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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Rs`Y'_B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WM7/|.HQ  
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, 9E*K44L/V  
<W{0@?y  
"+Yn;9  
YR`rg;n#  
  class filler F#R\Ot,hv  
  { @_Oe`j^  
public : Z9EQ|WfS#-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jiD8|%}v  
} ; a#j^gu$m  
xJ.!Q)[  
`)P_X4e]`  
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: TniKH( w/  
S :|*wB  
U6 R4UK  
*XR~fs?/*W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y`dzo`f  
(NlEb'~+  
[Y~s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z*B(L@H  
(KU@hp-\  
0u9h2/ma  
''YjeX  
二. 战前分析 (!=aRC.-  
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。 q{(&:~M  
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 b DvbM  
eF\C?4  
J4X35H=Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N#ObxOE6T"  
  /* --------------------------------------------- */ \mG M#E  
vector < int *> vp( 10 ); Ji=iq=S7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DgP%Q  
/* --------------------------------------------- */ vGDo?X~#o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9^olAfX`dB  
/* --------------------------------------------- */ oa7Hx<Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MPc=cLv  
  /* --------------------------------------------- */ uwzT? C A6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K>6p5*&  
/* --------------------------------------------- */ znRhQ+8;!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g>CQO,s;w  
a"4 6_>  
{P+[C O  
c^k. <EA  
看了之后,我们可以思考一些问题: -qF|Y f  
1._1, _2是什么? rpWy 6oD  
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。 #+\G- =-  
2._1 = 1是在做什么? b>EUa> h  
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。 /ep~/#Ia  
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。 ?8/h3xV;  
_\[G7  
';F][x5j  
三. 动工 1>{(dd?L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2N]s}/l  
8m0sEV>  
xx8na8  
V|`|CVFo]  
template < typename T > Zv93cv  
class assignment kRPg^Fw"Vw  
  { >AJ|F)  
T value; [l:.Q?? )|  
public : s,x]zG"  
assignment( const T & v) : value(v) {} eW%jDsC  
template < typename T2 > RdHR[Usm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `Mg "!n`  
} ; yL-L2  
w (1a{m?ht  
1 doqznO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kvn6 NiU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 470Pig>I8  
DAi[3`C  
IF1}}[Ht  
k"$V O+}m  
  class holder tAUMSr|?  
  { nc)`ISI  
public : H_^c K  
template < typename T > {VG6m Hw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R2@u[  
  { a6_`V;  
  return assignment < T > (t); 79_MP  
} (WvA9s{/  
} ; aT#|mk=\  
*Q?HaG|S  
dGe  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: '-=?lyKv  
I4'j_X t  
  static holder _1; /Z_QCj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 75f.^4/%  
"?SnA +)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |*i-Q @ D  
而不用手动写一个函数对象。 WW=7QC i  
@$]h[   
S8l+WF4q  
f`e.c_n(  
四. 问题分析 >Mn.|:DF]&  
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。 HFOp4  
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。 ^Tx1y[hw$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z/x~:u_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4tjRju?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Hw? J1#1IE  
>B0S5:S$W  
五. 问题1:一致性 ??PpHB J')  
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?| FmPF7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H'2 =yhtVh  
^E^:=Q?'_  
struct holder \z 'noc  
  { yr?\YKV)I  
  // $.Ni'U  
  template < typename T > Er)b( Kk  
T &   operator ()( const T & r) const uvL|T48  
  { F<[8!^l(z  
  return (T & )r; n^K]R}S  
} %~~QXH\  
} ; .@'Vz;&mQ  
m\yO/9{h1  
这样的话assignment也必须相应改动: }O/Nn0,  
X9R-GT  
template < typename Left, typename Right > S(pfd2^  
class assignment F+GQl  
  { P1<;:!8'  
Left l; .JE7vPv%!  
