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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *nC,= 2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a "1$z`ln  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ;_SS3q  
1Ev+':%  
IIR?@/q  
2b"5/$|6  
  class filler bT*4Qd4W  
  { nRE}F5k  
public : 1aDDl-8,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yR$_$N+E  
} ; ( gFA? aD<  
&sNID4FR  
aw4+1.xy  
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: T8(wzs  
^+wzm2i  
t/D Q<B_  
 !fV6KkV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :hr@>Y~r  
k2WO*xa*  
~R8yj(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @} Z/{Z[@  
% b&BLXW  
/uc/x+(_  
W|Tew-H{h_  
二. 战前分析 #~f+F0#%?  
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。 2Ee1mbZVw8  
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 U+RPn?Q  
&e)p6Egl  
9}mp,egV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,Ex\\p-  
  /* --------------------------------------------- */ 2~U+PyeNz  
vector < int *> vp( 10 ); e ^qnUjMy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m pivg  
/* --------------------------------------------- */ lG+ltCc$9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qR<DQTO<  
/* --------------------------------------------- */ /t^lI%&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -U $pW(~  
  /* --------------------------------------------- */ S- \lN|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8JrGZ8Q4RM  
/* --------------------------------------------- */ !491 \W0ZH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W9Lg}[>:)  
9C 05  
//,'oh~W  
~.lH)  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z4-dF;7  
1._1, _2是什么? DmrfD28j~F  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 kC5,yj  
2._1 = 1是在做什么? n6Zx0ad?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o5@ jMU;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /#=J`*m_  
A m1W<`  
FlG^'UD  
三. 动工 1c"m$)a4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]e`_.>U  
QX=;,tr  
gWo~o]f  
R"o,m  
template < typename T > NXNon*"  
class assignment b . j^US^  
  { mlWIq]J  
T value; =eoxT  
public : N6[^62  
assignment( const T & v) : value(v) {} .rm7Sd4K  
template < typename T2 > Umt ia~x=&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kAliCD)  
} ; ')-(N um  
5; [|k$ v  
]+dl=SmF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t g*[%Jf^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \>`$x:  
Av>j+O ;  
(NC>[  
,b(S=r  
  class holder vxT"BvN  
  { DOIWhd5:  
public : -\$cGIL  
template < typename T > RbM~E~$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $)]FCuv  
  { 2H+DT-hK  
  return assignment < T > (t); :t S"sM  
} WG luY>C;  
} ; ee^_Dh4  
:*'?Ac ?  
] *VF Ws  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3a}`xCO5  
mZVOf~9E  
  static holder _1; 51ebE`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U(=9&c@]  
O9X:1>a@i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D>e\OfTR:  
而不用手动写一个函数对象。 l1Q+hz5"*U  
5l/l]  
I 47GQho  
HHTsHb{7  
四. 问题分析 >m1V9A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^!F5Cz 48  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o=# [^Zv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }cej5/*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v@uaf=x-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {4aY}= -Q*  
Q]5^Eiq8  
五. 问题1:一致性 67\Ojl~(1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *>p(]_s,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %O=V4%"m\  
Zt2@?w;  
struct holder 9Pp|d"6]y  
  { M6*{#Y?  
  // tZCe?n]  
  template < typename T > *F*jA$aY  
T &   operator ()( const T & r) const WriN]/yD  
  { j~*Z7iu  
  return (T & )r; e=z_+gVm  
} <4e*3WSG  
} ; ![]I%'s  
H"rzRd; S  
这样的话assignment也必须相应改动: /+t[,  
&:I +]G/W  
template < typename Left, typename Right > LZC?383'  
class assignment y2$;t'  
  { Cm;qDvj+u  
Left l; )USC  
Right r; ]z=Vc#+!  
