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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @k6}4O?{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p+UHJ&  
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, <JM%Kn )  
vqz#V=J{  
T ) f_W  
t0d '>  
  class filler {}&f\6OI%  
  { E/$@ud|l"  
public : LE80`t>M#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *1S.9L  
} ; X]U"ru{1q  
 b(-t)5^}  
}.V0SM6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >@"3Q`  
[3sxzU!t~  
T xxB0  
nk$V{(FJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0*/ r'  
!_H8Q}a  
|SukiXJZF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 He-Ja  
UJ)M:~O  
O8~U<'=*  
(i0"hi  
二. 战前分析 \ +-hn  
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。 =)1YYJTe9  
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 5@t uo`k  
A+1]Ql)$  
c$<O0dI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); To{G#QEgG  
  /* --------------------------------------------- */ xc<eU`-' b  
vector < int *> vp( 10 ); 1S]gD&V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q '{<c3&  
/* --------------------------------------------- */ /0&:Yp=>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2G}7R5``9  
/* --------------------------------------------- */ 4[CBW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o7a6 )2JK  
  /* --------------------------------------------- */ +IO1ipc4cE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <Dj$0g  
/* --------------------------------------------- */ +6M+hO]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0H&U=9'YT  
ji)4WG/1  
2DC cGKa"  
H0b6ZA%n  
看了之后,我们可以思考一些问题: ivUsMhx>S,  
1._1, _2是什么? !0csNg!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 R{xyme@"^  
2._1 = 1是在做什么? V_A,d8=lt  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 VfA5r`^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Xt,,AGm}  
w H_n$w  
iraRB~  
三. 动工 -=t3O#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rE{Xo:Cf  
IL[|CB1v  
s@)"IdSA(  
EfBVu  
template < typename T > !k= 0X\5L  
class assignment &Wz`>qYL*  
  { BUA6(  
T value; qzlMn)e  
public : zhX`~){N6  
assignment( const T & v) : value(v) {} q>|[JJ*6_N  
template < typename T2 > & A9A#It  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #C,f/PXfaB  
} ; @U /3iDB\  
3 +8"  
 kulQR>u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZYA.1VrM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]D) 'I`  
m!#)JFe67  
Ad`[Rt']kI  
B`?N0t%X  
  class holder .xLF}{u  
  { C=dx4U~   
public : '=K of1  
template < typename T > C/CfjRzd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #?$'nya*u  
  { [#>$k 6F*  
  return assignment < T > (t); ZP6 3Alt  
} o ,Tr^e$  
} ; _+Jf.n20  
|1QbO`f/F  
dp[w?AMhM9  
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: B/sBYVU  
Id.Z[owC`Y  
  static holder _1; rxy{a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |:e|~sism  
$nfBv f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^L8Wn6s'  
而不用手动写一个函数对象。 io9xI3{  
# +QWi0B  
`Ge+(1x  
jqX@&}3@  
四. 问题分析 >Z2,^5P{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /\-2l+y>J  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =,C9O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3u?`q%Y-e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ff Yd+]+?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E&];>3C  
3m43nJ.~  
五. 问题1:一致性 "'F;lzq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0Y6q$h>4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $p0 /6c  
DD@)z0W  
struct holder FV^4   
  { aucZJjH  
  // S[L#M;n  
  template < typename T > R*Xu( 89  
T &   operator ()( const T & r) const sMz^!RX@  
  { Pn+IJ=0Y  
  return (T & )r; &'huS?g A9  
} U50s!Z t45  
} ; $/, BJ/9  
0E?s>-b  
这样的话assignment也必须相应改动: 62MRI    
WG8iTVwx  
template < typename Left, typename Right > y7M:b Uh  
class assignment CrNwALx  
  { `\/toddUh[  
Left l; Y(hW(bd;  
Right r; Vedyy\TU  
public : $*AC>i\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FI1THzW4J  
template < typename T2 > GJIWG&C03  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %_b^!FR  
} ; 8:P*z  
G%7 4v|cd  
同时,holder的operator=也需要改动: S(>@:`=  
n%0]V Xx#  
template < typename T > 2/v35| ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?~aZ#%*i8  
  { $Wr\ [P:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tLD~  
} *t#s$Ga  
A$%Q4jC}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >Lw}KO`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UTDcX  
VX^o"9Ntl  
return l(rhs) = r; 4pmTicA~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 p{ @CoOn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mVv\bl?<  
G}!7tU  
template < typename Tp > 6o=qJ`m[?  
