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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )k- 7mwkZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u7<B*d:  
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, a:7"F{D91  
,`B*rCOa  
')}$v+9h  
&(IL`%  
  class filler |C\g3N-  
  { }Sqey:9jH  
public : 45W:b/n\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7f~DD8R  
} ; (;+ JM*c2N  
[p_R?2uT  
$BwWhR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: UdT ~ h  
E _/v$  
Y[X5S{H`wj  
Fu(e4E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &l-g3l[  
4cTJ$" v  
0`3ey*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &W)k s  
Z#3wMK~  
fZ 17  
Zj[Bm\ 8  
二. 战前分析 )|q,RAn  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 RHz'Dz>0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +g@@|&B  
!D7 [R'RgY  
EAqTXB@XU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vFV->/u  
  /* --------------------------------------------- */ !c\s)&U7B  
vector < int *> vp( 10 ); hm&{l|u{RU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kS8srT /H  
/* --------------------------------------------- */ 1Hy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tt6ElP|D  
/* --------------------------------------------- */ 2sk^A ly  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <~u.:x@ R  
  /* --------------------------------------------- */ b=Zg1SqV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4qrPAt  
/* --------------------------------------------- */ @L,T/m-HF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d]} 7]  
zZ[SC  
NGd|7S[^+c  
U^snb6\5  
看了之后,我们可以思考一些问题: (uD(,3/Cw  
1._1, _2是什么? , .x5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A!ba_14  
2._1 = 1是在做什么? DOw< XlvC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _2<|0lvh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 f]0kG  
@|j`I1r.A  
v'Tk Kwl  
三. 动工 fu?>O /Gn/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  /e!/  
UFyGp>/06  
_r+9S.z  
Qo0okir  
template < typename T > o%+K S5v!  
class assignment d_QHm;}Cx  
  { 6<(HT#=#  
T value; .[+8D=  
public : w-HgC  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~lzV=c$t  
template < typename T2 > pW:U|m1dS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KJ.ra\F  
} ; ST'L \yebc  
2Qc&6-;`  
SrN0f0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %$:js4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment st:[|`  
!Z<GUbl t  
'N,x=1R5  
+O*S>0  
  class holder i5(_.1X<#{  
  { t8U)za  
public : C.C\(2- Rr  
template < typename T > RCND|X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Njc3X@4=  
  { ?P4`  
  return assignment < T > (t); jQ4Pv`  
} &+J5GHt@  
} ; F<Z"W}I+6  
o//N"S.)  
?:lOn(0&  
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: *O$kF.3q  
YzhZ%:8  
  static holder _1; 0Dc$nL?TqX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j0kEi+!TVq  
B>o #eW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  8Nd +  
而不用手动写一个函数对象。 }zlvs a+  
3 ^{U:"N0  
VrQw;-rQ  
W a2V Z  
四. 问题分析 TAi |]U!  
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。 wAVO%8u  
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。 :kOLiko!4>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OJbY\U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UDt.w82  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [ }jSx]  
$B2* x$  
五. 问题1:一致性 GNZQj8  
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?| IE|x+RBD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^NHQ[4I  
Q'7o_[o/  
struct holder @H]g_yw [:  
  { 6 !+xf  
  // E-E+/.A  
  template < typename T > SXwgn >  
T &   operator ()( const T & r) const bpzB}nEp  
  { $O%lYQY]  
  return (T & )r; B5=L</Aj  
} O)\xElu  
} ; v\n!Li H  
zOg#=ql  
这样的话assignment也必须相应改动: ]^8:"Ky'  
ky#<\K1}'  
template < typename Left, typename Right > 3543[W#a  
class assignment ^Ac0#oX]M  
  { pZlBpGQf  
Left l; X.j#??  
