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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O3;u G.:1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ltv]pH}YN  
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, 8<5]\X  
rW<KKGsRWQ  
+\x,HsUc"  
[2>yYr s_=  
  class filler U] ~$g}!)  
  { (DJ"WG  
public : FSP+?((  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eP.wOl  
} ; 0;hqIJcE:\  
>f^r^P  
Y1L[;)Hn  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Uq[>_"}  
uyO/55;HO  
m&xW6!x  
``V" D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WJ$bf(X*  
i1UiNJh86  
Ha(c'\T (\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 09|K>UC)v  
Hfv7LM  
yUeCc"Vf  
v5/~-uRL%  
二. 战前分析 @_-hk|Nl@  
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。 $>G8_q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 'g6\CZw(#  
tG:25T0  
.>q8W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5:\},n+VE  
  /* --------------------------------------------- */ ?e` ^P   
vector < int *> vp( 10 ); rTM}})81  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hmvfw:Nq4  
/* --------------------------------------------- */ kC WEtbz1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); . kQkC:~9  
/* --------------------------------------------- */ WeJl4wF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ` w=>I  
  /* --------------------------------------------- */ bhID#&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?iPC*  
/* --------------------------------------------- */ >x/z7v?^I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WM Fb4SUR  
C`K?7v3$m  
nv GF2(;l  
4 <9=5q]  
看了之后,我们可以思考一些问题: BYpG  
1._1, _2是什么? _?<|{O  
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。 7zA'ri3w  
2._1 = 1是在做什么? 8R2QZXJb-  
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。 Jy^u?  
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。 cU RkP`  
 0bz'&  
?@BTGUK"C  
三. 动工 7[w,:9& }  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TBs|r#  
3Iua*#<m,  
wE[]6\_x1  
]"J~:{, d  
template < typename T > rk&IlAE  
class assignment N6>(;ugJ1-  
  { wL;l Q&  
T value; "*($cQ$v  
public : )n+Lo&C<  
assignment( const T & v) : value(v) {} wy yWyf  
template < typename T2 > QXL'^uO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h xSKG  
} ; :S.9eFfa  
(XeE2l2M  
LyZ.l*h%=m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zer%W%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vBRQp&YwX  
J3,fk)  
n\QgOSr<  
|h-QP#]/  
  class holder 0Z~p%C<LW  
  { Z?}dq-Vh&  
public : 'w!Cn>  
template < typename T > 8?J&`e/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZU85P0  
  { V}bjK8$$  
  return assignment < T > (t); 4\y/'`xm)6  
} 2w59^"<,  
} ; mlixIW2  
?a8^1:  
<d,b'<z s  
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: LwrUQ)  
cFaaLUZk  
  static holder _1; Jzj1w}?H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M1 :uJkO.  
b8~Bazk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C3*gn}[  
而不用手动写一个函数对象。 GO8GJ;B-U  
5Eg1Q YVt  
1|RANy  
=5Q]m6-SgV  
四. 问题分析 2-7IJ\  
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。 yGWxpzmRS  
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。 @<&5J7fb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `Zf^E >)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rQk<90Ar  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K!:azP,bZ  
?6Jx@Sh  
五. 问题1:一致性 '{E@*T /<.  
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?| 8WtsKOno  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X<i^qoV  
7{e% u#  
struct holder !>v2i"  
  { hakKs.U|[  
  // vu|n<  
  template < typename T > ^c<ucv6.  
