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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ? RL[#d+y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WBT/;),}:  
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, C5oslP/@  
sUA==k  
9a}rE  
??eSGQ|  
  class filler "`]G>,r_  
  { ) *Mr{`  
public : |hms'n0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vW,dJ[N6jm  
} ; wz^Q,Od  
Ojqbj0E9  
*y +T(73  
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: s&:LY"[`  
^UI{U1N~Bz  
!]AM#LJ  
feM%-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }= OI (Wy  
c"`o V! m  
x<^+nTzN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y+5nn  
8|k r|l  
e~C5{XEE  
Sq^f}q  
二. 战前分析 qW*JB4`?a  
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。 BoQLjS{kN  
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 :xOne<@  
I\djZG$s;N  
1OB,UU"S$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OUCL tn\  
  /* --------------------------------------------- */ 'p<lfT  
vector < int *> vp( 10 ); YjaEKM8*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (B|4wR\  
/* --------------------------------------------- */ +vOlA#t%Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w#]> Nf  
/* --------------------------------------------- */ /@Qg'Q#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -6lsR  
  /* --------------------------------------------- */ sb"z=4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); So>P)d$8+  
/* --------------------------------------------- */ IvuKpX>*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ny# ?^.1  
}  IJ  
9gNQ,c \gT  
<vxj*M;  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7)&}riQ  
1._1, _2是什么? _'pow&w~  
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。 $="t7C9S  
2._1 = 1是在做什么? O.61-rp  
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。 $HVus=D"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~uqpF-.  
WAr;g?Q8  
t^eWFX  
三. 动工 mS?.xu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K@av32{  
Ln6\Iis  
G.v zz-yG  
K_/-mwA v  
template < typename T > P$LHsg]  
class assignment o,o,(sII  
  { l 2&cwjc  
T value; nx{_^sK  
public : _$s ;QI]x  
assignment( const T & v) : value(v) {} pxm{?eBz  
template < typename T2 > -|E|-'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R^8L^8EL  
} ; D7q%rO|F'  
lmmB=F  
&'%b1CbE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'a]4]d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hcWYz  
#4hxbRN  
tA#7Xr+  
5f5bhBZ<  
  class holder ,/{(8hn  
  { +?"N5%a%F  
public : .Up\ 0|b  
template < typename T > ^{z@=o<o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VI83 3  
  { PL+r*M%ll  
  return assignment < T > (t); 9A|deETa-  
} Rb!|2h)  
} ; 5]C}044  
TNwBnMe  
jUny&Alj  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &T7|f!y  
)6K Q"*  
  static holder _1; p)_v.D3i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l#40VHa?S  
P-B3<~*i!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;F>$\"aG  
而不用手动写一个函数对象。 %x$1g)  
O>8|Lc  
LOm*=MVex  
]J<2a`IK!  
四. 问题分析 bbGSh|u+P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 luA k$Es  
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。 TVaD',5_V%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LJ^n6 m|_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kjCXP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &)(>e}es  
2|="!c8K  
五. 问题1:一致性 :exgdm;N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c?@WNv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +rT%C&ze  
&yu3nA:7D  
struct holder c eH8  
  { Xz/5 Wis4  
  // z^@.b  
  template < typename T > IZr~h9  
T &   operator ()( const T & r) const [VvTR#^  
  { 7d9kr?3(U  
  return (T & )r; &G#LQl  
} 3Z,J &d`[  
} ; T6T3:DG_B  
px|y_.DB2x  
这样的话assignment也必须相应改动: PKDzIA~T  
d4y?2p ?3  
template < typename Left, typename Right > 5U%J,W  
class assignment b=V"$(Q  
  { , 7` /D  
Left l; !Q-h#']~L  
Right r; &Z kY9XO  
public : JCL+uEX4S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h6Femis  
template < typename T2 > /(/Z~J[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d! BQ%a  
} ; C!]R0L*  
.Vohd@s9l  
同时,holder的operator=也需要改动: "nkj_pC  
0Dx,)C  
template < typename T > (#|CL/&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  z]/;?  