Right r; zc*qmb  
public : P]yER9'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a_x$I? ,  
template < typename T2 > I]~xs0$4#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rv9qF |2r{  
} ; qWw@6VvoQ  
y!blp>V6  
同时,holder的operator=也需要改动: CW*6 -q  
 T~ /Bf  
template < typename T > *h@nAB\3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <saS2.4  
  { )#xd]~ <  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dm8veKW'l  
} : b $ M  
;yBq'_e3  
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。 !+U#^2Gz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ENA8o}n  
&|n*&@fF  
return l(rhs) = r; y{!`4CxF  
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。 yc_(L-'n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %/1`"M5ko  
g#Zb}^  
template < typename Tp > ,y:q]PR  
class constant_t yoGE#+|7^  
  { vQc>jmS+n  
  const Tp t; rya4sxCh  
public : s^L\hr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sn7.KYS  
template < typename T > Wj8\~B=('  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B&-;w_K  
  { D 67H56[  
  return t; &X}9D)\UJ  
} Wq&TbWR  
} ; 3j]La  
0EPF; Xx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \n`UkxZn+  
下面就可以修改holder的operator=了 z<: 9,wtbP  
7:jSP$  
template < typename T > %do|>7MO@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YjvqU /[3  
  { 57K1e~^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CSt6}_c!  
} h,TDNR<1L  
|PI.xl:ch  
同时也要修改assignment的operator() +:/`&LOS-  
%+o]1R  
template < typename T2 > ~qFi0<-M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pC_2_,6$  
现在代码看起来就很一致了。 5C#&vYnq  
]2h~Db=  
六. 问题2:链式操作 H# 2'\0u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :L*CL 8m  
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。 <0JW[m  
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。 ;,Lq*x2s  
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。 s8 .oS);`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YHvmo@  
!6f#OAP\  
template < typename T > sAnStS=>  
struct result_1 J[VQ6fD%  
  { |\~cjPX(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P/M*XUG.  
} ; Bi?.G7>  
_4[kg)#+  
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: bL swq  
34s:|w6y  
template < typename T > wz073-v>ZV  
struct   ref FIC 2)  
  { AL H^tV?  
typedef T & reference; WiPMvl8  
} ; 4A|5eg9N  
template < typename T > \-V  
struct   ref < T &> TQID-I  
  { `A&64D  
typedef T & reference; XImb"7|  
} ; xQWZk`6~L  
`4\H'p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]#3=GFs/  
Ms{v;fT  
template < typename T > -_b}b)2iYN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 42Kzdo|}  
  { @105 @9F  
  return l(t) = r(t); &S''fxGL  
} Nm#KHA='Z  
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。 pZjyzH{~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }KS[(Q  
0DS<(  
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 UL"Jwq D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Rqvm%sAi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +c\fDVv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K<Iz5+oD  
最后的布局是: W?XvVPB  
                Add 5-=mtvA:  
              /   \ Bz /NFNi[p  
            Divide   5 `(*5yXC  
            /   \ a)y8MGx?  
          _1     3 /oe="/y6  
似乎一切都解决了?不。 7/Ve=7]  
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。 1eiH%{w  
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。 i]9SCO  
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: Hr96sN.R   
}v=q6C#Q>  
template < typename Right > k"GW3E;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hj0uv6t.c  
Right & rt) const a/>={mb Ki  
  { lFI"U^xC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0o`0Td  
} TtkB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E$smr\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 O yj!N`&z@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2\EMtR>.M'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |iO2,99i  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S`"IM?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X} 8rrC=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >Mi A|N=  
*K-,<hJ#L  
template < class Action > dIIsO{Zqv  
class picker : public Action "F)7!e  
  { TxPP{6t  
public : 4s0>QD$J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^t9"!K  
  // all the operator overloaded w;>]L.n  
} ; Wm Od1  
fv<($[0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 f8'&(-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ww)qBsi8  
QJGRi  
template < typename Right > _y5b>+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5vg@zH\z  
  { ]7'Q2OU7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }ndH|,  
} 3#0nus|=S  
NWX~@Rg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uop_bJ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 I?l*GO+pz  
>$HMZbsE  
template < typename T >   struct picker_maker a/`fJY6rR  
  { pwU]r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y @pkfH  
} ; 7m@pdq5Ub  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]'2p"A0U  
  { .+{nfmc,c  
typedef picker < T > result; v2rXuo  
} ; <f{m=Dc  
w;r -TLf  
下面总的结构就有了: ?ew^%1!W.  
