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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "xL;(Fqu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UY1JB^J$  
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, fEx+gQW_  
)>-77\  
J'I1,5(  
}Q47_]5  
  class filler := ]sq}IN  
  { JmnBq<&,0  
public : R)sp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3Ne9% "  
} ; V"w`!  
-iY9GN89c  
}pbBo2  
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: ^2C0oX  
XRClBTKF  
IlcNT_ 5a8  
Pd)K^;em  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z\xiACIc  
BM|-GErE  
%'RI 3gy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FE0qw1{qQ  
HiQoRk  
fBHkLRFH  
= 4BLc  
二. 战前分析 73&]En  
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。 6V.awg,  
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 8#X?k/mzU  
l81&[  
6(ka"Vu~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L@)b%Q@a  
  /* --------------------------------------------- */ E}xz7u   
vector < int *> vp( 10 ); 3~cS}N T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h5LJij J  
/* --------------------------------------------- */ 54`bE$:+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Bpk@{E9  
/* --------------------------------------------- */ >k$[hk*~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3X88x-3  
  /* --------------------------------------------- */ DQ}_9?3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @4G.(zW  
/* --------------------------------------------- */ X{0ax.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); se<i5JsSV  
=fKhXd  
Hv[d<ylO  
g`%ED0aR  
看了之后,我们可以思考一些问题: QV nO  
1._1, _2是什么? XD_P\z  
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。 &4mfzpK  
2._1 = 1是在做什么? [_g#x(=  
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。 Q\&AlV  
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。 ki[;ZmQq Y  
r~S!<9f  
mp&Le YYn  
三. 动工 :J=+;I(UI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F'V +2,.  
c7FfI"7HR  
%f_)<NP9=  
!~Hafn-1  
template < typename T > (hhdbf  
class assignment q#mFN/.(+  
  { 377j3dP  
T value; q8'@dH  
public : 9pVf2|5hj  
assignment( const T & v) : value(v) {} H$k![K6Uj  
template < typename T2 > ?=/}Ft  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JL" 3#p}  
} ; @&~OB/7B:  
k#8S`W8^  
j6&zRFX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ez7V>FNX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M^|"be~{'  
1jZDw~  
TS\A`{^T  
{f@xA  
  class holder J9b?}-O)  
  { Z-? Iip{  
public : o*O "\/pmF  
template < typename T > OH-~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F8|5_214'  
  { 1+16i=BF)  
  return assignment < T > (t); &J5-'{U|0  
} u7WTSL%  
} ; HKEop  
k$UzBxR  
Mm>zpB`qP  
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: +LQs.*  
:=iM$_tp'  
  static holder _1; W(u6J#2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /ygUd8@  
>,] eL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [T}%q"<  
而不用手动写一个函数对象。 .236d^l  
4'}_qAT  
v$.JmL0^J  
=u:6b} =  
四. 问题分析 94qHY1rp  
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。 u>3&.t@hU1  
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。 Ru  vG1"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j(@g   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O5G<O(,\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }C`}wS3i  
NE; (..  
五. 问题1:一致性 X-G~/n-x  
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?| ])$. "g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v)C:E9!|  
4t%:O4 3e  
struct holder t]u(jX)  
  { 3IJI5K_  
  // T;4gcJPn"M  
  template < typename T > !7Yt`l$$z  
T &   operator ()( const T & r) const lt2Nwt0bv  
  { Y1Gg (z  
  return (T & )r; 3G%XG{dg  
} 2h|(8f:y  
} ; /C,>  
TY54e T  
这样的话assignment也必须相应改动: JT.\f,z&  
vs'L1$L'c  
template < typename Left, typename Right > .qqb> 7|q  
class assignment \ ]kb&Qw  
  { Ye\*b? 6  
Left l; {g!exbVf  
Right r; `:bvuc(  
public : ~ ];6hxv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q#J>vwi=  
template < typename T2 > R>e3@DQ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >arO$|W  
} ; 7n\j"0z  
ok\/5oz  
同时,holder的operator=也需要改动: ?;.1fJU>  
{>UMw>T[  
template < typename T > '^-4{Y^2E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RBK>Lws6  
  { ?ck^? p7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D|Ihe%w-  
} ku[=QsMv  
y_7XYT!w  
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。  Z@.ol Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }ygbgyLa  
TgQ|T57  
return l(rhs) = r; @k:f}-t  
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。 wzQdKlV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j$mt*z L  
xo)?XFM2  
template < typename Tp > Nz>E#.++  
class constant_t ]=86[A-2N  
  { Y9H *S*n  
  const Tp t; ev;5 ?9\E  
public : "-j@GCme  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I 3zitI;  
template < typename T > ,QHx*~9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9a~BAH,j  
  { 6ImV5^l  
  return t; &;@b&p+  
} ".Deu|>  
} ; ^?^|Y?f2P?  