public : ?g;ZbD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3!9 yuf  
template < typename T2 > n`z+ w*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &:CjUaP@  
} ; k-pEBh OH  
+aw>p_\  
同时,holder的operator=也需要改动: wV[V#KpX8-  
k\#-6evT  
template < typename T > .83v~{n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MR_bq_)  
  { RjGB#AK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :-\ yy  
} %^5@z1d,  
>`<2}Me6  
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。 Fv);5LD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^_KD&%M6  
bxdXZB n  
return l(rhs) = r; iE^a%|?}  
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。 V}|v!h[O8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ? TT8|Os  
IbJ[Og^Qyu  
template < typename Tp > VHT@s7u0"  
class constant_t Az< 9hk  
  { [)SR $/A  
  const Tp t; 2>}\XKF).  
public : xOL)Pjo /m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8q?;Hg  
template < typename T > fQ36Hd?(5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <@e+-$  
  { |[37:m  
  return t; ljJz#+H2_  
} \_*MJ)h)X  
} ; -[pCP_`)u  
HD:%Yv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Rz zFhU#r  
下面就可以修改holder的operator=了 9S1Ti6A  
?YO =J  
template < typename T > %]<RRH.w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \5[D7}  
  { D=~B7b:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1U7,X6=~  
} (eRKR2% q  
WR a+zii,  
同时也要修改assignment的operator() wVp4c?s  
{x|kg;  
template < typename T2 > E./__Mz@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Sc/`=h]T  
现在代码看起来就很一致了。 :G`L3E&1s  
^b"bRQqm  
六. 问题2:链式操作 1O9p YW5J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qqe2,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。 m(Y.X=EZr  
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。 o'eI(@{F=  
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。 G;Wkm|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7V=MRf&xQ  
EDHg'q  
template < typename T > F:;!) H*  
struct result_1 #H;hRl  
  { W{A #]r l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w<Yv`$-`  
} ; CzSZ>E$%U  
fK'.wX9  
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: x[vBK8  
~ThVap[*  
template < typename T > 7?MB8tJ5r4  
struct   ref 5c]}G.NV  
  { /^'Bgnez  
typedef T & reference; MyH[vE^b  
} ; G'O/JM  
template < typename T > ?Q96,T-) c  
struct   ref < T &> PEW4J{(W  
  { xJ~ gT  
typedef T & reference; `S\zqF<  
} ; .kc"E  
I7fb}j`/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [0&'cu>  
hj&fQ}X  
template < typename T > c~^CKgr~R9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E.J 0fwyT  
  { Zk=*7?!!  
  return l(t) = r(t); J3e:Y!  
} DH:GI1Yu>I  
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。 T- |9o|~z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7v_i>_m]  
c~}={4M]  
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 SyK9Is{8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OM.k?1%+M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M18qa,fK{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;} lT  
最后的布局是: ~x|aoozL  
                Add qoj^_s6  
              /   \ "z^(dF|  
            Divide   5 mC i[Ps  
            /   \ $Y6I_U  
          _1     3 J I<3\=:+  
似乎一切都解决了?不。 v6s\Z\v)Q`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z % x7fe  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^GMJ~[]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: g(aZT#ii=  
yu)q4C7ek  
template < typename Right > Ji;SY{~kv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?Z q_9T7  
Right & rt) const P|e`^Frxt  
  { 1O |V=K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d%0+i/p  
} *E:x E/M!2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qmZ2d!)o  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 o+nG3kRD  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 xXX/]x>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 A\K,_&x1Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )^4hQ3BS  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? bpCNho$  
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: 5m4DS:&  
\PpXL*.  