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。 f,`FbT  
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。 3cQTl5,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CaZEU(i  
至此链式操作完美实现。 C+-~Gmrb(7  
H-7*)D  
lE=Q(QUr  
七. 问题3 ]#S.L'  
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。 \p [!@d^  
_RY<-B   
template < typename T1, typename T2 > LdVGFlcXi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r")=Z1y  
  { VaSw}q/o:/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o"QpV >x  
} j!m~ :D  
wF3mQ_hv:@  
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: v%86JUlK.  
+z("'Cv  
template < typename T1, typename T2 > P,D >gxl  
struct result_2 *w> /vu  
  { BjOrQAO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 83;1L:}`  
} ; J>XaQfzwU  
U5izOFc  
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? _.Uz!2  
这个差事就留给了holder自己。 n1buE1r?  
    R/<  /g=  
r/3 !~??x  
template < int Order > +apIp(E+  
class holder; "LXLUa03  
template <> My_fm?n  
class holder < 1 > 4ol=YGCI_  
  { k]; <PF  
public : sks_>BM  
template < typename T >  /=[M  
  struct result_1 )bw>)&)b`  
  { 7{az %I$h  
  typedef T & result; sy/J+==  
} ; ][wS}~):  
template < typename T1, typename T2 > AVNB)K"  
  struct result_2 2MB\!fh  
  { 8q_3*++D  
  typedef T1 & result; owYfrf3ZLX  
} ; >Z<ym|(T*  
template < typename T > |mY<TWoX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nk}Hvg*(  
  { ;$[o7Qm5r  
  return (T & )r; VJHHC.Kz  
} 7b@EvW6X}  
template < typename T1, typename T2 > !i}G>*XH,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EsA^P2?_+  
  { Q7c_;z_  
  return (T1 & )r1; bp$8hUNYz-  
} alHwN^GhP  
} ; CdTmL{Y1  
`2r21rVntf  
template <> t$Irr*  
class holder < 2 > B>a`mFM  
  { ]~kqPw<R  
public : \EB]J\ x<  
template < typename T > h`3;^T  
  struct result_1 )-9|3`  
  { uVOpg]8d  
  typedef T & result; >+,1@R  
} ; R&PQ[Xc  
template < typename T1, typename T2 > a7#Eyw^H{  
  struct result_2 Hvor{o5|tB  
  { \ov>?5  
  typedef T2 & result; _eO+O=j_x  
} ; ;J?^M!l2=  
template < typename T > Ie4*#N_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uz'beE  
  { |W:kzTT-T  
  return (T & )r; ua7I K~8l  
} ~}4H=[Zu  
template < typename T1, typename T2 > mpr["C"l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :GL|:  
  { 36Wuc@<H  
  return (T2 & )r2; F)DL/';  
} H@aCo(#  
} ; UxzwgVT  
]e?*7T]  
r OB\u|Pg  
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> >。 nV']^3b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a[9;Okm #  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Wuc,Cjm9(!  