class constant_t xH_A@hf;  
  { Lh8bQH  
  const Tp t; Z0 [)u_<  
public : )%iRZ\`f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JQ) 4}t  
template < typename T > JkSdLj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yaH Trh%  
  { >aEL;V=}P  
  return t; G3RrjWtO  
} [!1)mR  
} ; Fw_ (q!  
)p$\gwr=2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M11"<3]D  
下面就可以修改holder的operator=了 4meidKw]  
u(pdP"  
template < typename T > 1Yc%0L(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hD nM+4D  
  { _\ .  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Xh.+pJl,*  
} {fog<1c  
U/T4i#  
同时也要修改assignment的operator() PUbaS{J7  
''#p47$8<d  
template < typename T2 > ?mH@`c,fM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ],;D2]<s  
现在代码看起来就很一致了。 5/& 1Oxo  
`%-4>jI9-  
六. 问题2:链式操作 Y]C; T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hc-lzYS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /635B*g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r1i$D  
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。 `IEq@Wr#$!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v"z (JF  
B0f_kH~p~  
template < typename T > "'['(e+7  
struct result_1 :{[<g](  
  { u5Qp/ag?N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `S"W8_m  
} ; #v.L$7O  
\'n$&PFe  
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:  MKU7fFN.  
u-m%=2  
template < typename T > Q`H# fS~  
struct   ref B|cA[  
  { \Ut6;  
typedef T & reference; Da"yZ\4  
} ; nIfN"  
template < typename T > !8.En8Z<D-  
struct   ref < T &> B{s]juPG  
  { f#@S*^%V$  
typedef T & reference; '@'B>7C#  
} ; 7t'(`A 6t/  
n vm^k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mO#I nTO  
}l~]b3@qu  
template < typename T > %$Aqbd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t,RyeS/  
  { ./$ <J6-J  
  return l(t) = r(t); q1H=/[a  
} 53B.2 4Tm  
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。 I0!j<G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EPc!p>  
fD'/#sA#'  
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 XZ} de%U1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `)"tO&Fn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ylk{!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cL#-*_(  
最后的布局是: cv3L&zg M  
                Add Vl<`|C>  
              /   \ aiYo8+{!#  
            Divide   5 kEO1TS  
            /   \ 7'Lp8  
          _1     3 aC`Li^  
似乎一切都解决了?不。 }/20%fP  
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。 l$F_"o?&S@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l{8CISO*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Sa Cx)8ul0  
bZiyapM  
template < typename Right > +4Q[N;[+*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XTV0Le\f  
Right & rt) const B$ui:R/ t  
  { ;TtaH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XJUEwX  
} 0A.PD rM:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _ j~4+H  
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。 oew|23Ytb  
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。 ?FN9rhAC  
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。 j~epbl)pC  
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。 B22b&0  
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? [a@ B =E  
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: ' PELf P8  
{(;B5rs  
template < class Action > a2o.a 2  
class picker : public Action >rKhlUD  
  { EJ G2^DSS  
public : /9pbnzn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z=qWJQ  
  // all the operator overloaded mmHJ h\2v  
} ; V~85oUc\-  
ZPl PN;J^1  
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。 Tw x{' S  
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: >5.zk1&H  
`$at9  
template < typename Right > )S2iIi;Bq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mf}\s]_c  
  { >PIPp7C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I]jX7.fx  
} "J& (:(:  
k52QaMKa~A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &3I$8v|!?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c}%es=@  