 I^(o3B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Vg [5bJ5  
下面就可以修改holder的operator=了 ;aRWJG  
[[66[;  
template < typename T > c9g\7L,Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MBYD,v&  
  { ">D(+ xr!)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |Qt`p@W  
} O'& \-j 1  
1(;33),P8  
同时也要修改assignment的operator() <>*''^  
l&^[cR  
template < typename T2 >  _7j/[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4Utx 9^  
现在代码看起来就很一致了。 #;*ai\6>vD  
A^Hp#b @  
六. 问题2:链式操作 9 K /  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &A5[C{x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Jn:GA@[I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :jKXKY+T  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 z`r4edk3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %C E@}  
ubCJZ"!  
template < typename T > aXK%m  
struct result_1 7quwc'!  
  { r+#V{oE_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; = cI\OsV&?  
} ; p_40V%y^  
%{VI-CQ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %"KWjwp  
l-h7ksRs  
template < typename T > qP^0($  
struct   ref E~g}DKs_5  
  { sImxa`kb  
typedef T & reference; J0WXH/:  
} ; A[$wxdc  
template < typename T > C^42=?  
struct   ref < T &> /h.3<HI."*  
  { wsGq>F~  
typedef T & reference; NMY!-Kv 5  
} ; &qI5*aQ8T  
}?qnwx.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .HyiPx3^  
O7CYpn4<7  
template < typename T > ']6#7NU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UCj#t!Mw  
  { Dp6"I!L<|  
  return l(t) = r(t); (uK), *6B  
} BiLreZ~"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 FivaCNA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :ktX7p~  
!/(}meZj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O>F.Wf5g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I8%'Z>E(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B)cb}.N:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ieF 0<'iF  
最后的布局是: .-26 N6S  
                Add v*]Xur6e}  
              /   \ YK+Z0ry  
            Divide   5 +p}Xmn  
            /   \ ]<_!@J6k  
          _1     3 %C][E^9  
似乎一切都解决了?不。 K$vRk5U  
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。 HY|SLk/E  
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。 -Jrc'e4K  
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: 1:s~ ]F@  
;Wh[q*A  
template < typename Right > [^=8k2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `IRT w"  
Right & rt) const ?&nz  
  { iR5soIR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i&Cqw~.H  
} \*"0wR;[K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4sE=WPKF#  
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。 -^ ayJ73  
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。 4wD^?S!p  
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。 z}N^`_ *  
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。 &J@ZF<Ib  
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? yWk:u 5  
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: C)^\?DH  
h?tV>x/Fu  
template < class Action > VzM@DM]=~  
class picker : public Action ^g){)rz|  
  { p;Ok.cXVp  
public : E :g ArQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;RZa<2  
