72 q  
  { 34z+INkX  
  // Rv<L#!; t  
  template < typename T > je,c7ZFO  
T &   operator ()( const T & r) const ys%zlbj[  
  { G=|70pxU  
  return (T & )r; MWs~#ReZ  
} mZ7B<F[qV  
} ; ]boE{R!I  
o&z!6"S<  
这样的话assignment也必须相应改动: vM(Xip7  
;'}'5nO=$  
template < typename Left, typename Right > Jt]&;0zn2  
class assignment 4z_n4=  
  { eLV.qLBUs  
Left l; &tj0M.-  
Right r; =IZ[_ /@  
public : qfYG.~`5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1HbFtU`y~  
template < typename T2 > tuxRVV8l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HTk\723Rdw  
} ; [jrqzB  
\}#@9=  
同时,holder的operator=也需要改动: E!! alc{  
 ?Vc0)  
template < typename T > m[:K"lZ ]2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?#BV+#(  
  { G;s"h%Xw98  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9x?'}  
} dJi|D  
fu R2S70d  
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。 pOA!#Aj)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zkexei4^<  
"3}<8 c  
return l(rhs) = r; "IFg RaP=  
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。 c}-(.eu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :(, mL2[  
&= eYr{  
template < typename Tp > >c~RI7uu  
class constant_t {C")#m-0  
  { O/b+CSS1  
  const Tp t; 66\jV6eH7L  
public : e2w&&B-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }k7'"`#?"  
template < typename T > KX4],B5 +  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {( tHk_q  
  { #;Tz[0  
  return t; O{]9hm(tN  
} QyGnDomQ  
} ; ~h)&&' a  
P^)q=A8Z#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i9A~<  
下面就可以修改holder的operator=了 QDTNx!WL  
)T|L,Lp  
template < typename T > FvdeQsc!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m3.sVI0I  
  { %,UPJn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d@ J a}`  
} ~*.-  
EWj gI_-  
同时也要修改assignment的operator() 6.c^u5;  
o:p *_>&  
template < typename T2 > Um.qRZ?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =#xK=pRy;  
现在代码看起来就很一致了。 -{jdn%Y7CK  
ytAWOt}`  
六. 问题2:链式操作 /)L 0`:I#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J n&7C  
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。 z rfUQO  
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。 e'9r"<>i  
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。 DN] v_u+}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~bK9R 0|<  
vVxD!EL  
template < typename T > tJ0NPI56yP  
struct result_1 ,5Vt]#F5@  
  { PBjmGwg7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c1XX~8  
} ; ipE ]}0q  
gABr@>Vv  
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: 2?q(cpsN  
rNDrp@A>  
template < typename T > }T_Te?<&  
struct   ref S.*~C0"  
  { zZ-\a[F  
typedef T & reference; RP4Ku9hk  
} ; 1GCzyBSbb  
template < typename T > Fr2N[\>s  
struct   ref < T &> KzU lTl0  
  { gb|Q%LS9R  
typedef T & reference; }f}}A=  
} ; s#9Ui#[=h  
),}AI/j;zY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \*t~==WB  
c3%@Wj:fo  
template < typename T > +j14Q$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2BXy<BM @  
  { k(VB+k"3  
  return l(t) = r(t); >/$Fh:R-  
} /#NYi,<{X  
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。 o +B:#@9?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \c,pEXG  
lCd@jB{  
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 KL,/2 (  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d~J-|yyT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lo.rvt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5Z/7kU= I  
最后的布局是: DE$q+j0P  
                Add Ga>uFb}W~  
              /   \ K kW;-{c  
            Divide   5 :(|'S4z  
            /   \ <yA}i"-1W  
          _1     3 )m3Uar  
似乎一切都解决了?不。 e!-,PU9+  
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。 2| iV,uJ&  
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。 ./vZe_o)j$  
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: /&#XhrT  
sb_oD{+gW  
template < typename Right > %q ;jVj[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lf<S_2i  
Right & rt) const O=cxNy-I  
  { b3-e R5U/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n%^ LPD  
} Di_2Plo)4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]M>9ULQ  
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。 rPNb\Ri  
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。 r~-.nb"P  
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。 `nXVE+E@  
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。 ?<&O0'Q  
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? ]r! >{  
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: =h6 sPJ  
WO4=Mte?  