Right r; M%/D:0  
public : Ts\7)6|F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !wgj$5Rw.  
template < typename T2 > )'JSu=Ej  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6x0>E^~  
} ; B}W^s;h  
1K>4 i. X  
同时,holder的operator=也需要改动: Rjf |  
8'y|cF%U  
template < typename T > 8Bhng;jX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4J  s>yP  
  { r"+ WUU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kcle|B  
} 7j+.H/2  
t%)L8%Jr  
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。 $a G'.0HW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]#nAld1cmy  
<FP -]R)  
return l(rhs) = r; 39"'Fz?1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f] Vz!hM~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0*q:p`OLw*  
eMs`t)rQ  
template < typename Tp > sb1/4u/W  
class constant_t `fs[C  
  { vI-KH:r"{  
  const Tp t; &>-Cz%IV  
public : q~qig,$Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $jHL8r\e7  
template < typename T > gU`QW_{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UJb7v:^  
  { R~`Y6>o~9:  
  return t; gVGq  
} |:\h3M  
} ; z, OMR`W  
KksbhN{AB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4AGc2e'u  
下面就可以修改holder的operator=了 <,m}TTq  
E_++yK^=  
template < typename T > A#T;Gi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^C(AMT  
  { _7Z$"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9DIGK\  
} !o`al` q'  
vOqT Ld  
同时也要修改assignment的operator() j1BYSfX'  
zmdOL9"a  
template < typename T2 > .8"o&%$`V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VR'w$mp  
现在代码看起来就很一致了。 62W3W1: W  
n1H*][CK  
六. 问题2:链式操作 TqWvHZX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ag3T[}L z  
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。 B$\5=[U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ar6Z?v$  
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。 3LEN~ N}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DU;]Q:r{  
8} U/fQ~  
template < typename T > ^0r @",  
struct result_1 e@6}?q;  
  { ;G w5gK^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YXmLd'F^3  
} ; f`?|A  
P?bdjU#_n`  
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: 5f1yszd  
zP5HTEz  
template < typename T > m8FKr/Z-  
struct   ref o}[wu:>yk  
  { 1f}Dza9  
typedef T & reference; 77)C`]0(  
} ; $hA[vi\5  
template < typename T > .9`.\v6R  
struct   ref < T &> 0py0zE6,,  
  { Sna7r~ j  
typedef T & reference; _3)~{dQ+  
} ; g >X!Q  
+jHL==W&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U7{, *  
>:Rc%ILym  
template < typename T > '06[@Cw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~V(WD;Mk  
  { k&9 b&-=fk  
  return l(t) = r(t); ](^xA `  
} grv 3aa@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 xNT[((  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 : G<1   
OYe @P  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .rwZ`MP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,UY],;ib  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dD#A.C,Rz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S]k<Ixvf  
最后的布局是: ETYw  
                Add d kPfdK}G  
              /   \ *`|F?wF  
            Divide   5 XWK A0  
            /   \ 1 ,Y-_e)  
          _1     3 (d@lG*K  
似乎一切都解决了?不。 s$mcIMqs  
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。 ujHqw Rh  
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。 ZU/6#pb  
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: e5MX5 T^  
g&v2=&aj  
template < typename Right > y+@7k3"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =T!M`  
Right & rt) const S?;&vs9j  
  {  E{h   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e;,D!  