  // all the operator overloaded ^a5~FI:  
} ; jtpNo~O  
&'2l_b  
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。 kV%y%l(6  
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: ct/THq  
?gP/XjToMg  
template < typename Right > |-Klh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l>P~M50D?{  
  { = |zLr"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9JeGjkG,  
} 2qR@: ^  
TEyPlSGG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GuDD7~qxY  
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。 }33Au-%*  
.%h_W\M<l  
template < typename T >   struct picker_maker n ,%^R  
  { ",GC\#^v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mYRR==iDL  
} ; r~a}B.pj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =n?@My?;  
  { H t$%)j9  
typedef picker < T > result; o |.me G  
} ; >(Ddw N9l  
jXva ?_  
下面总的结构就有了: gz:c_HJ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S%|' /cFo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 sW`iXsbWM>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OVK(:{PwS  
至此链式操作完美实现。 Y mSaIf  
2uB26SEIl  
udr'~,R  
七. 问题3 U.)eJ1a  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "d*  
CA~S$H\"  
template < typename T1, typename T2 > yE/I)GOQjs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %['F[Mo  
  { KA[Su0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~z"->.u  
} t)b>f~  
:P'5_YSi  
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: [qo* ,CRz  
Qd=/e pkm  
template < typename T1, typename T2 > 8[XNFFUZs  
struct result_2 .^W0;ISX  
  { 05DtU!3O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7P(:!ce4-  
} ; 1O{67Pf  
R|yTUGY  
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? HM x9M$  
这个差事就留给了holder自己。 /;[')RO`  
    '7%9Sqx  
?q7Gs)B=^'  
template < int Order > -O6o^Dk  
class holder; '?[msX"aqa  
template <> s @9#hjv2  
class holder < 1 > 5PySCGv  
  { [#V! XdQ,  
public : 3 g!h4?^  
template < typename T > {<Zqw]  
  struct result_1 J#^M   
  { 3KZ h?~B  
  typedef T & result; #7)6X:/O  
} ; 7wiu%zfa:=  
template < typename T1, typename T2 > ? -tw*2+  
  struct result_2 ttOsL')|  
  { Ds$;{wl#x  
  typedef T1 & result; F U%b"gP^  
} ; |9@;Muq;  
template < typename T > R 1\]Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }'JPA&h|  
  { !h;VdCCi#  
  return (T & )r; =!2   
} D-/A>  
template < typename T1, typename T2 > e&kg[jU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gne c#j  
  { 'McVaPav  
  return (T1 & )r1; T!AQJ:;1  
} Ro69woU  
} ; -R]S)Odml  
"^%Il  
template <> 2^:nlM{u  
class holder < 2 > fz\Az-  
  { ?z.`rD$}(n  
public : q1j[eru  
template < typename T > "5FeP;  
  struct result_1 37DvI&  
  { SJmri]4K  
  typedef T & result; 23m+"4t  
} ; }r[BME  
template < typename T1, typename T2 > [\y>Gv%  
  struct result_2 TW$^]u~v  
  { G{9y`;  
  typedef T2 & result; XPSWAp)  
} ;  G%{jU'2  
template < typename T > 6I<`N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^  +G> N  
  { ud1E@4;qf  
  return (T & )r; F ry5v?22  
}  +yk>jx  
template < typename T1, typename T2 > bT |FJ\aC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i+6/ g  
  { USY^ [@o[f  
  return (T2 & )r2; `3Y+:!q  
} Smo'&x  
} ; :/08}!_:  
K,Vl.-4?  