T("Fh}  
return l(i, j) = r(i, j); NG5H?hVN=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5bZ`YO  
>(%im :_  
  return ( int & )i; Ej.D!@   
  return ( int & )j; :nZ*x=aq  
最后执行i = j; :Q\h'$C  
可见,参数被正确的选择了。 to:hMd1T  
dF1Bo  
OQ!mL3f  
3UrqV`x \  
*'exvY~  
八. 中期总结 G ROl9xp2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 39~fP)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]]d@jj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {' r(P&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JmN;v|wF:c  
eTrGFe!8w  
}[i35f[w  
y)(SS8JR  
A9tQb:  
\N"K^kR4  
九. 简化 rZpc"<U  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YrZAy5\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cMK6   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o5Qlp5`:u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )]qFI"B7  
  +-*/&|^等 c1:op@t  
2. 返回引用。 @ju-cv+  
  =,各种复合赋值等 ZU "y<  
3. 返回固定类型。 cRU.   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]/d2*#  
4. 原样返回。 Th,2gX9  
  operator, UI;!_C_  
5. 返回解引用的类型。 <w2Nh eM 3  
  operator*(单目) |<BTK_R  
6. 返回地址。 ?hDEFW9&^x  
  operator&(单目) Ud{-H_m+  
7. 下表访问返回类型。 luC',QJB  
  operator[] 8,kbGlSD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7g&_`(  
  operator<<和operator>> OQ[>s(`*{  
(<%i8xu 2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 SAo"+%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: % )|/s %W  
[;I.aT}R!;  
template < typename Left > ~r=TVHjqi  
struct value_return |: nuT$(  
  { "Ny_RF  
template < typename T > a`|/*{  
  struct result_1 1 !\pwd@{  
  { UdLC]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0/] @#G2  
} ; 7r}gS2d  
Yn I   
template < typename T1, typename T2 > da[l[b;  
  struct result_2 r0S7e3xb  
  { @H{$,\\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]L_HnmD6  
} ; K"=v| a.  
} ; Rbr vY  
,][+:fvS  
GXHk{G@TS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &Rn/ c}[{  
I [e7Up  
下面我们来剥离functor中的operator() z*9/"M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K7_)!=DcX  
_Yh4[TT~/  
return l(t) op r(t) ~CM{?{z;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ff:&MsA|,  
return op l(t) 8{d`N|k  
return op l(t1, t2) (.n" J2qj  
return l(t) op _$=xa6YA  
return l(t1, t2) op wkd591d*  
return l(t)[r(t)] Fg,[=CqB[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5<#H=A~(  
?W(wtp,o  
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: wh~~g qi9  
单目: return f(l(t), r(t)); OEAF.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]j{S' cz  
双目: return f(l(t)); UiYA#m  
return f(l(t1, t2)); *~:@xMa  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;UWdT]>!?  
nt5 ~"8  
struct meta_divide BO{J{  
  { L;z-,U$;%R  
template < typename T1, typename T2 > _<3:vyfdC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j?&FK  
  { F^ Q  
  return t1 / t2; >ueJ+sgH  
} *#2`b%qh\M  
} ; q_ 5xsTlTR  
IGB>8$7  
这个工作可以让宏来做: !HB,{+25  
D#k>.)g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ws1<Jt3/."  
template < typename T1, typename T2 > \ Jk1U p2#B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -D(Ubk Pw  
以后可以直接用 !w/~dy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2{#quXN9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6DR8(j)=[%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !'[sV^ ds  
wCI.jGSBW  
i_=P!%,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FS@SC`~(  
MA1,;pv6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %{Ls$Y)  
class unary_op : public Rettype >w*"LZjTTK  
  { |]`+@K,S  
    Left l; {fGi:b\[ 8  
public : R=9j+74U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jl9T[QAJn1  
f0^s*V+  
template < typename T > ,-{j.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const riBT5  
      { Y.hrU*[J0  
      return FuncType::execute(l(t)); +"p" ,Z  
    } ]XP[tLY Y  
 vG  
    template < typename T1, typename T2 > =)bZSb"<"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UPgZj\t%{  
      { G A7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VvltVYOZA  
    } r":<1+07  
} ; GUcuD^Fe  
|Y])|`_'G  
i3Ffk+ |b  
同样还可以申明一个binary_op l"cO@.T3  
\dfq& oyU\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =a {Z7W  
class binary_op : public Rettype }`h}h<B(  
  { O&O1O> [p1  
    Left l; OOv"h\,  
Right r; %d?%^) u,  
public : T}\U:@b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &O%Kj8)  
;bA9(:?  
