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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )F2tV ]k\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yC$7XSr=  
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, BV:,b S  
j!n> d  
YAG3PWmD  
ADUI@#vk  
  class filler ")buDU6_  
  { <4bo7XH  
public : .]l2)OlLQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )BrqE uX@"  
} ; Gnq~1p5^  
2b` M(QL  
j2n@8sCSO  
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: 0t0:soZ x  
. M $D  
a{.n(M  
&<b7T$c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =D$r5D/xd  
->{WO+6(  
+JVfnTd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @C)h;TR  
WF0>R^SpZ  
W5g!`f  
E #]%e^  
二. 战前分析 ^yZEpQN_  
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。 I2Rp=L:z5  
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 tTamFL6  
 e n":  
Lj,%pzJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @SB+u+mOS  
  /* --------------------------------------------- */ 4w[ta?&6B  
vector < int *> vp( 10 ); A+8b] t_k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~'mhC46d  
/* --------------------------------------------- */ ,Ou)F;r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EHjhe z  
/* --------------------------------------------- */ ri`|qy6! |  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bm?TMhC  
  /* --------------------------------------------- */ 1nmWL0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o`0H(\en  
/* --------------------------------------------- */ =Ji:nEl]z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dj]N59<  
/HD2F_XA  
-lEh}r  
~5529  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ey%NqOs0#  
1._1, _2是什么? @]4s&;  
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。 |&Wo-;Ud  
2._1 = 1是在做什么? y9<Fv|Ric  
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。 rJwJ5U  
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。 )YnN9"8  
mYX) =B{  
$Yc9><i  
三. 动工 h^,a 1'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1jVcL)szU  
%9M49 s  
x$I>e  
iDJ2dM}v  
template < typename T > u> Hx#R<*%  
class assignment X=~QE}x  
  { wl9icrR>  
T value; " Xc=<rX  
public : &9tsk#bA.g  
assignment( const T & v) : value(v) {} @RW%EXKt  
template < typename T2 >  v<W++X7z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /.bwwj_;  
} ; J$[Vm%56  
Sa5y7   
eH6cBX#P.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i9tM]/SP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Gx($q;8  
Sq%R  
)-gyDA  
V-0Y~T  
  class holder va<pHSX&I@  
  { ?Fu.,srt  
public : 5N0H^  
template < typename T > 3&f{lsLAC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8pk">"#s  
  { ;p8xL)mUP  
  return assignment < T > (t); \&0NH=*^  
} >{Djx  
} ; >E3OYa?G  
Sb.;$Be5g  
VXp X#O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *d 4D9(  
mDUS9>  
  static holder _1; yFjSvm6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {;r5]wimb  
d|3[MnU[a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F2=97 =R  
而不用手动写一个函数对象。 vr$ [  
'"Gi&:*nQ<  
l]gf T&  
sXA=KD8  
四. 问题分析 /DCUwg=0  
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。 T=vI'"w  
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。 NG ~sE&,7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XOMWqQr|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *RhdoD|a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .E(Ucnz/  
q=U=Y n  
五. 问题1:一致性 fy5)Tih%.*  
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?| 4[D@[k As  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #"l=Lv  
KVBz=  
struct holder :s\s3#?  
  { ^Ue>T 8  
  // W;7cF8fu4  
  template < typename T > a9%# J^ !  