template < class Action > =o}"jVE  
class picker : public Action |s#'dS;  
  { '3]p29v{  
public : SKuIF*"! S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aJL^AG  
  // all the operator overloaded 9j ]sD/L5q  
} ; v[@c*wo  
v8gdU7Ll,  
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。 {Sl57!U5  
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: m=AqV:%|  
/&& 2u7*  
template < typename Right > +MbIB&fRCB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q-Ux<#  
  { CM)Q&:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4nH*Ui!T  
} ^_t%kmL`  
-7/s]9o'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N"/-0(9[  
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。 & gJV{V5Ay  
M<SdPC(+  
template < typename T >   struct picker_maker F/m^?{==~*  
  { L@75- T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7"7rmZ   
} ; +_v$!@L8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IX: 25CEI2  
  { svelYe#9z  
typedef picker < T > result; \Gm-MpW  
} ; *19ax&|*S  
I/VxZ8T  
下面总的结构就有了: J$4wL F3  
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。 e{;OSk`x  
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。 X1IeSMAe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @prG%vb"  
至此链式操作完美实现。 -/_L*oYli  
:Ih|en^w  
j-CnT)W<  
七. 问题3 cJM:  
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。 KZ!3j_pKy  
hlu:=<B  
template < typename T1, typename T2 > ;})5:\h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +\li*G]:J  
  { 7iHK_\tn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Auy_K?he]  
} c4_`Ew^k  
Qn ^bVhG+  
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: =0 @&GOq  
zkTp`>9R  
template < typename T1, typename T2 > Tirux ;  
struct result_2 x^"E S%*  
  { AtR?J"3E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %Pksv}  
} ; h._nK\  
7W6cM%_B  
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? %/>xO3"T  
这个差事就留给了holder自己。 ;> m"x  
    e]=!"nJ+  
5Z4- Z  
template < int Order > <foCb%$(?  
class holder; dd?x(,"A`  
template <> {0! ~C=P  
class holder < 1 > }F+zs*S  
  { T#pk]c6Q  
public : \rykBxs  
template < typename T > 0 ugT2%  
  struct result_1 OMwsbp&  
  { %4 \OPw&  
  typedef T & result; SWp1|.=Sm  
} ; pT?Q#,fh  
template < typename T1, typename T2 > 9Lh|DK,nV/  
  struct result_2 *m%]zj0bo  
  { Ll MpS<2NO  
  typedef T1 & result; < j$#9QQ1  
} ; tNVV)C  
template < typename T > UD~p'^.m_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6Es? MW=  
  { , @m@S ^  
  return (T & )r; eMRar<)+#*  
} Th`skK&U  
template < typename T1, typename T2 > ;,&8QcSVY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EBtLzbj  
  { Ev!{n  
  return (T1 & )r1; %p&k5:4<"#  
} &D%(~|'  
} ; -T6(hT\  
lyCW=nc  
template <> `si#aU  
class holder < 2 > Ifk#/d  
  { 9+,R`v  
public : 4/ X/>Y1  
template < typename T > :V)lbn\  
  struct result_1 &h*S y  
  { ?=GXqbS"  
  typedef T & result; %AF5=  
} ; >r &;3:"  
template < typename T1, typename T2 > _md=Q$9!m  
  struct result_2 V8=Y@T,  
  { vi@Lz3}::  
  typedef T2 & result; 7=@jARW&  
} ; tU"raP^ =  
template < typename T > reo{*) %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b'zR 9V  
  { 4E44Hzs  
  return (T & )r; Bh&Ew   
} hzI *{  
template < typename T1, typename T2 > \b}~2oX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H1!iP$1#V  
  { 1 4 LI5T  
  return (T2 & )r2; ~.PP30 '  
} -Xz?s  
} ; KlK`;cr?  