UeA2c_ 5  
template < typename T >   struct picker_maker zj{(p Z1  
  { I0iY+@^5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >60"p~t  
} ; ;}D-:J-z_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .U 39nd  
  { U+} y %3l  
typedef picker < T > result; ;|!MI'Af  
} ; >b>gr OX  
UT4f (Xo  
下面总的结构就有了: G,]z (%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bE d?^h  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >yKpM }6l{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J?IC~5*2  
至此链式操作完美实现。 .a,(pq Jg  
F$h'p4$T  
&$F[/[Ds+  
七. 问题3 3p_b8K_bG  
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。 @bT3'K-4  
z?kd'j`FG  
template < typename T1, typename T2 > !lhFKb;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <GaT|Hhc=  
  { D^u\l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kon5+g9q  
} >! oF0R_<  
:G}DAUFN  
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: Fj^AW v^/  
lUHtjr  
template < typename T1, typename T2 > 333u]  
struct result_2  %}h`+L  
  { 4{Udz!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9#Y2`p T  
} ; ;g9%&  
E?Cj/o  
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? n+?-�  
这个差事就留给了holder自己。 :_Fxy5}  
    #W|!fILL  
IBET'!j4"  
template < int Order > WYLX?x  
class holder; \5hw9T&[B  
template <> fLNag~  
class holder < 1 > 2h )8Fq_"  
  { BSKEh"f  
public : 1i'Z ei)  
template < typename T > JpK[&/Ct  
  struct result_1 4.Z(:g  
  { ~^$MA$/p  
  typedef T & result; g\&2s,  
} ; pds*2p)2  
template < typename T1, typename T2 > :tLbFW[  
  struct result_2 [D[D`gpjA  
  { Nd!c2`  
  typedef T1 & result; r?^"6 5 =  
} ; gI{ =0  
template < typename T > <HF-2?`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fa{@$ppx  
  { 6V2j*J  
  return (T & )r; _2OuskL  
} -!TcQzHUs  
template < typename T1, typename T2 > D0ruTS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .&iN(Bd  
  { A"4@L*QV  
  return (T1 & )r1; 3ji:O T  
} + |C=ZU  
} ; ^f|<R8`  
-~O/NX  
template <> V#J"c8n  
class holder < 2 > J`<f  
  { +"uwV1)b"  
public : <d"Gg/@a  
template < typename T > 0`n 5x0R  
  struct result_1 8=F%+  
  { jDTUXwx7V  
  typedef T & result; hnzNP\$U]  
} ; c~+l-GIWm  
template < typename T1, typename T2 > "w&/m}E,[  
  struct result_2 B< hEx@  
  { gxmc|  
  typedef T2 & result; oZ:{@ =  
} ; =}R~0|^  
template < typename T > W:O0}   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /^2CGcT(  
  { .zS D`v@[  
  return (T & )r; nxQ}&n  
} T3z(k la  
template < typename T1, typename T2 > yM ,VrUh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <%KUdkzEP  
  { ? )_7U  
  return (T2 & )r2; ^ ulps**e  
} t`u!]DHv  
} ; 7'OPjt M  
H$tb;:  
5v9uHxy  
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> >。 S}7>RHe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RmOyGSO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uyT/Xzo3  
Rp/-Pv   
return l(i, j) = r(i, j); -H\,2FO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O2v.  
5pJ*1pfeo  
  return ( int & )i; L~eAQR  
  return ( int & )j; b Us|t  
最后执行i = j; GwQn;gkF  
可见,参数被正确的选择了。 $]*d#`Sy{%  
~/|zlu*jpc  
_tj&Psp  
gs`> C(  
[5Y<7DS  
八. 中期总结 <&U!N'CE  
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: (WE,dY+.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D9-Lg%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (q~0XE/ a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;'3]{BGcU  
$Ha%Gr  
|Q!4GeQL[  
bk3Unreh  
' msmXX@q  
>IY,be6>P  
九. 简化 yr{B5z,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 bx>i6 R2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HmV /> 9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \ e,?rH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5@P-g  
  +-*/&|^等 ]0/p 7N14  
2. 返回引用。 ]MAT2$"le  
  =,各种复合赋值等 xo WT*f  
3. 返回固定类型。 wPnybb{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *{5>XH{ x  
4. 原样返回。 2jA%[L9d^  
  operator, ]US[5)EL-  
5. 返回解引用的类型。 %;O}FyP  
  operator*(单目) / L~u0 2?  