  { j41)X'MgJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M4%u~Z:4h+  
} uc0 1{t0,  
A`|Z2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s& INcjC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X# 625h  
7(ni_|$|  
return l(rhs) = r; u%TZ),ny-  
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。 <F>^ffwGH-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Iq76JJuCb  
hW^*b:v{  
template < typename Tp > YY! Lv:.7>  
class constant_t VnZRsFY<^  
  { ].=~C"s,a  
  const Tp t; #3b_ #+,  
public : sj;n1t}$S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <)hA? 3J  
template < typename T > {ylY"FA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }01c7/DRP<  
  { _*tU.x|DP  
  return t; K-_XdJ\  
} 6Kl%|VrJs  
} ; \a_75^2  
e(e_p#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x.5!F2$  
下面就可以修改holder的operator=了 LB(I^  
\&{a/e2:S  
template < typename T > 4tQ~Z6Jn;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SG5GJCkc  
  { GnX+.uQL|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {Xw6]d  
} {D6p?TL+  
9.:]eL  
同时也要修改assignment的operator() &dH[lB  
5Kadh2nz  
template < typename T2 > & bKl(,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $;4y2?E  
现在代码看起来就很一致了。 9<e%('@[  
&:>3tFQSH  
六. 问题2:链式操作 \?$`dA[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;\N )RZ  
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。 (6y[,lYH  
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。 Z[ NO`!<  
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。 ;S&PLgZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mp !S<m  
m1 tYDZ"i  
template < typename T > ab}Kt($  
struct result_1 6`c5\G+  
  { C`J>Gm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qkvg85  
} ; J]!&E~Y  
As}e I!  
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: ?Iin/<y  
9wTN *y  
template < typename T > jkQ%b.a  
struct   ref y[D8rFw  
  { f:\)oIW9Kk  
typedef T & reference;  46^9O 5J  
} ; Y94 ^mt-  
template < typename T > ?M/H{  
struct   ref < T &> |Ix{JP"Lk  
  { 3P.v#TEst  
typedef T & reference; bwC~  
} ; 'bd|Oww1u  
s|`ZV^R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yd}1Mx  
?rJe"TOIy  
template < typename T > 8 t)?$j$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PM?F;mj  
  { K9HXy*y49  
  return l(t) = r(t); 5LX%S.CW  
} !y$:}W?_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 CE|iu!-4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aPwUC:>`D  
_.{I1*6Y2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >1$ vG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :Rroz]*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2Y7u M;8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N|rB~  
最后的布局是: baO'FyCs9&  
                Add 9cnLf#  
              /   \ yrF"`/zv6|  
            Divide   5 SSAf<44e  
            /   \ hr/H vB  
          _1     3 0| }]=XN^  
似乎一切都解决了?不。 "c5bz  
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。 61@;3yV  
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。 pBxyq"z  
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: W5^<4Ya!  
${F4x"x  
template < typename Right > +F4SU(T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jU9\BYUg  
Right & rt) const )Jaq5OMA/  
  { iLbf:DXK(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n/6qc3\5i  
} |>~pA}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }T~ }W8H  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [S_qi,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 iD${7 _  
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。 X{u\|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。 -z~;f<+I`  
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? fEB&)mM  
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: "g%=FH3e  
ED;rp 9(  
template < class Action > _)U.5f<   
class picker : public Action $`&zIz  
  { y2o~~te  
public : A-&XgOL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^2a63_  
  // all the operator overloaded @OGHS}-\  
} ; N \t( rp  
t) l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 IZs NMY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T^DJ/uhd  
TY`t3  
template < typename Right > E;bv;RUio  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u Wxl\+_i  
  { =v{Vl5&>?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O%)Wo?)HM  
} V^%P}RFMc  
ms{iQ:'9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EXEB A&*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 UJiy] y  
?p'DgL{  
template < typename T >   struct picker_maker 60#eTo?}o  
  { U}R (  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D$U`u[qjtS  
} ; +A-z>T(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^N&@7s  
  { \~> .NH-  
typedef picker < T > result; IKVFbTX:y  
} ; z'9U.v'M)  
E*"oA1/I  
下面总的结构就有了: >/+R~ n  
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。 yA]OX"T?*  
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。 s# V>+mU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /^sk y!  