template < class Action > Nl@k*^  
class picker : public Action /aZE,IeEz  
  { N{8"s&  
public : G.g|jP'n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iq?l#}]  
  // all the operator overloaded eNRs&^  
} ; n~tqO!q  
{<2>6 _z  
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。 hd B |#t  
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: #,L~w  
7^$)VBQ/  
template < typename Right > XS?gn.o\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "PMQyzl  
  { +t98 @  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DkgUvn/S  
} mEFw|M{  
Yd:Q`#7A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f1mHN7hxW  
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。 !VwmPAMr#v  
hSB?@I4s<\  
template < typename T >   struct picker_maker $Pxb1E  
  { d?A}qA[(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t9FDU  
} ; +2RNZEc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )RN<GW'  
  { ;QBh;jg4  
typedef picker < T > result; A>=E{  
} ; +4et7  
%,\=s.~1  
下面总的结构就有了: xRum*}|4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %r%So_^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 i|]7(z#OyI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R(k}y,eh.`  
至此链式操作完美实现。  PWH^=K  
=E(#YCx  
Z) Wnow  
七. 问题3 `0bP0^w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w{!(r  
ExVDkt0  
template < typename T1, typename T2 > tx"LeZZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gbDX7r-  
  { cWMUj K/N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yto[8;)_  
} F";.6%;AC  
F;8*H1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  c 6"Ib)  
Xc*U+M >U  
template < typename T1, typename T2 > %'bJ:  
struct result_2  fRB5U'  
  { !^w E/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jV O{$j  
} ; dRW$T5dac  
&<3&'*ueW  
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? ve Tx, \6@  
这个差事就留给了holder自己。 !R'g59g  
    ${I*nh>=  
+bA%  
template < int Order > .@#A|fgv  
class holder; 6cz/n8Mg  
template <> z.36;yT/  
class holder < 1 > X^s2BW  
  { o(!@7Lqq  
public : vDFGd-S  
template < typename T > AiP!hw/V$  
  struct result_1 fBhoGA{=g  
  { !m;H@KR{  
  typedef T & result; :>+\17tx  
} ; 29&bbfU  
template < typename T1, typename T2 > iafE5b)  
  struct result_2 I9?Ec6a_  
  { \]uV!)V5B  
  typedef T1 & result; pTJX""C  
} ; MHU74//fe  
template < typename T > E5</h"1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M5g\s;y;  
  { Z hd#:d  
  return (T & )r; MSw$_d  
} NX[4PKJ0C  
template < typename T1, typename T2 > #wY0D_3@1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _%/}>L>-`8  
  { .ubE2X[][  
  return (T1 & )r1; kLj$@E`4  
} %<0eA`F4  
} ; z//VlB  
?'s6Xmd  
template <> c!#:E`  
class holder < 2 > 5T@aCC@$h  
  { ?QZ"JX])  
public : E&`Nh5JfC  
template < typename T > 1oiRWRe  
  struct result_1 OsqN B'X  
  { <\ `$Jx#  
  typedef T & result; GZip\S4Y  
} ; ? *>]")[>  
template < typename T1, typename T2 > *.#oxcll  
  struct result_2 >UDd @  
  { up>c$jJ  
  typedef T2 & result;  asHxL!  
} ; :,B7-kBw  
template < typename T > r [:   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -fS.9+k0/  
  { zK|i='XSf  
  return (T & )r; T 20&F  
} ?W>qUrZ  
template < typename T1, typename T2 > qpIC{'A.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I,yC D7l_  
  { ]\ !5}L  
  return (T2 & )r2; R :X0'zeRr  
} `h:34RC;  
} ; ":a\z(*t  
U*3J+Y  
YNwp/Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 km~Ll   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: br-]fE.be  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JN+_|`  
jhu07HX_  
return l(i, j) = r(i, j); N IdZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %D$]VSP;  
ApBWuXp|u  
  return ( int & )i; 1W7% 1FA  
  return ( int & )j; gzoEUp =s  
最后执行i = j; 'R-3fO???  
可见,参数被正确的选择了。 @,Gxk   
hj'(*ND7z  
CI353-`  
MZ+^-@X  
ls@i".[  
八. 中期总结 h8Yx#4  
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: 7 d LuX   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;AO#xv+#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fU=B4V4@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mmpfto%i  
_XCOSomL`  
> pI;%'  
hxQqa 0B  
y@0E[/O  
BauU{:Sh  
九. 简化 C8 \5A8c  
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。 M5gWD==uP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2hzsKkrA {  
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: {~Rk2:gx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aDO !  
  +-*/&|^等 y=?)n\ f  
2. 返回引用。 ;>n,:355L  
  =,各种复合赋值等 AGLscf.  