6. 返回地址。 }Bff,q  
  operator&(单目) U8O(;+  
7. 下表访问返回类型。 G$5m$\K  
  operator[] ]W) jmw'mo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \+Y!ILOI  
  operator<<和operator>> GDPo`# ~  
FFe) e>bH  
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。 SLoo:)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rAXX}"l6s  
|Td5l?  
template < typename Left > {$fsS&aPg  
struct value_return g-@h>$< 1  
  { Nl*i5 io  
template < typename T > *^h_z;{,  
  struct result_1 HXks_ix )  
  { R]Qp Mj%o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~L4eZ  
} ; S()Za@ [a$  
s[c^"@HT  
template < typename T1, typename T2 > eb!_ie"D  
  struct result_2 ^l!L)iw  
  { CV^c",b_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `="v>qN2\  
} ; 7GZq|M_:y  
} ; G|9B )`S  
z{?4*Bq  
yP\Up  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ("Dv>&w9  
5 09Q0 [k  
下面我们来剥离functor中的operator() z[&s5"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]k+m=OR{/  
_;e\:7<m  
return l(t) op r(t) D,rZ0?R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }<[Db}?9  
return op l(t) +?d}7zh  
return op l(t1, t2) `6Hf&u<  
return l(t) op 97!5Q~I  
return l(t1, t2) op xl] ;*&  
return l(t)[r(t)] =B(mIx;m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?~F. /  
9L)L|4A.l  
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: I/p]DT  
单目: return f(l(t), r(t)); h~miP7,c<u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $TG?4  
双目: return f(l(t)); .JAcPyK^  
return f(l(t1, t2)); F2>%KuM  
下面就是f的实现,以operator/为例 "mZ.V  
?R6`qe_F  
struct meta_divide 0BTLcEqgZ  
  { <_:zI r,  
template < typename T1, typename T2 > (pYYkR"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9]$`)wZ  
  { Y}.Ystem  
  return t1 / t2; /iC_!nu  
} WE.Tuo5L  
} ;  5$Kf]ZP  
GGE[{Gb9  
这个工作可以让宏来做: _#'9kx|)  
8H $#+^lW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JTUNb'#RZ  
template < typename T1, typename T2 > \ lrys3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Tbh'_ F6  
以后可以直接用 h%1Y6$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +ld;k/  
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 Hed$ytMaGz  
(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。。。) OM!=ViN(=  
V}9;eJRvw  
s4t0f_vj`  
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 E`AYee%l  
s4,(26y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1K[(ou'rl  
class unary_op : public Rettype 25em[Q:  
  { 4lz{G*u  
    Left l; J{ ~Rxa  
public : 9S1#Lr`r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $G[KT):N  
,")F[%v  
template < typename T > 6P+DnS[]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XO wiHW{  
      { S< x:t(  
      return FuncType::execute(l(t)); Lt>7hBe"  
    } fNoR\5}!  
fIyPFqf7w)  
    template < typename T1, typename T2 > ~@fR[sg<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d=F-L  
      { `K?1L{p'4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GZ3/S|SMP  
    } CW0UMPE5  
} ; :s*>W$Wp4  
_4R,Ej}  
{L9yhYw  
同样还可以申明一个binary_op j>!sN`dBj  
Kbas-</Si  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "DjU:*'  
class binary_op : public Rettype K^H>~`C=  
  { D#v?gPo4  
    Left l; oVkr3K Z  
Right r; p>p'.#M  
public : gpAHC   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s*JE)  
3qo e^e  
template < typename T > o}~3JBn T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yWHne~!  