} 0&Zm3(}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sY=$\hj  
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。 R\)pW9)  
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。 |[C3_'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。 IEHAPt'  
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。 z0a=A:+/  
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? F $B _;G  
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: cu.f]'  
Ow<=K:^  
template < class Action > $5:j" )$,  
class picker : public Action waldLb>7D  
  { k/cQJz  
public : ?PLf+S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hcuvu[)T"  
  // all the operator overloaded `}"*i_0-5'  
} ; ;ZB[g78%R%  
UZv^3_,qz  
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。   "Qm  
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: e5C560  
`9%@{Ryo  
template < typename Right > v-EcJj%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1%t9ic  
  { Y@F@k(lOo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mZ'`XAS~;  
} +wr2TT~  
(m25ZhW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G-xW&wC-  
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。 YrFB~z.V  
F:1w%#6av  
template < typename T >   struct picker_maker ^ola5wD  
  { k#&d`?X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wm !Y5  
} ; gm\P`~+o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >`SIB; &>j  
  { c&J,O1){\  
typedef picker < T > result; 44b;]htv  
} ; Z-.`JkKd8  
rOEk%kJ  
下面总的结构就有了: 8 Ys DE_  
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。 .e~17}Ka}  
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。 `~F=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *{/BPc0*  
至此链式操作完美实现。 *v_+a:  
:iP2e+j  
0ERA(=w5  
七. 问题3 QGs\af  
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。 -xPv]j$  
3[amCKel  
template < typename T1, typename T2 > _f8Wa u# "  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nyip]VwMJ  
  { uPQ:}zL2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^giseWR(  
} :>c33X}  
{}y"JbXMj  
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: >$j?2,Za(V  
.Ce30VE-  
template < typename T1, typename T2 > HM /2/ /  
struct result_2 DKp+ nq$  
  { >hQeu1 ~W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j|c  
} ; ;*Ldnj;B  
]nY,%XE  
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? Qo+I98LX[  
这个差事就留给了holder自己。 6w|s1!B l  
    =W$ f +  
f .-b.nNf  
template < int Order > FCgr  
class holder; aEM2xrhy,  
template <> P>j^w#$n  
class holder < 1 > 6 GqR]KD  
  { Nk*d=vj  
public : $aDAD4mmm  
template < typename T > \R\?`8O rz  
  struct result_1 Ii FeO  
  { PUZH[-:c  
  typedef T & result; NitsUg@<  
} ; Cdg/wRje  
template < typename T1, typename T2 > +twl`Z3n  
  struct result_2 QH7"' u6  
  { eg!s[1[_  
  typedef T1 & result; WdI9))J2S  
} ; yyB;'4Af  
template < typename T > jfF   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G<:_O-cPSv  
  { GCm(3%{V%(  
  return (T & )r; 5+Fr/C  
} 4c^WQ>[  
template < typename T1, typename T2 > @)k/t>r(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j1D 1tn  
  { @K .{o'  
  return (T1 & )r1; EIQ`?8KSR  
} ^,O%E;g^#  
} ; +?y ', Ir  
= Lt)15  
template <> RC?gozBFJ  
class holder < 2 > >%LZ|*U  
  { AQ+MjS,  
public : ynY(  
template < typename T > >J(._K  
  struct result_1 F#Y9 @E  
  { $r+ _Y/  
  typedef T & result; 4:wVT;?a  
} ; v_^>*Vm*  
template < typename T1, typename T2 > ^m pWQ`R  
  struct result_2 &GYnGrw?@  
  { rZ`+g7&^Fh  
  typedef T2 & result; 6)=`&>9  
} ; x9\z^GU%H  
template < typename T > Sq22]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &`x1_*l  
  { hvW FzT5  
  return (T & )r; lEAf\T7  
} 8_$[SV$q  
template < typename T1, typename T2 > F^4mO|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `4IZ4sPi  
  { ak1?MKV.  