T &   operator ()( const T & r) const wLmhy,  
  { Qc gRAo+u  
  return (T & )r; *i]=f6G  
} GKOD/,  
} ; ugo.@   
b6}H$Sx~  
这样的话assignment也必须相应改动: mFg<dTx0c8  
`!XY]PI+e  
template < typename Left, typename Right > iJ~Zkd  
class assignment uZc`jNc\  
  { .l>77zM6  
Left l; {)"iiJ  
Right r; '>&^zgr  
public : H18Tn!RDS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d p2F  
template < typename T2 > #1`-*.u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C 'v+f=  
} ; \Z]UA&v_  
eAXc:222  
同时,holder的operator=也需要改动: k40* e\  
b vS(@  
template < typename T > /`f^Y>4gD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B-.gI4xa  
  { AmaT0tzJC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >_o}  
} 2@9Tfm(=  
dls ss\c^M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fIj|4a+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nN*w~f"  
'qjeXqGH$  
return l(rhs) = r; p89wNSMl[  
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。 yHs- h   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dQ_!)f&w1  
~V&aUDO>/  
template < typename Tp > F{EnOr`,m=  
class constant_t  TR<<+  
  { k%D+Y(WGz8  
  const Tp t; ,=tD8@a<  
public : |p><'Q% *  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dik:4;  
template < typename T > @n(Z$)8tR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dE:+k/  
  { ^~G8?]w  
  return t; ^SxY IFL  
} &GlwC%$S  
} ; U4gF(Q  
_{r=.W+ w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @c<3b2  
下面就可以修改holder的operator=了 LUuZ9$t0J"  
J13>i7]L%  
template < typename T > hJDi7P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :Qumb  
  { 5#> 8MU?&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #gp,V#T  
} `|,`QqDQ  
}*lUah,@  
同时也要修改assignment的operator() +w.JpbQ&  
>c9a0A  
template < typename T2 > 11<Qxu$rL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #tZ4N7  
现在代码看起来就很一致了。 |55N?=8  
/G5d|P  
六. 问题2:链式操作  AT9q3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T-5nB>)  
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。 mMb'@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  :@%4  
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。 qxFB%KqU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZHGC6a!a  
Au4yBm u  
template < typename T > r41\r,`Dj  
struct result_1 BO~PT,QrF  
  { 0TGLM#{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^1Zeb$Nw'  
} ; } p&&_?  
wQwQXNG  
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: 6`v7c!7  
\RvvHty-V  
template < typename T > o(:[r@Z0z  
struct   ref "Qja1TQ  
  { COW}o~3-4  
typedef T & reference; MxY/`9>E|+  
} ; ~.UrL(l=  
template < typename T > 4eikLRD,  
struct   ref < T &> 5dB'&8DX  
  { $% 1vW=d  
typedef T & reference; <Wp QbQM  
} ; ow_djv:,  
5m9*85Ib  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {@tv>!WW  
)yTm.F  
template < typename T > =Qgt${|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h"_~7 jq"  
  { AwslWkd=  
  return l(t) = r(t); \/1<E?Q f  
} NGOqy+Ty{f  
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。 /c2w/+ _  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]3g?hM6  
EI:w aIr  
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 D3)zk@N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: );Z1a&K5k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6(G?MW.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gi "941zVl  
最后的布局是: <L`"!~Q  
                Add 7.Z@Wr?  
              /   \ i{ \%e  
            Divide   5 \'9PZ6q{  
            /   \ cG?cUw).E  
          _1     3 n84GZ5O>7  
似乎一切都解决了?不。 r8,romE$  
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。 nWMmna.5  
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。 Kt"BE 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: k'#(1(xj  
;gs ^%z  
template < typename Right > E;1Jh(58)b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]p;FZ4-T  
Right & rt) const tkXEHsRT  
  { ;$a@J&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '1$!jmY  
} q*2N{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RTv qls  
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。 lWqrU1Sjl  
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。 # g_Bx  
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。 #/I[Jqf  
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。 ]|sAK%/  
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?  nv0]05.4  
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: t`+'r}=d  
vP !{",>  
template < class Action > K^ B%/T]d  
class picker : public Action J,zO2572u  
  { Q",0F{'  
public : v76D3'8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WHlYo5?  