Gf8s?l  
dQezd-y*  
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> >。 >Ps7I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9Pd* z>s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4 !`bZ`_Bw  
H* !EP  
return l(i, j) = r(i, j); 5)1+~B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O!D/|.Q#%  
fJjgq)9  
  return ( int & )i; "s W-_j]  
  return ( int & )j; dsK&U\ej}  
最后执行i = j; "Clz'J]{  
可见,参数被正确的选择了。 `n!viW|tB  
{5c]Mn"r  
_RMQy~&b  
us?&:L|!=  
UVf\2\Y  
八. 中期总结 ;D ~L|  
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: 3l!NG=R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oN[Th  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8YY|;\F)J~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zH)_vW  
/I&wj^   
]pTvMom$6  
cu#e38M&eE  
"YFls#4H-  
1S%k  
九. 简化 {I%y;Aab8  
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。 M%Ku5X6:/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HgJb4Fi  
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: w=r&?{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t7#lsd`_  
  +-*/&|^等 $]d*0^J 6  
2. 返回引用。 D>ai.T%n  
  =,各种复合赋值等 cErI%v}v0  
3. 返回固定类型。 XOr fs sj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Qb^q+C)o]  
4. 原样返回。 2iXoj&3e  
  operator, y<r}"TAf-  
5. 返回解引用的类型。 _ P ,@  
  operator*(单目) g%J./F=@3  
6. 返回地址。 D\L!F6taS  
  operator&(单目) }#9(Mul  
7. 下表访问返回类型。 Uf,fX/:!  
  operator[] <Q`&o@I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 OS7R Qw1  
  operator<<和operator>> dBEIMn@  
:=g.o;(/N  
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。 =DgC C|p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `bgb*Yaod  
'qeP6}M  
template < typename Left > ~@c-*  
struct value_return Cyk s  
  { aPIr_7e  
template < typename T > #a}N"*P  
  struct result_1 eqzTQen8q  
  { @@pq 'iRn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *re 44  
} ; ??xlA-E  
9`X&,S~e  
template < typename T1, typename T2 > }""p)Y&  
  struct result_2 .j 'wQ+_  
  { -{x(`9H;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gA +:CgQ  
} ; JLUms  
} ; LD.Ck6@  
fEiJ~&{&  
y_%&]/%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !LSs9_w  
[}k|  
下面我们来剥离functor中的operator() U>3 >Ex  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {CP o<lz  
MSB%{7'o  
return l(t) op r(t) ) hdgz$cl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *PcVSEP/0  
return op l(t) -Op@y2+c  
return op l(t1, t2) sFx$>:$  
return l(t) op GMb!Q0I8  
return l(t1, t2) op 'Kd7l}e!  
return l(t)[r(t)] &!#2ZJ}{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .HDebi  
E!YmcpCl  
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: fv|%Ocm  
单目: return f(l(t), r(t)); A:xb!= 2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t'Htx1#Zc[  
双目: return f(l(t)); 2VMX:&3 5J  
return f(l(t1, t2)); =F[lg?g  
下面就是f的实现,以operator/为例 V<W02\Hs  
{.#j1r4J`  
struct meta_divide CRd_}  
  { VVN # $  
template < typename T1, typename T2 > G4);/#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r&/D~g\"|[  
  { jDp]R_i  
  return t1 / t2; -_w~JCx  
} jqqaw  
} ; 0O^r.&{j>  
y8D 8Y8B  
这个工作可以让宏来做:  3:"AFV  
Lqq*Nr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FBbm4NB  
template < typename T1, typename T2 > \ _32/WQF6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |y'b21 7t  
以后可以直接用 b/G8M r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JN)"2}SE  
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 y8}"DfU.  