template < typename T > I{RktO;1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fB:M'A'  
      { {$s:N&5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kKjYMYT6  
    } /`'50C j  
fO:*85 %}7  
    template < typename T1, typename T2 > zY#U]Is  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^QnVYTM  
      { +0=RC^   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *PMql$  
    } `b] NB^/  
} ; oF*Y$OEu?c  
fqr}tvMr=T  
cw^FOV*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 tRXM8't   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 > PYe"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v:vA=R2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :}GxJT4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f9&D1Gh+w  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^Krkf4fO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pa\]@;P1  
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) $>BP}V33  
下面是修改过的unary_op qt1# P  
qM9GW`CKA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f/ =0  
class unary_op ec3('}X  
  { ):\ pD]e  
Left l; [XQNgSy?z  
  )kd)v4#  
public : %r>vZ/>a  
@TH \hr]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M)LdGN?$  
BHK_=2WYz  
template < typename T > vAVoFL  
  struct result_1 GN>T }  
  { +V'Z%;/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WK=!<FsC$  
} ;  c\x?k<=  
YJ"gm]Pm  
template < typename T1, typename T2 > d)0%|yX6  
  struct result_2 \{&55>  
  { i 9b^\&&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '!Sj]+  
} ; OIoAqt  
/qp`xJ  
template < typename T1, typename T2 > $rlIJwqn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X;0EgIqh3  
  { Tru`1/ 7I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !BY=HFT  
} AX&1-U  
Z@h]dU5%a  
template < typename T > My[L3KTTp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3!}#@<j  
  { SKS[Lf  
  return OpClass::execute(lt(t)); F0|T%!FB>%  
} 'WOW m$2  
Ft|a/e  
} ; eIEcj<f  
lS,Hr3Lz  
c '(]n]a%  
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 j[z\p~^  
好啦,现在才真正完美了。 <D 5QlAN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0P)c)x5  
te:VYP  
template < typename Right > w"sRK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y# lE  
  { #?-W.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yy>4`_  
} Uvuvr_IP  
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。 S\f^y8*<  
7<KRB\)b&  
-kJF@w6u  
[mwfgh&4%  
p1&d@PF&&  
十. bind "~Eo=R0O  
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。 |[: `izW  
先来分析一下一段例子 }8FP5Z'Cf%  
xCQ<G{;C  
?ph"|LyL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} MKH7d/x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '1mygplW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &?9.Y,  
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。 @9L%`=]b^  
我们来写个简单的。 WL7:22nSHa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jne)?Gt  
对于函数对象类的版本: C {'c_wX  
 q)%C|  
template < typename Func > /TB_4{  
struct functor_trait :4 ;>).  
  { g3 qtWS  
typedef typename Func::result_type result_type; ^ ]B&7\w"t  
} ; z1L.  
对于无参数函数的版本: +I/P5OGRN  
aE;!mod  
template < typename Ret > k!%HcU%J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xWlB!r<}Gz  
  { ]]]7"a  
typedef Ret result_type; A]n !d}?  
} ; #{]=>n)j  
对于单参数函数的版本: Vxw?"mhP  
*Lufz-[1  
template < typename Ret, typename V1 > `t8e2?GH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >DV0!'jW  
  { aTPpE9Pa&  
typedef Ret result_type; vCi:c Ip/  
} ; d }]b  
对于双参数函数的版本: k"n#4o:  
\t1vYIY]T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ig6s'^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ge @d"  
  { U} g%`<  
typedef Ret result_type; omY?`(=  
} ; q5`Gl  
等等。。。 |6uEf/*DX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CZ0 {*K:  
> Euput\  
template < typename Func > 0~-+5V  
struct func_return a'A0CQ  
  { 6)?TWr'Ke  
template < typename T > 8pk5[=3Z  
  struct result_1 U?}Maf  
  { IMrB!bo r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'fgDe  
} ; ]f-e/8$`@  
} K Ou  
template < typename T1, typename T2 > WTd}) s  
  struct result_2 A8A+ImwO"  
  { uIba{9tM"P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RJ-CWt [LG  
} ; *}0Q S@FN  
} ; me9RnPe:  
0lBl5k e  
z,NHH):~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wbpxJtJB  
tC&y3!k2jR  
template < typename Func, typename aPicker > wUSWB{y  
class binder_1 5jV]{ZV#  
  { T xN5K`q  
Func fn; (+ >n/I6  
aPicker pk; 3b_#xr-  
public : ]>:>":<:  
$)uQ%/DH>  
template < typename T > jrW7AT)\  
  struct result_1 x,V_P/?%  
  { tF;aB*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4$;fj1!Z:  
} ; F )tNA?p)  
 ,cB`j7p(  
template < typename T1, typename T2 > n^A=ar.  