  // all the operator overloaded z,VD=Hnz  
} ; jK' N((Hz  
^D<r  
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。 bks/ `rIA  
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^' &L  
^`G`phd$  
template < typename Right > m+#iR}*1L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1P(|[W1  
  { ,}:G\u*Fu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r\blyWi  
} k%E2n:|*  
$2u 'N:o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WdnIp!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :"l-KQ0  
%zSuK8kxV  
template < typename T >   struct picker_maker 1&P<  
  { Dgx8\~(E'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1c;6xc,ub  
} ; #'q<v"w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g7&9"  
  { E=cwq"  
typedef picker < T > result; HgBGV0  
} ; MdXchO-Lyc  
BSkDpr1C  
下面总的结构就有了: Wy ZL9K{?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 r)i>06Hd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 PI*82,f3dE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &R$CZU  
至此链式操作完美实现。 JR@.R ,rII  
j~FD{%4N  
~j-cS J3  
七. 问题3 #Jna6  
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。 HmZ{L +"  
uio@r^Xz  
template < typename T1, typename T2 > KL ?@@7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @]![o %  
  { bcAvM;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \'M3|w`f  
} ]r-C1bKD`  
11,!XD*"  
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: UThB7(O,  
Nx-uQ^e*1  
template < typename T1, typename T2 > 5l,ZoB8  
struct result_2 sF7^qrVQP9  
  { ]q6;#EUr?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [|lB5gi4t!  
} ; ]IL;`>Gp  
7^M9qTEHp  
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? F {B\kq8  
这个差事就留给了holder自己。 +z9gbcx  
    7#~+@'Oe  
t#S<iBAZ  
template < int Order > ay %KE=*v  
class holder; <&!v1yR  
template <> 7Su#Je]  
class holder < 1 > *A~ G_0B  
  { ;3 F"TH  
public : <HRBMSR+  
template < typename T > FVKW9"AyW  
  struct result_1 8&Myva  
  { -kS~xVS|  
  typedef T & result; 9m-)Xdoy  
} ; w ~ dk#=  
template < typename T1, typename T2 > .)+h H y  
  struct result_2 }/,HM9Ke  
  { *-12VIG'H  
  typedef T1 & result; &*s0\ 8  
} ; !bC+TYsU  
template < typename T > :aG#~-Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5'Q|EIL  
  { af |5n><~A  
  return (T & )r; ]7Fs$y.  
} NO] 3*  
template < typename T1, typename T2 > Nk[2nyeO>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const St<mDTi  
  { .@"q$\  
  return (T1 & )r1; Q.Aw2  
} <jS~ WI@  
} ; jt@SZI`  
< F )_!0C  
template <> 0A:n0[V:]  
class holder < 2 > fGv#s X  
  { zFQ&5@43  
public : &wU'p-V  
template < typename T > 8_&CT :u>  
  struct result_1 !;Jmg  
  { BI:k#jO!  
  typedef T & result; *0_yT$  
} ; w0ZLcND{  
template < typename T1, typename T2 > 7?v#'Ie s  
  struct result_2 2qi'g:qe  
  { /cK%n4l.y  
  typedef T2 & result; SSBg?H'T  
} ; JxjI]SF02  
template < typename T > " v}pdUW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cV-1?h63  
  { f/kI| Z  
  return (T & )r; \*\R1_+  
} Gd+ET  
template < typename T1, typename T2 > 1shBY@mlq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WU4UZpz  
  { \ j.x0/;  
  return (T2 & )r2; S?{ /hy  
} .d?%;2*{q  
} ; `mH %!{P  
f(D_FTTO  
0GDvwy D1  
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> >。 AOp/d(vx5i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \#'TNmS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FA90`VOWYU  
]0B|V2D#e  
return l(i, j) = r(i, j); #&8}<8V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L0%hnA@  
39 Y(!q  
  return ( int & )i; @>x pYV  
  return ( int & )j; mfny4R1_  
最后执行i = j; -;;Z 'NM;8  
可见,参数被正确的选择了。 i{^Z1;Yl  
^O^:$nXhYy  
h5kPn~  
/$"[k2 N  
QFPfIb/  
八. 中期总结 Y`6rEA0  
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: L?Yoh<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N:VX!w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W YW|P2*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o$.e^XL  
x\s,= n3z  
pWE`x|J  
6O2=Ns;J6  
7:NmCpgL!  
Q 6C-4ja  
九. 简化 'z=:[#b  
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。 W2-=U@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gLE7Edcp6V  
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:  \4ghYQ:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *pzq.#  
  +-*/&|^等 iP3Z  
2. 返回引用。 02AI%OOH  
  =,各种复合赋值等 :RxHw;!  