(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。。。) xz="|HD);  
6O]Xhe0d@  
I}1fEw>8  
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 DZF[dxH  
e ^-3etx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u`nt\OF  
class unary_op : public Rettype fg< ( bXC  
  { #Xj;f^}/  
    Left l; .;cxhgU  
public : \}n !yYh(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6@i|Kw(:  
u;QH8LK  
template < typename T > b^+Fs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ae3,W  
      { vRq=m8  
      return FuncType::execute(l(t)); 6j?FRs  
    } (c  u'  
|qQ{8T%)  
    template < typename T1, typename T2 > Q>##hG:m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q|6Ls$'$  
      { jM{(8aUG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M ,Zm|3L  
    } X!7 c zt  
} ; +"TI_tK, S  
0EcC  
s@.`"TF.7  
同样还可以申明一个binary_op /h1dm,  
K'a#Mg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )er?*^9Z  
class binary_op : public Rettype j;$6F/g  
  { f)p>nW?Z  
    Left l; d08`42Z69  
Right r; UIC\CP d  
public : n1fE daa7g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 61ON  
"#_)G7W+e  
template < typename T > 2GHXn:V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >X-ed  
      { *u:;:W&5y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~%cSckE  
    } vkDZv@  
Bt |9%o06l  
    template < typename T1, typename T2 > yv6Zo0s<J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7/5NaUmPTt  
      { {ar5c&<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7eaA]y~H  
    } N'lGA;}i  
} ; =8$(i[;6w  
T:w2  
!q7;{/QM6  
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 wHB Hkz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kuKnJWv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GY0XWUlC  
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。 l`~a}y"n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K4h-4Qbn  
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。。。 41 c^\1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MHpL$g=5_  
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) 6ywnyh  
下面是修改过的unary_op O&rD4#  
M[`w{A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Kd ryl   
class unary_op 0,"n-5Im  
  { #G[ *2h~99  
Left l; Xj})?{FP  
  yPzULO4  
public : ,\m;DR1  
4cErk)F4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OxmlzQ"vM  
]$?zT`>(F  
template < typename T > iaaH9X %  
  struct result_1 @]y{M;  
  { mhJOR'2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~q#[5l(r8  
} ; ,,wyydG  
npG+# z  
template < typename T1, typename T2 > Rrs`h `'-  
  struct result_2 @LkW_  
  { RB$ 8^#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'wT./&Z  
} ; LfjS[  
oRvm*"8B  
template < typename T1, typename T2 > &]"_pc/>m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]~g|SqPA@  
  { x`=5l`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z>MJ0J76]  
} p Yi=q  
pn_gq~5ng  
template < typename T > v^lm8/}NO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7,&]1+n  
  { }v(H E%~}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8HH.P`Vk#  
} 5x1jLPl'  
zx]M/=7,V#  
} ; R2H\;N  
xUYN\Pc-  
 h?pGw1Q  
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 s$nfY.C  
好啦,现在才真正完美了。 K~hlwjrt  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;ZqD60%\  
BS<>gA R;/  
template < typename Right > pQgOT0f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )V+Dqh,-g  
  {  k9VQ6A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $Ln2O#  
} J<P/w%i2  
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。 )mo|.L0  
@}rfY9o'  
=ILo`Q~  
G}hkr  
jQwg)E+o;  
十. bind BKjPmrZ|  
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。 va*>q-QCr  
先来分析一下一段例子 %!hA\S  
r'JK$9  
PQ!?gj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} : w`i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wYxFjXm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -3XnK5  
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。 '`A67bdq)  
我们来写个简单的。 '~6CGqU*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H(ftOd.y  
对于函数对象类的版本: F9G$$%Q-Z  
rN!9&  
template < typename Func > E6IL,Iq9  
struct functor_trait g8@i_  
  { _"e( ^yiK  
typedef typename Func::result_type result_type; `fE:5y  
} ; Wv'B[;[)  
对于无参数函数的版本: #S74C*'8  
:95_W/l  
template < typename Ret > sBG(CpQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RPqn#B  
  { ON=ley  
typedef Ret result_type; KE1@z]  
} ; -kS5mR  
对于单参数函数的版本: s5|)4Z ac  
^\t">NJ^  
template < typename Ret, typename V1 > +[nYu)puP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R}mWHB_h"  
  { @?NLME  
typedef Ret result_type; R_&V.\e_  
} ; TgG)btQ  
对于双参数函数的版本: t-{OP?cE1  
{.'g!{SHp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "tbBbEj?d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VH*(>^Of F  
  { ~$9"|  
typedef Ret result_type; ApB'O;5  
} ; e"09b<69  
等等。。。 a'.=.eDQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h.%Qn vL  
E0'6!9y  
template < typename Func > +n]Knfi  
struct func_return blS4AQ?b^  
  { dNmX<WXG  
template < typename T > J8[Xl.  