T &   operator ()( const T & r) const I5{SC-7  
  { BZ.H6r'Q  
  return (T & )r; ~<-i7uM  
} Gwe9< y  
} ; zKv}J  
}/|1"D  
这样的话assignment也必须相应改动: 0:nyOx(;  
$|KbjpQ  
template < typename Left, typename Right > 38 F8(QU{  
class assignment C'Q} Z_  
  { hz!.|U@,{<  
Left l; q-'zZ#  
Right r; Q =Z-vTD+  
public : j1)w1WY0@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *=rl<?tX  
template < typename T2 > @L0.Z1 ).  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sqhM[u k  
} ; ^+88z>  
$P$OWp?b  
同时,holder的operator=也需要改动: $ |AxQQ%f  
h8Gp>b  
template < typename T > "\30YO>\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *5^h>Vk/  
  { :0/I2:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *`[LsG]ZF  
} ~~&M&Fe  
&0'BCT  
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。 -O\`G<s%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c(:GsoO  
d4/ZOj+%  
return l(rhs) = r; Lq:Z='Kc  
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。 qbjRw!2?w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /)N[tv2  
}0:=)e  
template < typename Tp > !^w+<p  
class constant_t `3~w#?+=*  
  { [dL#0~CL$  
  const Tp t; rLVS#M#&e>  
public : /J^yOR9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O3S_P]{*ny  
template < typename T > mU;TB%#)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =4G9ev 4  
  { BQsy)H`4E  
  return t; 3vx?x39*Y  
} :2La,  
} ; I_Q'+d  
>Py=H+d!j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6 LC*X  
下面就可以修改holder的operator=了 F[LBQI`zq  
RX '( l  
template < typename T > pl5!Ih6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M*nfWQ a  
  { dI3U*:$X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dLLF#N  
} VgOj#Z?K  
ds`a6>746  
同时也要修改assignment的operator() bV}43zI.  
vI4St;  
template < typename T2 > Lf3:' n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cJ&%XN  
现在代码看起来就很一致了。 o@ }Jd0D4  
 QHOem=B  
六. 问题2:链式操作 C;_10Rb2ut  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -rUn4a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jlItPd C v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _rOKif?5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !9B)/Xi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YoJN.],gf  
OPar"z^EV  
template < typename T > qm2  
struct result_1 ~b*f2UVs  
  { V1M oW;&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k/Z}nz   
} ; g9g^zd,  
V#zDYrp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: n>{ >3?  
nI&Tr_"tm  
template < typename T > 72.Z E%Ue  
struct   ref Ygr1 S(=  
  { [/xw5rO%  
typedef T & reference; sJ,:[  
} ; \f .ceh;!  
template < typename T > K[O'@v  
struct   ref < T &> s#>Bwn&b)  
  { j*xxOwf  
typedef T & reference; {x  s{  
} ; ULj'DzlfH  
J"# o #~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &jr'vS[b  
8sLp! O;f2  
template < typename T > b+,u_$@B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qhc3 oRe  
  { wpO-cJ!,  
  return l(t) = r(t); zrri&QDF<  
} d?S7E q9`  
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。 SnRk` 5t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \^i/:  
C[gy{40}  
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 HsO4C)/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B/7c`V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P >HEV a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 va[@XGaC3  
最后的布局是: )Z2HzjE  
                Add X H,1\J-S  
              /   \ F<VoPqHq  
            Divide   5 Q0s!]Dk  
            /   \ N;Wm{~Zhb  
          _1     3 8wMu^3r  
似乎一切都解决了?不。 &N.D!7X  
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。 u6j\@U6I  
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。 3!ZndW SHV  
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: A@^Y2:pY  
d#'aTmu!  
template < typename Right > -AWL :<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i{vM NI{  
Right & rt) const .-Yhpw>f  
  { Ksr.'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;rC)*=4#  
} NBU[>P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \$LrL  
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。 E]/` JI'%  
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。 &==X.2XW  
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。 hE@s~ ~JYd  
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。 $)8b)Tb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gTa6%GM>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Y%m^V?k  
KF(N=?KO  
template < class Action > . Lbu[  
class picker : public Action ?VaWOwWI  
  { D',[M)  
public : s~V%eq("}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9M8 n  
  // all the operator overloaded _\uyS',  
} ; /i.3v45t"  
~;> psNy  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6HeZ<.d&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: m_ >+$uL  
HY|=Z\l"  
template < typename Right > 2B Dz \  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0Rgo#`7l  
  { ='"DUQH|*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b}s)3=X@q  
} g?-HAk6  
V}_M\Y^^;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \-i5b  
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。 vy&q7EX<i  
x=]PE}<E  
template < typename T >   struct picker_maker 2?J[D7  
  { T-S6`^_L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; anxZ|DE  
} ; D_VAtz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Twl>Pn>  
  { !A@Ft}FB  
typedef picker < T > result; 4K{<R!2I  
} ; 1HPYW7jk@"  
<e)5$Aj  
下面总的结构就有了: <? h`  
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。 yCC.j%@  
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。 u6tD5Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !5FZxmUup  
至此链式操作完美实现。 y{{7)G  
Tp-<!^o4  
zPWJ=T@N  
七. 问题3 % VZ QX_  
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。 A 9\]y%!  