3. 返回固定类型。 % qV 6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M#(+c_(r  
4. 原样返回。 *G* k6.9W!  
  operator, !1e6Ss  
5. 返回解引用的类型。 d3=KTTi\  
  operator*(单目) sI{ M  
6. 返回地址。 0 $,SF3K  
  operator&(单目) ZK>WW  
7. 下表访问返回类型。 5[c^TJ3  
  operator[] feQ **wI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +v=C@2T  
  operator<<和operator>> .l.a(_R  
X5 j1`t,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Djg,Lvhm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Na:w]r:y  
,7<f9 EVY  
template < typename Left > #B4%|v;`E?  
struct value_return T}8Y6N<\m  
  { 6i1LjLB  
template < typename T > #Y$hNQQ$F  
  struct result_1 ?Y@N`S  
  { dq]0X?[6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rzt Ru  
} ; euC&0Ee2  
Hv2De0W  
template < typename T1, typename T2 > j KoG7HH  
  struct result_2 V$ ps>  
  { +0OLc2 )w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gHo?[pS%y  
} ; p6;OL@ \~  
} ; Z'\h  
8P|D13- Q  
DAXX;4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e J6$-r  
[PDNwh0g5  
下面我们来剥离functor中的operator() Q\ 0cvmU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #3gp6*R  
1,% R;7J=g  
return l(t) op r(t) {GQ^fu;q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) INJEsz  
return op l(t) cLLbZ=`  
return op l(t1, t2) iv4H#rJ  
return l(t) op "thdPZ  
return l(t1, t2) op Eea*s'  
return l(t)[r(t)] Dy:|g1>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FY#C.mL  
5yP\I+Fm  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )v.=jup[  
单目: return f(l(t), r(t)); ^zQ/mo,Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `Tv[DIVW  
双目: return f(l(t)); "$YJX1u3  
return f(l(t1, t2)); [D\k^h  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]GW]dM  
dZ0A3(t  
struct meta_divide ,^\2P$rT  
  { Jcrw#l8|C  
template < typename T1, typename T2 > bcE._9@@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7t0e r'VC  
  { :gWu9Y|{  
  return t1 / t2; $xPaYf  
} H" 3fT0  
} ; NgP&.39U  
2QyV%wz  
这个工作可以让宏来做: Q o{/@  
M 0U 0;QJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZzJ?L4J5v  
template < typename T1, typename T2 > \ Wa{`VS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @eKec1<  
以后可以直接用 ddJe=PUb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /7Cc#P6  
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 K3#@SY 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。。。) 8|l\E VV6  
L?mrba y  
JehrDC2N  
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 7`DBS^O]dG  
$#9;)8J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .uMn0PE   
class unary_op : public Rettype o<pf#tifv  
  {  +|n*b  
    Left l; JR@`2YP-  
public : hG12ZZD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EVsC >rz  
PgF* 1  
template < typename T > Lh!J >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YUtC.TR1  
      { RC7]'4o  
      return FuncType::execute(l(t)); 4NheWM6  
    } UCB/=k^m  
Qp_isU  
    template < typename T1, typename T2 > Bg x'9p/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U`,6 * MS  
      { "Q@ronP(~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -g*4(w  
    } 1mOh{:1u  
} ; Y)*#)f  
EyJJ0  
(X\@t-8  
同样还可以申明一个binary_op JfLqtXF[&"  
l5!|I:/*;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e D?tLj  
class binary_op : public Rettype k@RDvn  
  { 8]/bK5`  
    Left l; _E@2ZnD2  
Right r; SB H(y)  
public : f!Y?S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5YE'L.  