p_D)=Ef|&  
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> >。 0&|-wduR=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sT ONkd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hi%>&i*  
{WChD&v  
return l(i, j) = r(i, j); ~V5jjx*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;F- kE4w  
s5 BV8 M  
  return ( int & )i; {$JIR}4S  
  return ( int & )j; }0o0"J-$  
最后执行i = j; NoT oLt\  
可见,参数被正确的选择了。 lH 8?IkK,g  
CS  
*^]ba>  
W0Vjs|/  
78kk"9h'  
八. 中期总结 X|:O`b$G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: C.|MA(7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L!5HE])<)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :\Dm=Q\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;%&@^;@k%  
4_eq@'9-q  
(]L=$u4  
xo}hu %XL  
+Aq}BjD#  
te_D  ,  
九. 简化 bZ=d!)%P-{  
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。 G9]GK+@&F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !q?}[E2  
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: _[V 6s#Wk3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  zcc]5>  
  +-*/&|^等 [F e5a  
2. 返回引用。 vKxwv YDe  
  =,各种复合赋值等 >dO^pDSs  
3. 返回固定类型。 6N ^FJCs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &e{&<ZVR  
4. 原样返回。 {|50&]m  
  operator, FD8Hx\oF  
5. 返回解引用的类型。 :7maN^  
  operator*(单目) U-(d~]$  
6. 返回地址。 = 619+[fK  
  operator&(单目) 0< !BzG  
7. 下表访问返回类型。 fa)G$Q  
  operator[] Xg"=,j2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Gh.02  
  operator<<和operator>> >:.Bn8-  
"{}5uth  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +aMPwTF:3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3j6$!89'  
D0~mu{;c$  
template < typename Left >  I2b[  
struct value_return &WIPz\  
  { !GO4cbdQ  
template < typename T > N?aU<-Tn  
  struct result_1 #qzozQ4  
  { +g*Ko@]m>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ey:3F%  
} ; \;~>AL*  
-LF^u;s8&S  
template < typename T1, typename T2 > Tg[+K+b  
  struct result_2 qzXch["So  
  { zKR_P{W>^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "&An9H'  
} ; ,JR7N_"I  
} ; Pm-@ZZ~  
Gg_i:4F  
TB9ukLG^<<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NVQ IRQ.  
(%".=x-  
下面我们来剥离functor中的operator() =2< >dM#`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 75a3H`  
h_J 'dJS  
return l(t) op r(t) ,oR}0(^"\<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,>)/y  
return op l(t) m}k rG  
return op l(t1, t2) Rh%x5RFFc  
return l(t) op *@dqAr%  
return l(t1, t2) op t>^An:xT  
return l(t)[r(t)] I-^Y$6-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;s{rJG{inG  
P66>w})@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +<I>]J2  
单目: return f(l(t), r(t)); x.!%'{+ {  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~qRP.bV%f  
双目: return f(l(t)); #=h~Lr'UH  
return f(l(t1, t2)); Q\}5q3  
下面就是f的实现,以operator/为例 b}Jcj  
r@ ]{`qA  
struct meta_divide A+AqlM+$i  
  { }oU0J  
template < typename T1, typename T2 > 4Xlq Ym  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  \:Q)Ef  
  { Y~,N,>nITu  
  return t1 / t2; hl8[A-d(R  
} wTG6>l]H  
} ; -(P"+g3T  
b:oB $E  
这个工作可以让宏来做: gW RSS=8%  
GC.   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2!}5shB  
template < typename T1, typename T2 > \ |GLa `2q|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S'q (Qo  
以后可以直接用 c&ymVB?G:1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .,I^)8c  
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 dG\dGSZ\h  
(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。。。) Y'wQ(6ok  
(k4>I"x)  
;BsyN[bF  
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 }Til $TT%H  
x^&D8&4^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ; &$djP  
class unary_op : public Rettype rz5AIe>Hm  
  { Cjdw@v0;  
    Left l; 7xqTTN6h  
public : a%cCR=s=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =XuBan3B>  
!;>j(xc  
template < typename T > 26?yEd6^Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pkQEry&Z  
      { n'>`2 s  
      return FuncType::execute(l(t)); #f d ;]  
    } bejvw?)S.  
|bA\>%~  
    template < typename T1, typename T2 > 3U^E<H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xf(H_&K  
      { }N dknut,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xj\! Sn2  
    } Tc$Jvy-G4A  
} ; @p~f*b4H?  
0CX2dk"UB^  
Bu$Z+o  
同样还可以申明一个binary_op S}WQ~e  
jInI%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Rj'd>%c  
class binary_op : public Rettype $DBJ"8n2  
  { >|IUjv2L  
    Left l; >NDI<9<'0}  
Right r; Gf*|f"O  
public : hj[&.w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u 6A!Sw  
j\@Ht~G  
template < typename T > k /srT<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _P,3~ ;  
      { xA/Ein0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N;gI %6  
    } M<$a OW0  
G*`Y~SJp  
    template < typename T1, typename T2 > -y]e`\+[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u4hC/!  