&"G4yM  
template < typename T1, typename T2 > |1M+FBT$w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vQK*:IRKK  
  { X=_`$ 0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V) Oj6nD]  
} OZ,%T9vP  
{ [Sd[P  
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: tw{V7r~n  
WJ D1U?`  
template < typename T1, typename T2 > \r4QS  
struct result_2 "lU%Pm]>  
  { 9'tOF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ur*@TIvD  
} ; (`nn\)  
35>VCjCw0  
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? B{`4"uEb$G  
这个差事就留给了holder自己。 ea7l:(C  
    <S/`-/= 2  
LY> -kz]  
template < int Order > 7=V s1TVc  
class holder; ;}/@ar7s3  
template <> "j(?fVx  
class holder < 1 > r0 mXRZC  
  { <]9%Pm#X  
public : =~7%R.U([e  
template < typename T > Jng,:$sZ  
  struct result_1 srX" vF  
  { _hK83s4  
  typedef T & result; U2~7qC,!Do  
} ; #a : W  
template < typename T1, typename T2 > Nhq& Sn2  
  struct result_2 gA`x-`  
  { 7-*QF>w<a  
  typedef T1 & result; IYb%f T  
} ; <|,0%bq)|  
template < typename T > 8 oK;Tzh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +vR$%  
  { aVI%FycYo  
  return (T & )r; eJh4hp;x  
} 2`|1 !x  
template < typename T1, typename T2 > }\p>h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \Pv_5LAo  
  { ?z "fp$  
  return (T1 & )r1; Ws_R S%  
}  @%8Xa7+  
} ; o'9K8q\1  
aN\ps g  
template <> yW3X<  
class holder < 2 > X[F<sxw  
  { XI>|"*-l  
public : aqa%B  
template < typename T > }digw(  
  struct result_1 !`S`%\"  
  { *T acV p  
  typedef T & result; [#}A]1N  
} ; }4 p3m]   
template < typename T1, typename T2 > Ib$*w)4:  
  struct result_2 3M/iuu  
  { eh@6trzp=  
  typedef T2 & result; b7X-mkF  
} ; YJioR4+q  
template < typename T > Yn0l}=, n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q;Y9_5S  
  { CTqAhL 4}  
  return (T & )r; pH#*:v!)  
} yS*s[vT  
template < typename T1, typename T2 > st8=1}:&\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [P'crV,m  
  { ?zypF 5a  
  return (T2 & )r2; 5P?7xRA  
} ]klP.&I/0  
} ; . *9+%FN  
@PYCl  
T);eYC"@  
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> >。 pv:7kgod  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V !Cu%4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z0XH`H|~  
pP1|/f5n`  
return l(i, j) = r(i, j); X)-9u8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .I6:iB  
"K.XoG4|  
  return ( int & )i; N k~Xz  
  return ( int & )j; $Vu %4kq  
最后执行i = j; ]e*Zx;6oi  
可见,参数被正确的选择了。 81O\BO.T  
u!&w"t61Nd  
OHz>B!`  
/zB;1%m-  
H(eGqVAq,  
八. 中期总结 M7$ h  
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: Mn<G9KR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y;0k |C   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'Gn-8r+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aWp9K+4R$/  
4v@urW s  
fx W,S  
$OE~0Z\0  
6SYQRK  
Iyo ey  
九. 简化 @B<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。 t>04nN_@,s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M?61g(  
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: ^ X&`:f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W{0gtT0  
  +-*/&|^等 =y5~7&9'  
2. 返回引用。 V}leEf2'  
  =,各种复合赋值等 KNR_upO8  
3. 返回固定类型。 .zm'E<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n?@3+wG  
4. 原样返回。 c"vF i~Db  
  operator, 3f 1@<7*  
5. 返回解引用的类型。 &VY(W{\eY  
  operator*(单目) (-V=&F_  
6. 返回地址。 "8p fLI  
  operator&(单目) D.e4S6\&  
7. 下表访问返回类型。 UV?.KVD~  
  operator[] x#mZSSd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SC'F,!  