至此链式操作完美实现。 rHp2I6.0a  
w2) @o >w  
0fog/c#q(  
七. 问题3 )dfwYS*[n  
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。 e0ULr!p  
Z</57w#-7  
template < typename T1, typename T2 > wE3fKG.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LUzn7FZk  
  { 2GxkOch  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z 5 Xis"j  
} d:#z{V_  
1 \Z/}FT  
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: E1D0 un  
/8wfI_P>M"  
template < typename T1, typename T2 > X$*]$Ge>  
struct result_2 K/0Wp %  
  { L./{^)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ML.|\:r*  
} ; Nj{;  
0{(5J,/BF  
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? oTg 'N  
这个差事就留给了holder自己。 k] A(nr  
    ,Bs/.htQj  
)I"I[jDw  
template < int Order > PYiO l  
class holder; abw5Gz@Ag  
template <> T|-llhJ8  
class holder < 1 > )fl+3!tq  
  { PJPKn0,W  
public : DN;|?oNZ  
template < typename T > ]Q#k"Je  
  struct result_1 gKP=@v%-  
  { 8GeJ%^0o}  
  typedef T & result; gu "@*,hL  
} ; yRR[M@Y  
template < typename T1, typename T2 > 9v/=o`J#  
  struct result_2 )|6OPR@(#/  
  { #$;}-*  
  typedef T1 & result; Pq, iR J  
} ; ~?:>=x  
template < typename T > V8rS~'{\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =~TPrO^  
  { ?&=JGk^eJ  
  return (T & )r; `<-/e%8  
} <k 'zz:[c!  
template < typename T1, typename T2 > s6k(K>Pl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S1#5oy2  
  { F#^/=AR'  
  return (T1 & )r1; 7c!#e=W@B  
} *j<{3$6Ii  
} ; ?}U?Q7vx@@  
w:ASB>,!  
template <> ZgfhNI\  
class holder < 2 > B'I_i$g4w  
  { mD%IHzbn H  
public : [Z^26/5a  
template < typename T > 7Vu f4Z5  
  struct result_1 ~ga WZQXyu  
  { iB5q"hoZC  
  typedef T & result; 6mqp`x`  
} ; QjKh#sU&  
template < typename T1, typename T2 > urg^>n4V]  
  struct result_2 (Q=:ln;kM  
  { aeDhC#h  
  typedef T2 & result; WmkCV+thA  
} ; UrO& K]Z  
template < typename T > \Vpv78QF;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  $Gcjm~  
  { *z};&UsF{  
  return (T & )r; I|wC`VgB  
} B`YD>oCN  
template < typename T1, typename T2 > CwD=nT5`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -2j[;kgt}  
  { s4j]kH  
  return (T2 & )r2; ?6UjD5NkX  
} 4";NT;_q5  
} ; =@c;%x  
)q`.tsR>  
w3#0kl  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jOd+LXPJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bB)$=7\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >7r%k,`  
#/5eQTBD  
return l(i, j) = r(i, j); vdigw.=z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,w f6gmh8  
V.ETuS;  
  return ( int & )i; Et y?/  
  return ( int & )j; eVd:C8q  
最后执行i = j; G#ELQ/Q  
可见,参数被正确的选择了。 P)Rq\1:  
HL-'\wtl  
NLu[<u U*  
JXHf$k  
"gFw:t"VV  
八. 中期总结  uAs!5h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (b.4&P"0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8@b`a]lgrd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 putRc??o;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ui-]%~  
x.$cP  
ttls.~DG  
wp83E,  
i(;.Y  
6uTC2ka[&R  
九. 简化 %`~+^{Wp  
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。 x4h.WDT$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G9Noch9 g  
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: 4Dy1M}7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @R<z=n"  
  +-*/&|^等 W.%p{wB |  
2. 返回引用。 9m)gp19YA  
  =,各种复合赋值等 LG:d  
3. 返回固定类型。 XpYd|BvW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) eeBW~_W  
4. 原样返回。 *sau['Ha  
  operator, i6$HwRZm#  
5. 返回解引用的类型。 L2_[M'  
  operator*(单目) Q}cti /  
6. 返回地址。 lEw;X78+  
  operator&(单目) |~#A?mK-  
7. 下表访问返回类型。 IVy<>xpt  
  operator[] oW(EV4J"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `$XB_ o%@  