      { ;d5d$Np@m&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uf q9+}  
    } Ls51U7  
} ; s 1~&PH^  
F)XO5CBK  
re[v}cB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *7cc4 wGQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K FMx(fD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w\SfzJN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x`9IQQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0q}k"(9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 GE?M. '!{{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6)5Akyz4V  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) A}"aH  
下面是修改过的unary_op fRlO.!0(  
: ZehBu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *{TB<^ *  
class unary_op 9\ f%+?p  
  { pT ]:TRPS  
Left l; iTUOJ3V7i  
  _e4%<!1  
public : ( &N`N1  
q#pD}Xe$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9IfeaoZZ4q  
KcPI ,.4{  
template < typename T > ny++U;qi  
  struct result_1 NRIp@PIF:"  
  { \A#YL1hh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hsCts@R  
} ; u /6b.hDO  
Yl\p*j"Fid  
template < typename T1, typename T2 > mssCnr;  
  struct result_2 jq_E{Dq1  
  { $*-UY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HdR%n  
} ; /U@T#S  
#I &#x59  
template < typename T1, typename T2 > x b6X8:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5oOF|IYi  
  { I l2`c}9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Y)h[  
} t?l0L1;  
.+#<~Jv  
template < typename T > zqJ0pDS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +5<]s+4T  
  {  X<p'&  
  return OpClass::execute(lt(t)); `2I<V7SF$  
} SJ0IEPk  
G _1`NyI  
} ; hf('4^  
oZS.pi  
.).}ffhOL  
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 \A%s" O/  
好啦,现在才真正完美了。 W`k||U9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9$Dsm@tX  
SI"y&[iw  
template < typename Right > z Go*N,'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X}5}M+'~  
  { @a]O(S>Ub  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }<=4A\LZ  
} ,Nk{AiiN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]/cVlpZ{f  
B&},W*p  
JlMD_pA  
-F338J+J24  
5JvrQGvL  
十. bind ZIr&_x#e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i*l-w4D^U  
先来分析一下一段例子 ]>T4\?aC  
_*1{fvv0{  
I[g;p8jr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }<7S% ?TY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :=cZ,?PQp1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Li2-G  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Bsc&#  
我们来写个简单的。 _VM()n;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0; PV gO;9  
对于函数对象类的版本: b,#lw_U"  
p*ic@n*G  
template < typename Func > rAwuWM@BIg  
struct functor_trait :GBM`f@  
  { 'Z{_w s  
typedef typename Func::result_type result_type; +#@)C?G,TF  
} ; @b@#  o  
对于无参数函数的版本: :`X!no; {  
nMT"Rp  
template < typename Ret > pf@H;QS`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kaG@T,pH(  
  { &CcUr#|  
typedef Ret result_type; s%OPoRE  
} ; 8x/]H(J  
对于单参数函数的版本: BK/_hNz  
zMI_8lNz  
template < typename Ret, typename V1 > 9o<5Z=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /$Ca }>  
  { tX'2 $}  
typedef Ret result_type; ='z4bU  
} ; Yb? L:,a(I  
对于双参数函数的版本: VxTrL}{(6  
_Gb O>'kE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Nfo`Q0\[P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |%~Zo:Q<$>  
  { s-lNpOi  
typedef Ret result_type; Xub<U>e;b  
} ; *+rWn*L  
等等。。。 i+XHXpk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QRFBMq}'  
q:a-tdv2  
template < typename Func > d(!g9H  
struct func_return P7D__hoE  
  { o >Faq+@  
template < typename T > @q/E)M?  
  struct result_1 "x~su?KiA  
  { v3I-i|L<)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P g.j]  
} ; WT_4YM\bz  
QTLGM-Z  
template < typename T1, typename T2 > 6U(M HxY  
  struct result_2 d,+a}eTP'  
  { hztxsvw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (Ee5Af,4  
} ; *i,@d&J y]  
} ; Wfp>BC  
<yg! D21Y  
:JD*uu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _|f_%S8a_=  
{$P')> /  
template < typename Func, typename aPicker > yO*HJpc   
class binder_1 3D^!U}E  
  { rjWn>M  
Func fn; JZ>E<U9&  
aPicker pk; J2avt  
public : 3Q:HzqG  
9ymx;  
template < typename T > ,.,spoV  
  struct result_1 4qvE2W}&  
  { ZgI?#e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sp8P[W1a  
} ; U@:h';.  