  operator<<和operator>> |!0R"lv'u  
z8#c!h<@;  
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。 $6~ \xe=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5H+S=  
8J&K_ JC^  
template < typename Left > U}c[oA  
struct value_return un+U_|>c  
  { lX)RG*FlTC  
template < typename T > c)N&}hFYC  
  struct result_1 k'_p*H  
  { ,n')3r   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FZ!KZ!p  
} ; #MZ0Sd8]&  
@$5!  
template < typename T1, typename T2 > Rp#9T?i``[  
  struct result_2 Ivw+U-Mz  
  { $gYy3y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mY+.(N7m  
} ; 'O#,;n  
} ; ELF,T (  
&"V%n  
&FQ]`g3_@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rUunf'w`e1  
|+?ABPk"  
下面我们来剥离functor中的operator() w|6;Pf~1y)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >R5qhVYFb  
=4RBHe8`  
return l(t) op r(t) R:*I>cRs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 97H2hYw9l  
return op l(t) SE0"25\_G  
return op l(t1, t2) jV_Eyi3  
return l(t) op m6qmZ2<  
return l(t1, t2) op 4|+6a6  
return l(t)[r(t)] Dh*>361y-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cJ 5":^O  
w!NtN4>  
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: 3r=IO#  
单目: return f(l(t), r(t)); &hmyfH&S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &i`\`6 q  
双目: return f(l(t)); Qtmsk:qm  
return f(l(t1, t2)); `pp"htm   
下面就是f的实现,以operator/为例 RRaGc )B  
s[:e '#^  
struct meta_divide ;{]%ceetcu  
  { cad%:%p  
template < typename T1, typename T2 > f"h{se8C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <Bc J;X/  
  { + M2|-C  
  return t1 / t2; Sqw.p#  
}  ]A;zY%>  
} ; NQq$0<7.=W  
RdlcJxM  
这个工作可以让宏来做: M%f96XUM  
Y_&D W4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wK@k}d  
template < typename T1, typename T2 > \ Bb];qYuCO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gIS<"smOo  
以后可以直接用 3_(fisvx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9)p VDS  
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 #RoGyrLo  
(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。。。) s OD>mc#%Y  
D@tuu]%p  
e7/ b@  
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  +Io^U  
*a xOen  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '+BcPB?E  
class unary_op : public Rettype XGZ1a/x;s  
  { BnH< -n_  
    Left l; |yiM7U,i  
public : W?8 |h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t^. U<M  
[QA@XBy6  
template < typename T > xg)cA C\=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Yfk7Un  
      { ;X6FhQ;{*0  
      return FuncType::execute(l(t)); q#Az\B:  
    } F+R4nFA  
]ERPWW;^  
    template < typename T1, typename T2 > ~a&s5E {  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yhQv $D,^f  
      { %qRbl4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XRVE8v+  
    } TI:-Y@8  
} ; AQ 3n=Lr   
^2OBc  
Qjh5m5e  
同样还可以申明一个binary_op 2'tZ9mK  
QbqEe/*$_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jx a?  
class binary_op : public Rettype x2+%.$'  
  { &!#,p{}ccU  
    Left l; Fy8KZWim  
Right r; :P<} bGN  
public : l)GV&V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^Fgmwa'  
H cwqVU  
template < typename T > xJrRJwL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *@|d7aiO  
      { p't>'?UH|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qT^R> p  
    } #>C.61Fx  
5$0@f`sj  
    template < typename T1, typename T2 > =8[4gM+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |H 0+.f;  
      { Wfgs[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !q;EC`i#  
    } j@$p(P$  
} ;  bz'V50  
jdiFb~5R  
B'>(kZYMs  
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 Q9=vgOW+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ),y{.n:wm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W-zD1q~0?  