  operator<<和operator>> + )z5ai0m  
2.N)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。 q<Qjc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: irvd>^&jDC  
\ueCbfV!Z4  
template < typename Left > w`D$W&3>  
struct value_return r)Vpt fg;  
  { |KZX_4   
template < typename T > +SE\c  
  struct result_1 uF1&m5^W  
  { ^vTx%F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mkfDDl2 GP  
} ; FS=LpvOG)  
Vf.*!`UH  
template < typename T1, typename T2 > \B:k|Pw6~  
  struct result_2 We\i0zUU  
  { s:iBl/N}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eo@8?>}{X  
} ; >ts}\.(]  
} ; R]o0V*n  
d`C$vj  
NFP h}D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R*D5n>~  
*]}F=dtR k  
下面我们来剥离functor中的operator() `'*4B_.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :_]0 8  
?6>*mdpl  
return l(t) op r(t) 4q:8<*W=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J}+N\V~  
return op l(t) }K`KoM  
return op l(t1, t2) X y`2ux+>/  
return l(t) op >I<}:=   
return l(t1, t2) op I3b*sx$  
return l(t)[r(t)] uMpuS1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +IWf~|s  
K :kb&W  
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: dG8mE&$g  
单目: return f(l(t), r(t)); c5uC?b].  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6k![v@2R  
双目: return f(l(t)); xB[W8gQ6fa  
return f(l(t1, t2)); GmE`YW  
下面就是f的实现,以operator/为例 XA(.O|VZ  
 (:o:_U  
struct meta_divide b|@zjh;]A7  
  { "FhC"}N  
template < typename T1, typename T2 > k}I65 ^l#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nP<u.{q L  
  { <L11s%5-  
  return t1 / t2; /hmDeP o}  
} ~-y&C%  
} ; sa _J6~  
PkZ1Db  
这个工作可以让宏来做: U$y wO4.  
lrwQ >N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]~VuY:abH  
template < typename T1, typename T2 > \ -QR]BD%J*[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qx3eEt@X5]  
以后可以直接用 `IJ)'$pn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /OB)\{-  
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 )db:jPkwd  
(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。。。) V~ MsGj  
)f8;ze  
&j ; 91wEn  
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 7E#h(bt j  
^i2>Ax&T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dgc6rv#  
class unary_op : public Rettype F|y0q:U  
  { 'Z=_zG/RX  
    Left l; ?'|GGtvm  
public : c HR*.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E.sZjo1  
-q[x"Ha%  
template < typename T > 5O]ZX3z>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WNb2"W  
      { \x:U`T  
      return FuncType::execute(l(t)); o8H\l\(  
    } 98| v.d  
FGie*t  
    template < typename T1, typename T2 > +'iqGg-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $aB`A$'hK  
      { oM^vJ3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q4*{+$A  
    } -!mtLaLw  
} ; Gc*=n*@^K  
DfU= i'R  
nk_X_y  
同样还可以申明一个binary_op &cTOrG  
f2pA+j5[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^c/3 !"wK  
class binary_op : public Rettype <gGO  
  { S.`hl/  
    Left l; BNA1"@9q  
Right r; xdDe@G;"  
public : t^>P,%$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V2AsZc0U(  
M;'GnGFf  
template < typename T > {QmK4(k?|c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EE|c@M^  
      { ;$1x_ Cb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2A =Y  
    } &OE-+z  
P*>?/I`G  
    template < typename T1, typename T2 > fVa z'R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k h*WpX  
      { e-UWbn'~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));   )*6  
    } #H4<8B  
} ; a5O$he  
]bmf}&  
f%1\1_^g  
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 7fzH(H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M #0v# {o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PX0N7L  