3. 返回固定类型。 s,*c@1f?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l]2r)!Q7  
4. 原样返回。 s]27l3)B  
  operator, HjWq[[Nz  
5. 返回解引用的类型。 =wi*Nd7L  
  operator*(单目) *oI*-C  
6. 返回地址。 bVr*h2 p  
  operator&(单目) Z< b"`ty.  
7. 下表访问返回类型。 4\ /*jA  
  operator[] G&eP5'B4i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qu6DQ@ ~YC  
  operator<<和operator>> $t rAC@3O@  
r!N]$lB  
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。 FZpKFsPx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pL1s@KR  
Lp:6 ;  
template < typename Left > >n.z)ZJ  
struct value_return m:Go-tk  
  { >x:EJV   
template < typename T > fvo<(c#Y#  
  struct result_1 fn{S "33"  
  { J?:[$C5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |f2A89  
} ; }ublR&zlp  
HO|-@yOF^  
template < typename T1, typename T2 > xcCl (M]+  
  struct result_2 ":?T%v>  
  { \ SCy$,m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `kN #4p  
} ; ~KIDv;HSb[  
} ; jkrx]`A{~  
WN a0,  
ek-!b!iI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t]_S  
6a}r( yP  
下面我们来剥离functor中的operator() ySN V^+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DhKr;e  
rE!1wc>L  
return l(t) op r(t) &b C}3D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sJr5t?  
return op l(t) KAA3iA@>+  
return op l(t1, t2) ^Ip3A  
return l(t) op 3=4SGt5m  
return l(t1, t2) op )xl6,bq3  
return l(t)[r(t)] f!GHEhQ9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F#q&(  
Db03Nk>#  
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: \ a-CN>  
单目: return f(l(t), r(t)); Fq,N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ddpl Pzm#  
双目: return f(l(t)); Fb Sa~uN  
return f(l(t1, t2)); ?KN:r E  
下面就是f的实现,以operator/为例 e 3@x*XI  
6!7Pm>ml  
struct meta_divide +$beo2x6  
  { I ,FqN}  
template < typename T1, typename T2 > M[Y4_$k<-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <4?*$  
  { }~enEZ  
  return t1 / t2; %JoxYy-  
} hFb fNB3  
} ; Z(!pYhLq  
s^C;>  
这个工作可以让宏来做: c]m! G'L_/  
F$6? t.@J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eO4)|tW  
template < typename T1, typename T2 > \ !ng\` |8?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2*[Un(  
以后可以直接用 @5Qoi~o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F,Fo}YQX  
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 V2`;4dX*2  
(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。。。) :k"rhI  
$AwZ2HY  
ILG?r9 x  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1Kc^m\  
7!d$M{0"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yw"P)Zp  
class unary_op : public Rettype el@XK}<dr  
  { kO3 `54  
    Left l; H @!#;w  
public : D9,! %7i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &:vsc Ol  
^8742.  