      { NG9vml  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d@g2k> >  
    } #F4X}  
|s|/]aD}o  
    template < typename T1, typename T2 > =|0/Ynfe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0`'5>  
      { Mi74Xl i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QymD-A"P  
    } O71BM@2<  
} ; 0j$OE  
hW%p#g;  
FpzP #;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `Bu9Nq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D5` (}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *V|zx#RN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p7UTqKi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @L;C_GEa  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 XS|mKuMc C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v3^t/[e~:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) f)^t')  
下面是修改过的unary_op "Ot{^ _e  
MPvWCPB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qGa<@ b  
class unary_op KjYDFrR4  
  { FpdHnu i1  
Left l; }vD;DSz:  
  GP]TnQ<*;  
public : o+^Eu}[.  
iQ{z6Qa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C BlXC7_Mi  
;+%Z@b%  
template < typename T > if@,vc  
  struct result_1  /q*KO\L  
  { 8IJ-]wHIb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {8:o?LnMW  
} ; ^&m?qKN8  
d*%Mv[X:<  
template < typename T1, typename T2 > rIlBH*aT  
  struct result_2 5_aw. s>  
  { u]*5Ex(?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V6+Zh>'S  
} ; %MuaW(I o  
oCA(FQ6  
template < typename T1, typename T2 > >0V0i%inmF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !a[$)c  
  { w\DspF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \G3!TwC%  
} [B,p,Q"  
2 `&<bt[g  
template < typename T > G>0)I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f".q9{+p,  
  { ue9h   
  return OpClass::execute(lt(t)); J)huy\>,  
} qUg9$oh{LI  
v= 8VvT 8  
} ; Ky6+~>  
6eo4#/+%  
H:Lt$  
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 ;^ov~PPl  
好啦,现在才真正完美了。 >13/h]3  
现在在picker里面就可以这么添加了: l0#4Fma  
Hf_'32e3<  
template < typename Right > 0etwz3NuW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nNs .,J)  
  { [` 9^QEj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G"C;A`6  
} ;NG1{]|Z  
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。 Gl;f#}  
xFX&9^Uk  
\!4|tBKVY  
;q &0,B  
/f]/8b g>  
十. bind K @C4*?P  
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。 hiIya WU  
先来分析一下一段例子 :iEAUM  
9'X@@6b*'  
_XWnS9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <S{7Ro  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @it/$>R^)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e&ts\0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +9_,w bF  
我们来写个简单的。 @E(P9zQ/zy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V" }*"P-%  
对于函数对象类的版本: 6lZGcRO  
}Az'Zu4 =  
template < typename Func >  z \^  
struct functor_trait Se/ss!If  
  { N-Z^G<[q.  
typedef typename Func::result_type result_type; ,\}k~ U99  
} ; % GVN4y&  
对于无参数函数的版本: L}b'+Wi@  
b?>VPuyBb  
template < typename Ret > #@q1Ko!NZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1~L\s}|2d  
  { 5f{wJb2  
typedef Ret result_type; [x|)}P7%s  
} ; ~.H~XK w  
对于单参数函数的版本: 2$Wo&Q^_  
Onyh1  
template < typename Ret, typename V1 > n5\}KZh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w -M7opkq  
  { > '.[G:b  
typedef Ret result_type; vuW-}fY;  
} ; JeL~]F  
对于双参数函数的版本: 18rp; l{  
-`g J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LGXZx}4@;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1Df, a#,y"  
  { %2,/jhHL  
typedef Ret result_type; :-U53}Iy  
} ; tStJ2-5*t  
等等。。。 ]6q*)q:`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qqh^E_O  
k1m'Ka-  
template < typename Func > ^} tuP  
struct func_return s*eyTm  
  { Z) t{JHm:  
template < typename T > #:Xa'D+  
  struct result_1 Z]7tjRvq)  
  { ] .`_, IO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k3#wLJ  
} ; ZLuPz#  
qNy-o\;XN  
template < typename T1, typename T2 > 8,H~4Ce3  
  struct result_2 w7r'SCVh3+  
  { # 'wL\3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @H6%G>K,  
} ; m $)YYpX  
} ; 1NW>wo  
>I|<^$/  
1B(G]o_>!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PH[4y:^DN  
i:{:xKiCa  
template < typename Func, typename aPicker > PQi }Evxa  
class binder_1 5e)i!;7Uv  
  { >r~|1kQ.  