  return (T2 & )r2; YF8;s4  
} a=_+8RyVQ  
} ; ;Qn)~b~  
"{9^SPsp  
+%Z#!1u  
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> >。 yK+1C68A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eYtP396C|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <cm(QNdcC  
 GY`mF1b  
return l(i, j) = r(i, j); /tdRUX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (}B3df  
E)>.2{]C>  
  return ( int & )i; okm }%#|  
  return ( int & )j; O}s Mqh  
最后执行i = j; P*6h $T  
可见,参数被正确的选择了。 B<$(Nb5<  
~#MXhhqB  
b I"+b\K  
^=Dz)95c  
LO;7NK  
八. 中期总结 Q6PaT@gs  
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: je;C}4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Uc%kyTBm1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  #nq$^H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G22{',#r8  
5 6JxHQu  
8&Md=ZvK`  
 LA]UIM@  
i2P:I A|@  
TI/5'Oke$  
九. 简化 ~Z`Cu~7  
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。 *3iEO>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G!)Q"+  
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: gCV+amP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gWD46+A){  
  +-*/&|^等 G)IK5zCDd  
2. 返回引用。 u']}Z% A9`  
  =,各种复合赋值等 0gRm LX  
3. 返回固定类型。 A('o &H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y{d-k1?s5  
4. 原样返回。 D wfw|h  
  operator, v#|yr<  
5. 返回解引用的类型。 ?WP*At0  
  operator*(单目) !tzk7D  
6. 返回地址。 M]Hf>7p  
  operator&(单目) T@jv0/(+  
7. 下表访问返回类型。 6bDizS}  
  operator[] dOT7;@   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7#&e0fw/I  
  operator<<和operator>> 8S` j6  
;w7s>(ITZ  
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。 h_HPmh5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mY[*(a  
B3 |G&Kg  
template < typename Left > (u4'*[o\t  
struct value_return -}1TT@  
  { !^'6&NR#K  
template < typename T > ]f~!Qk!I7r  
  struct result_1 0qq>(K[  
  { ]JR2Av  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :b0|v`FU  
} ; .?`8B9w  
m[CyvcF*u  
template < typename T1, typename T2 > NTo[di\_  
  struct result_2 <A(Bq'eQM  
  { !k Heslvi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pAws{3(Q  
} ; 2w}l!'ue  
} ; GG`j9"t4  
_+j#.o>  
E!RlH3})  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 99tUw'w  
O"X:3srJ`  
下面我们来剥离functor中的operator() ]!]B7|JFJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )Ma/] eZ^I  
*xjP^y":  
return l(t) op r(t) O!ilTMr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nDS\2  
return op l(t) OZ33w-X<  
return op l(t1, t2) 9#>nFs"H  
return l(t) op yl&s!I  
return l(t1, t2) op JEs@ky?{z  
return l(t)[r(t)]  {FX]1:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BRa9j:_b  
^xgqs $`7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Vr@tSc&  
单目: return f(l(t), r(t)); R^mkQb>m.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "G^TA:O:=  
双目: return f(l(t)); |/ji'Bh  
return f(l(t1, t2)); ,^7] F"5  
下面就是f的实现,以operator/为例 VsJKxa4  
*aJO5&w<T  
struct meta_divide wPX^P  
  { O^PN{u  
template < typename T1, typename T2 > 7GTDe'T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CpB,L  
  {  Xr:s-L  
  return t1 / t2; n.i 8?:  
} .SLpgYFL{  
} ; (xE |T f  
/M JI^\CA  
这个工作可以让宏来做: qyAnq%B}  
l-P6B9e|\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5KfrkZ  
template < typename T1, typename T2 > \ N/'8W9#6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; peHjKK  
以后可以直接用 i&8|@CACb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FQ> kTm`d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w+r).PS}C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KnKf8c  
bT6VxbNS  
u0]u"T&N!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3IJ0 P.x!o  
3yw$<lm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `!spi=f  
class unary_op : public Rettype IM ncl=1  
  { ;l1.jQh  
    Left l; B;S'l|-?  
public : # E_S..  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *?*~<R  
vaJl}^T  
template < typename T > mP=[h |a$r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xjSzQ| k-  
      { V1,/qd_  
      return FuncType::execute(l(t)); g*(z .  
    } LuHRB}W  
;aj;(Z.p)  
    template < typename T1, typename T2 >  WzoI0E`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pF7N = mO  
      { <f`n[QD2z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }#-@5["-X  
    } `N&*+!O%  
} ; e&2,cQRFV  
Te[v+jgLY,  
E .28G2&  
同样还可以申明一个binary_op [& Z- *a  
1r};cY6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KK5;6b  
class binary_op : public Rettype fm@Pa} ,  
  { z9g ++]rkJ  
    Left l; U[|5:qWs  
Right r; 8sU5MQ5  
public : &F/-%l!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8zpzVizDG  
"\O7_od-  
template < typename T > '`|j{mBhG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6PYm?i=p?  