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。 ~;pP@DA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B0p;Zh  
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。。。 _3N,oCRm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T][c^K*  
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) n9 FA` e  
下面是修改过的unary_op ,' t&L]  
d8R|0RZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #*lDKn[vO  
class unary_op  t5S|0/f  
  { J}4RJ9  
Left l; &'i>d&  
  sa/9r9hc+  
public : 1M?x,N_W  
[+CFQf>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]\>MDH  
L0H^S)g  
template < typename T > :SO4@JT{W  
  struct result_1 -:Fr($^  
  { }?Pa(0=U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |0>rojMq  
} ; s!yD%zO  
#K$0%0=M  
template < typename T1, typename T2 > }weE^9GiJ  
  struct result_2 7@ y}J5,  
  { LkK[,Qj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zL50|U0H  
} ; r8N)]Hs ZH  
)ezkp%I5D  
template < typename T1, typename T2 > 5 ';[|f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;9fWxH  
  { 5 3pfo:1'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xs"d+dc  
} tQyQ+1  
2$b1q!g<  
template < typename T > vO"E4s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J|o<;9dg1  
  { wt'"<UN  
  return OpClass::execute(lt(t)); ){u# (sW  
} j5[ >HL  
1|G5 W:  
} ; p14$XV  
k%-UW%  
H15!QxD#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &`>dY /Y  
好啦,现在才真正完美了。 p<Tg}fg  
现在在picker里面就可以这么添加了: #a9R3-aP  
\>w 2D  
template < typename Right > <; Td8O89_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?;(!(<{  
  { 1GLb^:~A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kDE:KV<"c  
} ,m7Z w_.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9!2$?xqym  
j E5=e</  
zH~g5xgh  
c$u#U~~  
0lcwc"_DZX  
十. bind LS# _K-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 IsFL"Vx  
先来分析一下一段例子 ww%4MHPp8  
QZO<'q`L  
+:c}LCI9<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4IM&#_6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +, rm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v] Xy^7?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n4"xVDL  
我们来写个简单的。 3z#fFP@E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eSMno_Gt3  
对于函数对象类的版本: ^;\6ju2  
z|S4\Ae  
template < typename Func > +_f813$C  
struct functor_trait  Bv%dy[I  
  { jlUT9Zp  
typedef typename Func::result_type result_type; s <$*A;t  
} ; qe0ZM-C_  
对于无参数函数的版本: ,d=Dicaz  
b+CvA(*  
template < typename Ret > gKPqU@$*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > : 9zEne4  
  { k9\n='OI  
typedef Ret result_type;  f|yq~3x)  
} ; 1JI7P?\B  
对于单参数函数的版本: WS@8Z0@RD  
Dl}va  
template < typename Ret, typename V1 > Fy_~~nI0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ??P3gA  
  { [t5 Dd  
typedef Ret result_type; L>57eF)7  
} ; g^\>hjNX  
对于双参数函数的版本:  3+M+5  
XR#?gx.}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ty9(mtH+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aprgThoD  
  { KDDx[]1Q  
typedef Ret result_type; eN<?rVZl  
} ; '}P$hP_d  
等等。。。 f{]W*!VV-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a-5#8  
VOp+6ho<  
template < typename Func > ve(@=MJ  
struct func_return e#tWQM3  
  { y#lg)nB  
template < typename T > w /CD-  
  struct result_1 9v}vCg  
  { fEyc3K'5V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h&b s`  
} ; ^"$~&\+x5  
Psjk 7\  
template < typename T1, typename T2 > tZD^<Q7}\  
  struct result_2 ;AarpUw'  
  { @=l.J+lh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \3j4=K'nE  
} ; l-[5Zl;"  
} ; @#5?tk0  
(G{2ec:?  