template < typename T > ?V+wjw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P>htQ  
      { V/H@vKN2  
      return FuncType::execute(l(t)); wc[c N+p  
    } T Oy7?;|=  
8W{~wg`  
    template < typename T1, typename T2 > G' Hh{_:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u6_jnZGB  
      { {!K;`I[]v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q) _r3   
    } ER<eX4oU  
} ; 8tZ} ;="F  
9s $PrF  
^![{,o@"A  
同样还可以申明一个binary_op &:8T$U V  
GVObz?Z]SB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &:auB:b  
class binary_op : public Rettype 9t }xXk  
  { 8eww7k^R  
    Left l; 7\/u&  
Right r; I@PJl  
public : Ao*FcrXN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A}4t9|/K6  
 ^@q#$/z  
template < typename T > h6FgS9H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :@e\'~7sH  
      { %c0z)R~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2?1}ZXr  
    } w a.f![  
|uQ[W17^N  
    template < typename T1, typename T2 > ^Jtl;Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "`]'ZIx[R/  
      { I =b'j5c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <UK5eVQn  
    } Ld~4nc$H8  
} ; pX]21&F  
3Q$c'C  
0.(Ml5&e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <,-,?   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  7kM4Ei  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ylim/`u}6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k!c7a\">{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Gbx";Y8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  V.fp/jhj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ay|]w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P8]ORQ6 ZF  
下面是修改过的unary_op C,='3^Nc  
[iXi\Ex  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /fC\K_<N  
class unary_op MBv/  
  { LH.%\TMN$  
Left l; i0i`k^bA  
  C$ hQN  
public : nr<.YeJ  
M/)B" q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R}.3|0  
>gGil|I  
template < typename T > VK$zq5D  
  struct result_1 Nc"NObe  
  { :'ihE\j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u m{e&5jk  
} ; Xiw@  
64b<0;~  
template < typename T1, typename T2 > ze$Y=<S  
  struct result_2 e9}8RHy1$  
  { W%H]Uyt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iGQ n/Xdo  
} ; BWohMT  
(6o:4|xl0  
template < typename T1, typename T2 > i)8gCDc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #\0TxG5'QA  
  { d{l{P] nr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -UTV:^  
}  "YD.=s  
6,3}/hgWJ$  
template < typename T > x36NL^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fYs?D+U;PF  
  { p&m ^IWD  
  return OpClass::execute(lt(t)); "p`o]$Wv  
} `+Xe'ey  
c-|kv[\a  
} ; DUQ9AT#3  
*H?t;,\  
0ovZ&l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 67fIIXk&  
好啦,现在才真正完美了。 2$  
现在在picker里面就可以这么添加了: -2z,cj&E{  
"C& Jwm?  
template < typename Right > 9G+y.^/6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z=[l.Af_  
  { Slo9#26  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )L|C'dJ<k`  
} +!G4tA$g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 p ^](3Vi(  
R^|!^[WE  
9Dy)nm^  
{DSyV:   
6G$/NW=L  
十. bind t+jIHo  
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。 hO%Y{Gg  
先来分析一下一段例子 OoE9W  
<TL])@da  
$>|?k$(x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (%Ng'~J\|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1"M"h_4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y>%W;r)  
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。 nQ!N}5[z'  
我们来写个简单的。 |iAEDZn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iq,ah"L  
对于函数对象类的版本: rAL1TU(vm  
n}42'9p  
template < typename Func > J&'>IA  
struct functor_trait f<^ScFVR  
  { #0jSZg^,"  
typedef typename Func::result_type result_type; M&eQ=vew.  
} ; *1i?6$[ "  
对于无参数函数的版本: +J%6bn)U  
EQ6l:[  
template < typename Ret > icU"Vyu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c 3}x)aQ  
  { cgzy0$8dj\  
typedef Ret result_type; L,O>6~9:^1  
} ;  )Kxs@F  
对于单参数函数的版本: j1W bD7*8  
33O)k*g  
template < typename Ret, typename V1 > @Ap@m6K?q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +yt6.L  
  { 7xz#D4[  
typedef Ret result_type; |}:e+?{o  
} ; Zp^)_ 0  
对于双参数函数的版本: LH bZjZ2  
%f_FGh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tP&{ J^G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7 FEzak'  
  { gQu\[e%mVo  
typedef Ret result_type; eB)UXOu1  
} ; o`oRG)QC  
等等。。。 3D{82*&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }<E sS  
[5x+aW%ql  
template < typename Func > ="/R5fp  
struct func_return P0a>+^:%  
  { "r:H5) !  
template < typename T > $:qI&)/  
  struct result_1 11PLH0  
  { ?SHc}iaU#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E=$7ieW  
} ; J11dqj  
@>d&5}F_>{  
template < typename T1, typename T2 > ~3LhcU-  
  struct result_2 f<Va<TL6-  
  { FEge+`{,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'SsPx&)l  
} ; P9 W<gIO  
} ; S~]8K8"sT  
n P0Ziu'{  
C~3@M<X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a.5zdoH_  
b>G qNf!  