  struct result_1 #rC+13  
  { m=y)i]=1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G4]``  
} ; #_5+kBA+>'  
7}?z=LHb3  
template < typename T1, typename T2 > FiH!) 6T  
  struct result_2 +w/o  
  { QpZhxp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /FXfu  
} ; /qY(uPJ  
} ; Kqjeqr@)  
7tnzgtal  
?^0Z(<Arz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n*|-"'j  
79fg%cSb  
template < typename Func, typename aPicker >  vpMv  
class binder_1 a_x6 v*  
  { ~-zC8._w3r  
Func fn; r +fzmb  
aPicker pk; S]{Z_|h*j  
public : ld6@&34  
Melc -[  
template < typename T > >TJ$Z3  
  struct result_1 _u!G 6   
  { [Hf FC3U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n40Z  
} ; b /ySt<  
u?i1n=Ne  
template < typename T1, typename T2 > 5sUnEHN  
  struct result_2 mUw,q;{  
  { ]vrs?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _!D$Aj  
} ;  Q.yoxq  
`XP Tf#9j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pQi -  
x(~l[hT  
template < typename T > ~+hG}7(:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IU}`5+:m  
  { 8'$n|<1X  
  return fn(pk(t)); bx> D  
} C09@2M'  
template < typename T1, typename T2 > j3U8@tuG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &iivSc;#  
  { )1ciO+_  
  return fn(pk(t1, t2)); M9nYt~vHX  
} <T>f@Dn,  
} ; 5q[@N  J  
#Bjnz$KB  
Ym 6[~=~EK  
一目了然不是么? c2QC`h(Wb  
最后实现bind 3ly|y{M",  
d!cx%[  
xb\lbS{ f  
template < typename Func, typename aPicker > :1Ay_ b_J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FqySnrJQ  
  { $= gv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W=drp>Uj  
} "cZ.86gG`:  
]v#Q\Q8>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fa8>+  
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。 EW)]75o{QF  
>*&[bW'}?  
十一. phoenix a"EXR-+8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ev`p!p  
gg=z.`}  
for_each(v.begin(), v.end(), ;,D7VxWhY  
( h4U .wk  
do_ }0I! n@  
[ *ZHk^d:  
  cout << _1 <<   " , " SRMy#j-  
] `C3F?Lch  
.while_( -- _1), n']@Spm  
cout << var( " \n " ) ?AR6+`0  
) I>:'5V  
); OF)X(bi4j  
l`d=sOB^  
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: l ^{]pD  
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 >%{h_5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _:T\[sz5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =^6]N~*,D  
M C>{I3  
`*! .B  
template < typename Cond, typename Actor > JAYom%A"  
class do_while l-5-Tf&j  
  { &#~yci2{  
Cond cd; Te;`-E L  
Actor act; tP`,Egf"g  
public : Q16RDQ*  
template < typename T > ?=6zgb"9-  
  struct result_1 CpA=DnZ  
  { R5Ti|k.~Y"  
  typedef int result_type; o|*,<5t  
} ; t1xX B^.M{  
{jbOcx$t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yVSJn>l!  
V;.=O}Lr  
template < typename T > N'IzHyo.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F&Q:1`y  
  { (g5T2(_6L  
  do > QCVsX>~  
    { " @.hz@>  
  act(t); |ML|P\1&V  
  } (.Sj"6+  
  while (cd(t)); y "gYv  
  return   0 ; .F |yxj;I7  
} h%Bp%Y9  
} ; e_7a9:2e  
K-sJnQ23'  
.a?GC(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dQTJC %]O  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L -<!,CASW  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dCN4aY[d  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *IfLoKS'  
下面就是产生这个functor的类: bDRl}^aO6  
EQ\/I( =l  
uK1DC i  
template < typename Actor > iU5M_M$G  
class do_while_actor s@V4ny9x  
  { >,7 -cm=.  
Actor act; V-IXtQR  
public : v:|_!+g:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RX\%R  
"KSzn  
template < typename Cond > "`s{fy~mV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Onz@A"  
} ; tP^2NTs%]  
7M7sq-n5z  
)T&ZiHIJ3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @vs+)aRa  
最后,是那个do_ RR |Z,  
f0S$p R  
~U}0=lRVS  
class do_while_invoker QbrR=[8b  
  { Wa.y7S0(@  
public : eaB6e@]@  
template < typename Actor > =^3 Z L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const > &tmdE  
  { zO)Bf(  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1L3 +KD~  
} Pg4go10|  
} do_; (J} tCqP  
B:oE&Ahh{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V96:+r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1K\z amBg  
最后来说说怎么处理break和continue  r"YOA@  
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。 &1 t84p:^=  
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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