Q4e+vBECkq  
template < typename T1, typename T2 > 2Y1y;hCK  
  struct result_2 &qMt07  
  { 155vY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DNu-Ce%  
} ; HD!2|b ~@  
 eo&^~OVT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q .s'z}  
o ~`KOe  
template < typename T > .g?Ppma  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q$58 K9  
  { tFvXVfml  
  return fn(pk(t)); 6^NL>|?  
} 8k9Yoht  
template < typename T1, typename T2 > Lu5lpeSQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7?"-:q  
  { G}LOQ7  
  return fn(pk(t1, t2)); 9(pF!}1 %\  
} )zAATBb4.  
} ; k<A|+![  
moCr4*jDX,  
%v)+]Ds{  
一目了然不是么? ]QSQr *  
最后实现bind `;)op3A'  
%G/(7l[W  
pF<KhE*V  
template < typename Func, typename aPicker > `dJ?j[P,p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MHQM'  
  { (q}{;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,buo&DT{L  
} ]6;G#  
* 3#RS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 63HtZ=hO7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [oG Sy5bB  
"?S> }G\  
十一. phoenix Rc(E';uc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7;@o]9W  
0w!:YB,}  
for_each(v.begin(), v.end(), B4t,@,\O  
( }iRRf_   
do_ aE[:9{<|  
[ &UIS17cT  
  cout << _1 <<   " , " q85 4k+C  
] b&P2VqYgl  
.while_( -- _1), @m+FAdA 0  
cout << var( " \n " ) @r]1;KG  
) d~;U-  
); 1EQLsg`d^  
ZsN3 MbY  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: M5c *vs  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >2ny/AK|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Sh(XFUJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {nH*Wu*^  
.6A{   
T854}RX[{  
template < typename Cond, typename Actor > kb[+II  
class do_while xV.UM8  
  { ?7dV:]%~2  
Cond cd; xcX^L84\  
Actor act; 4%*`' o$_  
public : ;Swj`'7  
template < typename T > S4D~`"4 $/  
  struct result_1 sfR0wEqI  
  { Fiaeo0  
  typedef int result_type; rq|>z.  
} ; "#]V^Rzxh  
%h}3}p#4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'Ooq.jaK;/  
#K\;)z(?  
template < typename T > \ mg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +t}<e(  
  { <5npVm  
  do @T)>akEOt  
    { YzYj/,?r  
  act(t); :tp{(MF  
  } ZmZ7E]c  
  while (cd(t)); /JmWiBQIn  
  return   0 ; 0RP{_1k  
} {}tv(8]^  
} ;  EHda  
H;Gd  
b ix}#M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SOeRQb'  
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。 ZqfoO!Ta  
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。 Vc&xXtm[v  
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。 tNYCyw{K  
下面就是产生这个functor的类: c1h?aP  
Z(hRwIOF  
I ka V g L  
template < typename Actor > 2fG[q3`  
class do_while_actor +?uZ~VSl  
  { 5mg] su&#  
Actor act; c{!XDiT]P  
public : vf?m-wh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^vc#)tm5p  
54%h)dLDy  
template < typename Cond > /igbn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A#CGD0T  
} ; xcC^9BAj  
3/*<i  
$ -M'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5<Y-?23  
最后,是那个do_ %-3wR@  
xB,(!0{`  
9`5qVM1O{  
class do_while_invoker qWw{c&{Q],  
  { O],]\M{GL  
public : 7-[^0qS  
template < typename Actor > rB.LG'GG]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V,>uM >$  
  { CChCxB  
  return do_while_actor < Actor > (act); +t p@Tb  
} |oTA $bln  
} do_; o '!WW  
5+Hw @CY3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c8M'/{4rH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TbR!u:J  
最后来说说怎么处理break和continue pR7D3Q:^7  
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。 jfsbvak  
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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