~$ 4!C'0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v%Su#xq/  
NbhQ-  
template < typename Func, typename aPicker > 6uWPIM;  
class binder_1 #j"N5e}U  
  { ^c>ROpic  
Func fn; AiV1 vD`  
aPicker pk; X,+N/ nku  
public : Otm7j>w  
"I[u D)$  
template < typename T > {_J1m&/  
  struct result_1 NUX2{8gs  
  { [\pp KC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JB!KOzw  
} ; _We4%  
6J\A%i  
template < typename T1, typename T2 > Dt+u f5o(  
  struct result_2 &-`a`  
  { )/?s^D$,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pill |4c<  
} ; 6 Zv~c(   
LGC3"z\=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M4}zRr([.5  
&uu69)u  
template < typename T > ;8<lgZ9H<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xo(3<1mD  
  { >zcp(M98  
  return fn(pk(t)); 5%XEybc2  
} e&XJK*Wf   
template < typename T1, typename T2 > %0Ke4c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T9Pu V  
  { ? `#  
  return fn(pk(t1, t2)); WLN;LT  
} zB)wY KwZ  
} ; ( ESmP  
\EeK<)4:  
mF] 8  
一目了然不是么? ~C;gEE-  
最后实现bind EcmyY,w  
1cPjgBxv#  
qu0dWgK  
template < typename Func, typename aPicker > q8f nUK?i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hk+"c^g:j<  
  { si>gYO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {DGnh1  
} *[wj )  
L@LT*M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 83YQ c  
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。 U~[ tp1Z)  
wE09%  
十一. phoenix zRF +D+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $8Y|& P  
wg 6  
for_each(v.begin(), v.end(), _,]@xFCOH  
( a6.0 $'  
do_ ^>!~%Vv7!  
[ ,zH\&D$>u  
  cout << _1 <<   " , " N'RUtFqj   
] \dc*!Es  
.while_( -- _1), Ewczq1%l:  
cout << var( " \n " ) 5_Opx=  
) A LnE[}N6,  
); 5Lm<3:7Q+  
3r,^is  
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: @ Yzj  
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 BvV!?DY4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )qV&sru.$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LDv>hzo  
)1S"D~j-  
5Gsjt+ o  
template < typename Cond, typename Actor > P0^7hSo  
class do_while 2*@.hBi  
  { ? ;)F_aHp  
Cond cd; 1q;r4$n  
Actor act; kv'gs+,e  
public : Y!L<& sl   
template < typename T > |9cSG),z  
  struct result_1 #^&.*' z%z  
  { YO^iEI.  
  typedef int result_type; @jevY81)  
} ; _a~-B@2g  
>^hy@m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?3+>% bO  
:*{\oqFn~$  
template < typename T > _Zs]za.#)|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gdfG3d$4  
  { h9L/.>CX  
  do GLIP;)h1  
    { sOLR*=F{  
  act(t); Ks-aJ+}  
  } v&*}O  
  while (cd(t)); %R [X_n=  
  return   0 ; F|t_&$Is?  
} d9sqO9Ud8  
} ; t.E3Fh!o  
=)Q0=!%-  
Fq9>t/Zj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ; 0`p"T0  
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。 @s@67\  
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。 5.e. BT  
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。 fnm:Wa|,%|  
下面就是产生这个functor的类: IB+)2`  
C2 ] x  
>E3 lY/[  
template < typename Actor > D1VM_O  
class do_while_actor p~w|St 7jg  
  { *=ymK*  
Actor act; &BDdJwE  
public : 2r|!:^'?W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wk"zpI7L  
k_<8SG+`  
template < typename Cond > #XlE_XD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `2Oh0{x0*O  
} ; @Ui dQX"b  
N>}2&'I  
[5Dg%?x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #UpxF?A(  
最后,是那个do_ +w pe<T  
8fwM)DKS  
: 'LG%E:b  
class do_while_invoker =wy3h0k^  
  { ^."HD(  
public : IN%04~= H  
template < typename Actor > `e!hT@Xxa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2dF:;k k  
  { N%.Dj H  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1"82JN|!  
} GI:$(<  
} do_; *jF VYg  
9w! G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eL+L {Ac  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nE)|6  
最后来说说怎么处理break和continue 0w_2E  
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。 _~ipO1*  
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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