Func fn; y=wdR|b  
aPicker pk; E~}[+X@  
public : y%JF8R;n  
m+p4Mc%u  
template < typename T > yZ?$8r  
  struct result_1 x!>d 6lgej  
  { pA*i!.E/b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aw]8V:)$J  
} ; k,A M]H  
F~%|3a$Y  
template < typename T1, typename T2 > 8cB=}XgYS  
  struct result_2 @::lJDGVv  
  { \6Xn]S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M`(;>Kp7  
} ; *Q0lC1GQ  
sFCf\y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K[n<+e;G  
\Ec X!aC  
template < typename T > ~R)1nN|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nz}|%.GP"  
  { uht(3  
  return fn(pk(t)); 1R*1BStc  
} QP'qG@j[:  
template < typename T1, typename T2 > 9OH.&g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `..EQ BM  
  { z_'dRw  
  return fn(pk(t1, t2)); 3Nc'3NPQ'  
} e5QOB/e&  
} ; ]Kof sU_{  
p1C_`f N,  
Q:kwQg:~  
一目了然不是么? GpScc'a7  
最后实现bind wE)] ah:  
)7tV*=?Ic8  
*13g <#$  
template < typename Func, typename aPicker > F_K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) { 576+:*  
  { -?[O"D"c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :{x!g6bK@  
} y|$vtD%c  
j )<;g(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |C^ c0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 pHigxeV2  
NJ.rv  
十一. phoenix lp?i_p/z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V|+ `L-  
&t[z  
for_each(v.begin(), v.end(), ?a*fy}A|  
( CX1L(Y[  
do_ 9yO{JgKA  
[ U f=vs(  
  cout << _1 <<   " , " pK-_R#  
] ?ykVfO'  
.while_( -- _1), cdd P T  
cout << var( " \n " ) +8MW$ m$  
) z4 GN8:~x  
); Y:DNu9  
+s#S{b  
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: 6-)7:9y  
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 &*Q|d*CP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7}.#Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >1#DPU(g  
lCM6T;2ID  
9O(i+fM  
template < typename Cond, typename Actor > g(ZeFOn  
class do_while jydp4ek_n  
  { T*7S;<2  
Cond cd; "`gfy  
Actor act; )$2%&9b  
public : ]#vvlM>/  
template < typename T > :DS2zA  
  struct result_1 M Ak-=?t  
  { =;~%L  
  typedef int result_type; s!8J.hD'I  
} ; W}#QKZ)MB  
G%V=idU*"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} , mAB)at  
q/W{PBb-2k  
template < typename T > hP'~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +G3nn!g l4  
  { Pn'QOVy  
  do DTX/3EN  
    { "1gk-  
  act(t); 2?#y |/  
  } M"$jpBN*  
  while (cd(t)); pfJVE  
  return   0 ; 3Hb .Z LE#  
} 6xDl=*&%  
} ; ZuF4N=;  
ECmHy@(  
$71D)*{P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bc0)'a\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 DK#65H'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Nqo#sBS  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N \CEocU  
下面就是产生这个functor的类: H{Y5YTg]  
O+{pF.P#V  
o{S}e!Vb  
template < typename Actor > W<cW;mO  
class do_while_actor ims=-1,  
  { &vJ(P!2f<  
Actor act; fl5UY$a2-  
public : YW4b m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _{2Fx[m%  
3isXgp8  
template < typename Cond > wB1-|= K1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bJG!)3cx  
} ; b]tA2~e  
n]6}yJJo  
i 5 >J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E7Gi6w~\  
最后,是那个do_ %>I?'y^  
c'TiWZP~  
kMJQeo79  
class do_while_invoker !~w6"%2+7  
  { #+k .b_LS  
public : &}L36|A:  
template < typename Actor > Eezlx9b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $Z(g=nS>  
  { )\I? EU8  
  return do_while_actor < Actor > (act); r0hta)xa  
} Je4.9?Ch  
} do_; |)!k @?_  
f!uA$uL c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0T{c:m~QXe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {'=Nb 5F  
最后来说说怎么处理break和continue O0=,&=i  
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。 z6L>!=  
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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