      { z HvE_ -  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @0s' (  
    } _"Z?O)d*  
NuSdN> 8ll  
    template < typename T1, typename T2 > *oeXmY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j}tM0Ug.U  
      { /Jc{aw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SMIDW}U2S  
    } 4].o:d;`/  
} ; Ow*va\0  
5'eBeNxM  
UWEegFq*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 U65l o[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tW4X+d"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ju'a Uzn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 j6EF0/_|e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -seLa(8F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CuH4~6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 < K!r\^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1/m$#sz  
下面是修改过的unary_op Xz^k.4 Y{4  
iN. GC^l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5I,NvHD4  
class unary_op tM;cvc`/  
  { A_\Jb}J1<  
Left l; xGQP*nZ  
  W4&8  
public : [uHU[ sG  
Z{BK@Q4z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R.*;] R>M  
<W!nlh  
template < typename T > 2I}+AW!!=  
  struct result_1 =.;ib6M  
  { Za1mI^ L1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [ i, [^  
} ; E"_{S.Wc  
1HKA`]D"p  
template < typename T1, typename T2 > Jw@X5-(Cp  
  struct result_2 R[v0T/  
  { 9#9bm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v0dzM/?*  
} ; qbsod  
>;1w-n  
template < typename T1, typename T2 > pP1DR'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HEbL'fw^s  
  { >!@D^3PPA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p<H_]|7$7U  
} 1t^y?<)  
?k4Hk$V  
template < typename T > >oWPwXA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8^+|I,  
  { H390<`  
  return OpClass::execute(lt(t)); eu"m0Q  
} lY"l6.c  
$3l#eKZA  
} ; .z_nW1id  
{Kr}RR*{X  
~`&4?c3p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug BHAFO E  
好啦,现在才真正完美了。 *X$qgSW  
现在在picker里面就可以这么添加了: >QvqH 2  
1Z)P.9c  
template < typename Right > hWbu Z%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {22ey`@`h  
  { y\;oZ]J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^i#0aq2}  
} #*qV kPX  
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。 zO\_^A|8H  
g2TK(S|#  
YT oG'#qs  
9&=%shOc+x  
AZhI~QWo  
十. bind 1}|y^oB\-  
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。 yN{**?b  
先来分析一下一段例子 jZqa+nG51  
[dP<A ?s  
]Xnar:5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,&4 [`d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8 A]8yX =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0'r}]Mws  
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。 >S`=~4  
我们来写个简单的。 @HMH>;haE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: flqr["czwK  
对于函数对象类的版本: _ymSo`Iv R  
hs;|,r  
template < typename Func > d7b`X<=@s  
struct functor_trait NiVLx_<Pr'  
  { X%-hTl  
typedef typename Func::result_type result_type; CPNV\qCY  
} ; \R@}X cqZ  
对于无参数函数的版本: <ZZfN@6  
P;25 F  
template < typename Ret > ,?j!c*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k7*-v/ *S  
  { B^dMYFelJ  
typedef Ret result_type; xC _3&.  
} ; N)E'k%?,  
对于单参数函数的版本: W%ix|R^2]  
@(a~ p  
template < typename Ret, typename V1 > M<Z#4Gg#4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mD +9/O!  
  { _?{KTgJG  
typedef Ret result_type; /rD9)  
} ; bHSoQ \  
对于双参数函数的版本: teDRX13=;  
b}7g>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~P,Z@|c4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n~`jUML2d  
  { oSMIWwg7G  
typedef Ret result_type; F'{T[MA  
} ; "N%W5[C{  
等等。。。 j^ 8Hjg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N/{=j  
MJe/ \  
template < typename Func > 4xs>X7  
struct func_return E"BW-<_!  
  { H/x 9w[\+[  
template < typename T >  nSo.,72  
  struct result_1 :X9;KoJl-V  
  { Gv)*[7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0[ n;ZL~  
} ; *yI( (G/  
p |;#frj  
template < typename T1, typename T2 > E?K(MT&@  
  struct result_2 t x1TtWo  
  { _pS)bx w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gEVoY,}/-U  
} ; k~<ORnda  
} ; L-|7 &  
;2BPEo>z9  
 /*S6/#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }FV_jJ  
P1TTaYu  
template < typename Func, typename aPicker > 'zt}\ Dt  
class binder_1 o~:({  
  { &{M-<M  
Func fn; u`+kH8#  
aPicker pk; /6N!$*8  
public : )J\ JAUj  
$Ovq}Rexc  
template < typename T > :Z;kMrU  
  struct result_1 "NSY=)fV  
  { 0R+<^6^l)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I%{D5.du  
} ; =snJ+yn!  