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。 _P.+[RS@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p*E_Po  
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。。。 x0B|CO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K4NB#  
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) #FKo:id`K  
下面是修改过的unary_op o^%4w>|  
Q.Uyl:^PxU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0\# uxzdhJ  
class unary_op =qiX0JT  
  { l/0TNOA  
Left l; 9{_D"h}}  
  X>l  
public : @1ZLr  
ORk8^0\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p>7 !"RF:U  
*#{[9d  
template < typename T >  *e{d^  
  struct result_1 H^sPC{6+pf  
  { E8#RG-ci  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +[@Ug`5M  
} ; e8O[xM  
OJe#s;oH  
template < typename T1, typename T2 > WL(u'%5  
  struct result_2 j*aN_UTr3  
  { >:%YAR`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o\u31,  
} ; 1"ko wp  
3D70`u  
template < typename T1, typename T2 > v+dt1;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (%]&Pe]  
  { QWG?^T fi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i~:FlW]  
} W zYy<  
!~PLW]Z4  
template < typename T > v`#T)5gl-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z 3)pvX5  
  { ?zp@HS a9  
  return OpClass::execute(lt(t)); xo/[,rR  
} qV0C2jZ2  
1"{3v@yi  
} ; e.9oB<Etp  
m@  b~  
EdxTaR  
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 lSU&Yqx  
好啦,现在才真正完美了。 u|h>z|4lJj  
现在在picker里面就可以这么添加了: N 4Yvt&  
];bB7+  
template < typename Right > cU7 c}?J<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )>08{7  
  { sXxF5&AF0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OO5k _J  
} @*jd.a`  
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。 7RNf)nz  
i9fK`:)  
"pTyQT9P  
"Wd?U[[  
C'3/B)u}l  
十. bind tAH,3Sz( /  
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。 N6H/J_:  
先来分析一下一段例子 NFTEp0eP  
6-C9[[g<  
0]3%BgZ(a8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &qqS'G*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i~ D,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @(2DfrC  
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。 J2H/z5YRJ4  
我们来写个简单的。 )P>Cxzs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I4 dS,h  
对于函数对象类的版本: bJ8G5QU  
O.4ty)*  
template < typename Func > 44_7gOZ  
struct functor_trait bj^YB,iSM  
  { z OkUR9  
typedef typename Func::result_type result_type; ,W"Q)cL  
} ; uTY5.8  
对于无参数函数的版本: Y%OE1F$6NN  
TGx:#x*k  
template < typename Ret > @4dB$QF`&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > odAeBQy  
  { QU0K'4Yx5j  
typedef Ret result_type; GGHe{l  
} ; n)$T zND  
对于单参数函数的版本: ) 9h5a+Z  
J8w#J  
template < typename Ret, typename V1 > KZ^W@*`D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '#d`K.;_b.  
  { .r!:` 6  
typedef Ret result_type; WMfu5x7e4  
} ; /=co/}i  
对于双参数函数的版本: 8d.5D&  
t. B %7e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +M th+qgw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \P% E1c#  
  { 7@"J&><w!  