Yg%I?  
template < typename T > v&DI`xn~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ]hk  
      { )r xX+k+b/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I9_RlAd  
    } ;g+N&)n  
[+T.a t  
    template < typename T1, typename T2 > 4xjPiHd<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Aw#?#GPW  
      { iT3BF"ZqBO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /R]U}o^/(%  
    } tdBm (CsN  
} ; N +Yxz;Mg  
,8U &?8l  
snE8 K}4  
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 `u3EU*~W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BC&S>#\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N{9v1`B  
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。 gc_:%ki  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! il4^zj82  
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。。。 !/'t5~x[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <J< {l  
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) |W,& Hl7  
下面是修改过的unary_op } gyj0  
z+0I#kM"1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3]}D`Qs6  
class unary_op % ?0:vn  
  { EN<F# Y3E  
Left l; JVvs-bK5  
  AVlhNIr  
public : 4VJ-,Z  
D=j-!{zB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BKCA <  
I0D(F i  
template < typename T >  eI$oLl@  
  struct result_1 _mqL8ho  
  { )B"jF>9)[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -`*a'p-=  
} ; V#2+"(7h  
O,{6*[)@  
template < typename T1, typename T2 > xgVeN["  
  struct result_2 aL+ o /  
  { T0wW<_jh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HJ=:8:  
} ; !![DJ  
X9v.1s,  
template < typename T1, typename T2 > > kG GR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1gL2ia  
  { b|l:fT?&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #^u$  
} eBZXI)pPh  
.F98G/s  
template < typename T > TV)h`\|Z*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M'7f O3&|  
  { M8MR oA6F  
  return OpClass::execute(lt(t)); u@W|gLT1  
} kj#?whK6~  
v|XTr,#  
} ; ]l_\71  
%". HaI]  
[L3=x;U  
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 hci6P>h<ia  
好啦,现在才真正完美了。 ? &o2st  
现在在picker里面就可以这么添加了: pA'4|ffwe  
zqimR#u  
template < typename Right > cvn@/qBq*t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "%`1 ]Fr  
  { dU&a{ $ku[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <Th6r.#?  
} yZ0-wI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 g!g#]9j  
jD$,.AVvz  
~qiJR`Jj  
}*M6x;t  
$t$ShT)  
十. bind y;35WtDVb  
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。 j+i\bks  
先来分析一下一段例子 G,&<<2{(f;  
7-bd9uVK  
F&!6jv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B~1 _28\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wcrCEX=I>{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -o ^7r@6  
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。 U$O\f18  
我们来写个简单的。 m ifxiV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \r/rBa\  
对于函数对象类的版本: ? ^0:3$La  
#3i3G(mQ  
template < typename Func > [;n9:Qxf  
struct functor_trait +F R0(T  
  { H*d9l2,KZS  
typedef typename Func::result_type result_type; ]AINK UI0  
} ; O*hDbM2QQw  
对于无参数函数的版本: S] }nm  
%|s; C  
template < typename Ret > }n]Ng]KM`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;,hwZZA  
  { iw3FA4{(  
typedef Ret result_type; !EvAB+`jLI  
} ; !y\'EW3|G  
对于单参数函数的版本: XQY#716)  
8r*E-akuyr  
template < typename Ret, typename V1 > cXA i k-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w#ZoZZ wh  
  { 5dx$HE&b)  
typedef Ret result_type; -RE^tW*Yy  
} ; 3atBX5  
对于双参数函数的版本: { }:#G  
1h^:[[!c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n<Z({\9&H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tIWmp30S  
  { |6.l7u ?d  
typedef Ret result_type; p2hB8zL  
} ; =mO vs  
等等。。。 2i)^ !c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bg!/%[ {M  
W,K;6TZhh  
template < typename Func > Ansk,$  
struct func_return 1$xNUsD2  
  { h1j!IG  
template < typename T > ty8q11[8  
  struct result_1 "Bh}}!13  
  { T-'OwCB1q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )MtF23k)g  
} ; w^\52  
T`9lV2x*P  
template < typename T1, typename T2 > .iYJr;9`d  
  struct result_2 @KXV%a'  
  { MU($|hwiL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _('=b/  
} ; .eS<Dbku<  
} ; ST|x23|O]  
~k"=4j9  
piJu+tUy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %41m~Wh2  
Mer/G2#&  
template < typename Func, typename aPicker > $[Sc0dzJ  
class binder_1 +cJL7=V&  
  { 8+~ >E  
Func fn; wy<\Tg^J  
aPicker pk; b(,M1.[qt  
public : zN[hkmh  
j@AIK+0Qc  
template < typename T > 5GI,o|[s6  
  struct result_1 D@,6M#SK  
  { BnX0G1|#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S4Pxc ]!  