bb/A}< zD  
template < typename T1, typename T2 > m:;`mBOc3  
  struct result_2 k lr1"q7  
  { ^?0WE   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; , YE+k`:  
} ; ^jo*e,y:  
BXl Y V"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3XjY  
4NFvX4  
template < typename T > ]ao%9:P;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %`dVX EO  
  { FO|Eg9l  
  return fn(pk(t)); hdH-VR4  
} .a]av   
template < typename T1, typename T2 > '! ;Xxe5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Obv/C  
  { =WFG[~8  
  return fn(pk(t1, t2)); ~m7?:(/lb  
} gAGcbepX  
} ; <^A1.o< GN  
c30 kb  
*zPz)3;  
一目了然不是么? G`jJKiC  
最后实现bind 5@Xy) z  
[ 3SbWwg  
^MZ9Zu_  
template < typename Func, typename aPicker > YQfQ[{kp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Wf$P+i*  
  { ,n{ |d33  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +-:G+9L@  
} -v WX L  
TbR Ee;1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &>auW}r  
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。 O`0A#h&No  
DVyxe}  
十一. phoenix a*@4W3;7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /{X2:g{  
T 3 +lYE  
for_each(v.begin(), v.end(), pXxpEv  
( 9d,2d5Y  
do_ ?m.Ry  
[ Je~Ybh  
  cout << _1 <<   " , " ]M9r<x*  
] ZEU/6.  
.while_( -- _1), ^5gB?V,  
cout << var( " \n " ) |f&=9%  
) &uTK@ G+  
); `OyYo^+D|.  
Rwz (20n\^  
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: Q(YQ$ i"S  
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 2Yd;#i)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DKf:0E8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O>L 5 dP  
9"k^:}8.  
=dI2j@}c  
template < typename Cond, typename Actor > 1|\/2  
class do_while M6b6lhg  
  { )eSD5hOI)  
Cond cd; z2A1h!Me  
Actor act; 1:iT#~n  
public : ?`D/#P  
template < typename T > XFN4m #  
  struct result_1 V\o& {7!  
  { 0j|JyS:}G  
  typedef int result_type; @460r  
} ; Gl>_C@n0h  
W[tX%B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ::rKW *?  
-}*YfwK  
template < typename T > MXU8QVSY"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lAPvphO  
  { L9)nRV8  
  do vb Mv8Nk  
    { ];o[Yn'>o  
  act(t); /F6=iHK(l  
  } h/n&& J  
  while (cd(t)); >) PcK  
  return   0 ; :s OsG&y  
} 9AdA|/WV  
} ; PG/xX H  
d$`NApr  
ueazAsk3g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RZ&T\;m,7  
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。 ,] ,dOIOwn  
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。 9W <I~  
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。 >w"k:O17  
下面就是产生这个functor的类: CwVORf,uA  
42: 6=\  
;4 ON  
template < typename Actor > 9Iod[ x  
class do_while_actor ]1 OZY@  
  { r|tTDKGQ  
Actor act; XZFM|=%X  
public : @eGJ_ J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2U;ImC1g  
S @'fmjA'  
template < typename Cond > &qP&=( $  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u;qBW uO  
} ; xui.63/  
0 ))W [  
jQs"8[=s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8E| Nf  
最后,是那个do_ >1Y',0v  
m:7$"oq|  
HsGyNkr?r  
class do_while_invoker 4>&%N\$*  
  { ^l4=/=RR  
public : \We\*7^E  
template < typename Actor > 8 3wa{m:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]%PQ3MT.  
  { (E*eq-8  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8&"@6/)[  
} WU -_Y^  
} do_; 75LIQ!G|=  
v} $KlT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m*MfGj(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 / b_C9'S  
最后来说说怎么处理break和continue (hn@+hc  
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。 6:(*u{  
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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