typedef Ret result_type; !l1UpJp  
} ; `oH=O6  
等等。。。 Qm86!(eZ-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m/l#hp+  
& %4x  
template < typename Func > sp*_;h3'  
struct func_return {iiHeSD  
  { jeM %XI  
template < typename T > n |5+HE4@  
  struct result_1 4r5trquC  
  { d7Lna^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O}\$E{-  
} ; 8+m;zvDSU  
$rFLhp}  
template < typename T1, typename T2 > +:@HJXwK  
  struct result_2 H SEfpbh  
  { L2:v#c()#)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;~Y0H9`  
} ; 6FuZMasr*  
} ; kx=.K'd5H  
xu[6h?u(h8  
8/cD7O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y(QLlJ*)/  
Ia-`x/r*m  
template < typename Func, typename aPicker > E'qGKT  
class binder_1 >g8H  
  { CC,_I>t  
Func fn; :^".cs?g  
aPicker pk; luD.3&0n  
public : W.b?MPy]  
b,U"N-6  
template < typename T > ./nq*4=  
  struct result_1 x#z}A&  
  { %7WQb]y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }nNZp  
} ; Kp[ F@A#  
Ul#||B .c{  
template < typename T1, typename T2 > 6}bUX_!&s  
  struct result_2 b z3 &  
  { P)bS ;w\(Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f4Aevh:  
} ; uN1(l}z$  
1I< <`7'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3_k.`s_Z  
2L}F=$zz  
template < typename T > a?#v,4t^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B;f\H,/59  
  { U_!Wg|  
  return fn(pk(t)); Q _Yl:c  
} LPr34BK  
template < typename T1, typename T2 > R$qp3I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D90m..\w  
  { [_W#8{  
  return fn(pk(t1, t2)); p^1s9CM%  
} /.!ytHw8  
} ; LliOhr4  
5P{PBd}glp  
owYf1=G  
一目了然不是么? +dd\_\  
最后实现bind 26n+v(re  
2S'{$m)  
m,U Mb#7Y  
template < typename Func, typename aPicker > .|=~x3mPw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;{@ [ek6  
  { .ET@J`"M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $kPC"!X\  
} >|h$d:~n  
8BP.VxX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^~iu),gu  
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。 .{,PC  
yTj!(C  
十一. phoenix .Y!] {c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p'PHBb8I  
OhUEp g[  
for_each(v.begin(), v.end(), aKi&2>c5>  
( 9I3vW]0x[  
do_ ,S.<qmf  
[ r)S tp`p  
  cout << _1 <<   " , " J'99  
] @wa2Z  
.while_( -- _1), 9C;Hm>WEpP  
cout << var( " \n " ) 'n1-?T)  
) QkMK\Up  
); 72J@Dc  
Y`$dtg {  
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: A UCk]  
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 !*Hgl\t6a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M=vRy|TL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 70s.  
xw2dEvjgp%  
jhs('n,  
template < typename Cond, typename Actor > XN+~g.0  
class do_while "VEA71  
  { frB~ajXK  
Cond cd; v2X>%  
Actor act; Nr24Rv  
public : ""LCyKu   
template < typename T > u~kfz*hz  
  struct result_1 n/ ]<Bc?  
  { pv/LTv  
  typedef int result_type; @KtQ~D  
} ; #Av6BGM|,  
QuEfV?)_4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VK/@jrL+  
~M@'=Q*~  
template < typename T > $"V gN ynq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O3H~|R+^  
  { *dB^B5  
  do y_aKW4L+  
    { WJCh{Xn%*  
  act(t); BK,h$z7#6  
  } T)QZ9a  
  while (cd(t)); 0UV5}/2rP  
  return   0 ; JY$B%R4;]  
} rU^?Z  
} ; ARcPHV<(2  
A\{dq:  
L`$m<9w'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J$Huzs#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pVuJ4+`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }d<xbL!#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 p.Y =  
下面就是产生这个functor的类:  p1zT]  
GtYtB2U  
AGxtmBB;  
template < typename Actor > B.:DW3  
class do_while_actor dy>iIc>  
  { RL0#WBR  
Actor act; 014p= W  
public : P<Wtv;Z1Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g[Tl#X7F  
sY @S  
template < typename Cond > N#C"@,}Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eVRFb#EU0e  
} ; -K+" :kiS  
eh`sfH  
@y )'h]d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d[h2Y/AR  
最后,是那个do_ 'A#`,^]uLF  
-c%K_2`  
)9(Mt _  
class do_while_invoker v=-8} S  
  { |~QHCg<  
public : &`` dI,NC  
template < typename Actor > f T7Z6$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sIx8,3`&y  
  { 4';~@IBf  
  return do_while_actor < Actor > (act); v };r  
} S4n ~wo  
} do_; L;wfTZa  
SZGeF;N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D{b*,F:&@)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N$Pi4  
最后来说说怎么处理break和continue 1J(` kQ)c  
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。 MS`wd  
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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