  struct result_2 AfY(+w6!K  
  { :@p`E}1r{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nd?m+C&W  
} ; Sj*H4ZHD<&  
<^&'r5H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sO*6F`eiZ  
HY42G#^  
template < typename T > 6 tzn% ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Te{a*`"m:  
  { 7eO8cPy  
  return fn(pk(t)); I?:V EN:  
} eFx*lYjA  
template < typename T1, typename T2 > k{;:KW|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fY `A  
  { 6v1j*'  
  return fn(pk(t1, t2)); FX'W%_f,  
} Nn^el' S'  
} ; PF+`3  
q8p 'bibY  
;J _d%  
一目了然不是么? J) (pGS@  
最后实现bind B[*i}k%i  
c9& 8kq5  
RXP"v-  
template < typename Func, typename aPicker > [IYs4Y5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^hgpeu   
  { 8=e \^Q+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }Jc^p  
} CUtk4;^y#  
?,!qh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O=mJ8W@  
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。 QR#,n@fE  
(kSk bwu  
十一. phoenix EUNG&U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9f V57  
N0XGW_f  
for_each(v.begin(), v.end(), XR+2|o  
( 9*x9sfCv9  
do_ 57#:GN$EL  
[ X$xqu\t7  
  cout << _1 <<   " , " "47nc1T+n  
] 8=?I/9Xh  
.while_( -- _1), -8TLnl~[  
cout << var( " \n " ) /RMep8 &  
) .FC1:y<aO  
); M5q7` }>G  
#(A>yW702  
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: qv<VKJTi6]  
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 ik]UzB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5n"'M&Ce  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oo qNPLa  
;<*VwXJR  
aH~il!K  
template < typename Cond, typename Actor > vu1:8j  
class do_while f{vnZ|WD  
  { 4f>Vg$4  
Cond cd; QTDI^ZeuF  
Actor act; @Wv*`  
public : 'E@D  
template < typename T > AvwX 2?tc  
  struct result_1 T|=8 jt,  
  {  /f2*J  
  typedef int result_type; t4Z.b 5g  
} ; cBAA32wf  
m3,v&Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rk'pymap  
ycH=L8  
template < typename T > y@(U 6ZOyx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +yYz;, \  
  { Lkb?,j5  
  do BEY}mR]  
    { )S5Q5"j&=f  
  act(t); s*Fmu7o43  
  } 2yN~[, L  
  while (cd(t)); 68D.Li  
  return   0 ; uXp0D$a  
} LX3 5Lt  
} ; v3[ 2!UXq  
7N:,F9V<  
#-{4 Jx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h  qxe  
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。 m=#2u4H4  
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。 ptsi\ 7BG  
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。 oZIoY*7IrQ  
下面就是产生这个functor的类: BeVQ [  
a~{mRh  
N". af)5  
template < typename Actor > HWc=.Qq  
class do_while_actor 8'f:7KF  
  { t[X'OK0W%3  
Actor act; , n+dB2\  
public : 8J@REP4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EJRwyF5 LK  
F &uU ,);  
template < typename Cond > Va{`es)hky  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _kar5B$  
} ; PB`94W  
6.k2,C4dT<  
f-3lJ?6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }?H|9OS  
最后,是那个do_ d-c+ KV  
1c\$ziB  
DSQ2z3s2  
class do_while_invoker "eBpSV>nnQ  
  { Y(-+>>j_  
public : >`t |a  
template < typename Actor > [aIQ/&Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f):|Ad|  
  { O* 7" Q&  
  return do_while_actor < Actor > (act); -()CgtSR  
} 9]|cs  
} do_; <Nkj)`%5iK  
T[c ;},  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eO*FoN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cm-! 6'`  
最后来说说怎么处理break和continue 0(64}T)  
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。 tNq~M  
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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