template < typename Func, typename aPicker > >^M!@=/?J  
class binder_1 I|Vk.,  
  { N )b|  
Func fn; at_dmU2[7  
aPicker pk; JrY"J]/  
public : 9{au leu R  
BiVd ka  
template < typename T > =e"H1^Ml  
  struct result_1 gEcnn .(S  
  { CD XB&%Sr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -`<6=[QUO  
} ; 8Cf^$  
@h,h=X  
template < typename T1, typename T2 > < P?3GT/  
  struct result_2 EKeBTb  
  { 3C E 39W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F] dmc,Q  
} ; UXcH";*9b  
>[A6 5q'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u* #-7   
GQEI f$  
template < typename T > #n6FQ$l8m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *y":@T  
  { %[+a[/  
  return fn(pk(t)); 4GmSG,]  
} 4]|9!=\  
template < typename T1, typename T2 > ~ wJ3AqNC?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d()zW7}W  
  { =R"Eb1  
  return fn(pk(t1, t2)); S)Ub/`f{s  
} b |o`Q7Hj  
} ; yg-L^`t+B5  
x mrugNRg  
WrIL]kJw^  
一目了然不是么? 6Zl.Lh  
最后实现bind 8AC. 2 v?_  
=:ya;k&  
,?7xb]h  
template < typename Func, typename aPicker > e0G}$ as  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lEVQA*u[  
  { 2l\D~ y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); oF 1W}DtA  
} khKv5K#)  
cq@_*:~Or  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3. K{T  
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。 Lk8W&|;0|  
5<:VJC<  
十一. phoenix E)rOlh7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O,V6hU/ *  
}]Gi@Nh|o  
for_each(v.begin(), v.end(), >yPFL'  
( Bsih<`KF^  
do_ S1x.pLHj8  
[ *'AS^2'  
  cout << _1 <<   " , " ]iE.fQ?;J  
] jx5[bUp4u  
.while_( -- _1), lN][xnP  
cout << var( " \n " ) +*r**(-Dm  
) ^J*G%*  
); f>"!-3  
+ 8K1]'t$  
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: Ndug9j\2  
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 a2 klOX{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  i?i7T`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iz%A0Z+`bg  
Vm,f3~  
3Q!J9t5dc  
template < typename Cond, typename Actor > w$U/;C  
class do_while 4, *^QK  
  { =|WV^0=S'%  
Cond cd; 3A}nNHpN  
Actor act; j~,LoGuPh  
public : EZwdx  
template < typename T > f2w=ln  
  struct result_1 +~i+k~{`H  
  { 0:B^  
  typedef int result_type; mrLx]og,  
} ; 057G;u/  
8.;';[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P9tQS"Rs  
/qz "I-a  
template < typename T > mB|mt+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M_e$l`"G  
  { *|gs-<[#X  
  do u6S0t?Udap  
    { 4htSwK+  
  act(t); :z0>H5  
  } r~D~7MNl  
  while (cd(t)); ;MRC~F=  
  return   0 ; ;~gd<KK  
} cf[u%{ 6Y  
} ; $ DZQdhv  
1N$gE  
]Re~V{uh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sG1]A:_<C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ap$ tu3j  
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。 %[\Ft  
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。 !qw=I(  
下面就是产生这个functor的类: ~q_+;W.  
@y\{<X.F\1  
vo( j@+dz  
template < typename Actor > ?lwQne8/  
class do_while_actor kj3o1Y  
  { u0 oYb_Yv  
Actor act; ~ Dp:j*H  
public : #G , *j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pdm6u73  
L..X)-D2 n  
template < typename Cond > `2(R}zUHN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D "] [&m  
} ; Va |9)m  
kW2nrkF  
K%TKQ<R|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 < 8 Y<w|Hh  
最后,是那个do_ n-b<vEZw#  
">vYEkZ3  
4wj|  
class do_while_invoker hp z*jyh8  
  { ^3)2]>pW  
public : (~pEro]?+)  
template < typename Actor > ~~:8Yv[(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 97))'gC  
  { if!`Qid  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~j&:)a'^  
} k-ex<el)#  
} do_; 6[2?m*BsN  
{|J2clL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? } Ved  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :%b2;&A[  
最后来说说怎么处理break和continue LI|HET_  
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。  ~!d)J  
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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