} ; 1D7nkAy  
WltQ63u  
template < typename T1, typename T2 > xzdf^Ce  
  struct result_2 GF"hx`zyJ  
  { ]{sU&GqBLe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ryl:a\  
} ; `}D,5^9]  
kI,yU}<Fq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g!FuY/%+  
r7RIRg_  
template < typename T > R8Wr^s>'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B |5]Jm]  
  { 6, ^>mNm  
  return fn(pk(t)); ] vz%iv_  
} a1g,@0s  
template < typename T1, typename T2 > gI&#o@Pm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C1V|0h u  
  { jrCfWa}z  
  return fn(pk(t1, t2)); Ja|5 @  
} ;"xfOzQ  
} ; \Q {m9fE  
_jvxc'6  
[xK3F+  
一目了然不是么? B+$%*%b  
最后实现bind !`M,XSp(  
3#W T.4k  
h! M  
template < typename Func, typename aPicker > 9# 23FK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $r^GE  
  { O n8v//=&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "x#-sZ=  
} +UCG0D  
'<gI8W</  
2个以上参数的bind可以同理实现。 raW>xOivR  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *zaQx+L  
p99 ]  
十一. phoenix <3oWEm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I~[F|d>  
el&0}`K  
for_each(v.begin(), v.end(), {IjF+@I  
( bc7/V#W  
do_ S~<$H y*kh  
[ O24m;oHM  
  cout << _1 <<   " , " *-#&K\  
] Ij 79~pn  
.while_( -- _1), rExnxQ<e  
cout << var( " \n " ) -fM1nH&  
) b\ X@gq  
); ~]nRV *^  
@tF\p  
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: \|n- O=}=2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gGR"Z]DBk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *~2,/D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XP`Nf)3{Yd  
_Mi5g_  
j9m_jv  
template < typename Cond, typename Actor > ~Q*%DRd&Z-  
class do_while >|J`s~?  
  { \0A3]l  
Cond cd; hl;u'_AB  
Actor act; <c*FCblv  
public : 4aug{}h("  
template < typename T > [Hx0`Nc K  
  struct result_1 tCw<Ip  
  { O8f?; ]  
  typedef int result_type; m\;R2"H%  
} ; M+-*QyCFK  
adlV!k7RG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r^2p*nr}  
"N;`1ce  
template < typename T > ?K1/ <PE+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "H2EL}3/]  
  { WEAT01  
  do mR!1DQ.\<  
    { M|VyV (f  
  act(t); 2Zm0qJ  
  } GmK^}=frj  
  while (cd(t)); +|*IZ:w)  
  return   0 ; <:_wbVn-  
} 1kz\IQ{  
} ; ] ;KJ6  
i)\ L:qF5  
2L!u1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V#v`(j%  
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。 b}\N;D.{  
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。 evenq$ H  
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。 %]\kgRr  
下面就是产生这个functor的类: L]yS[UN$  
j*d yp  
:{{F *FM;  
template < typename Actor > 97Lte5c6r  
class do_while_actor rr/B= O7  
  { ^0Zf,40  
Actor act; N1}c9}  
public : MlcR"gl*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {vs uPY  
|U~<3.:m:  
template < typename Cond > ky8_UnaO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *F WMn.  
} ; +2(I1  
iyN:%ofh  
'Jiw@t<o3`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~Cbc<[}  
最后,是那个do_ AJt+p&I[J  
`K*Q5n  
Qd)q([  
class do_while_invoker uOKCAqYa  
  { md=TjMaY  
public : JELT ou  
template < typename Actor > \$R_YKGf1G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {]*c29b>  
  { hZdoc<  
  return do_while_actor < Actor > (act); `CBZhI%%  
} Fiv3 {.  
} do_; ,Z aRy$?  
{SOr#{1z*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <5d ~P/,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FO+Zue.RS  
最后来说说怎么处理break和continue svsqg{9z  
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。 -#7'r<I9@  
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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