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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mfeMmKFu\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VDByj "%  
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, atLV`U&t  
uq!;  
<$ i"zb  
 cS D._"P  
  class filler ? o~:'Z  
  { 4#^'lKIx  
public : Ka]J^w;a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $5TepH0D  
} ; $=PWT-GIR  
2SDh0F  
Sc1+(z  
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: > $w^%I  
Q;$ 9qOF  
y:[BP4H?y  
<#+oQ>5s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %s$rP  
w~kHQ%A  
zH)cU%I@.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2PVx++*]C  
vix&E`0yD  
0PnD|]9:  
y4xT:G/M  
二. 战前分析 E /fw?7eQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 DR k]{^C~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -A/ds1=;  
\4h>2y  
w=f0*$ue+w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |Z`M*.d+  
  /* --------------------------------------------- */ tmO;:n<N  
vector < int *> vp( 10 ); )Qh>0T+(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cS<TmS!  
/* --------------------------------------------- */ Qw24/DJK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z69+yOJI  
/* --------------------------------------------- */ X}oj_zsy;^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rQ9*J   
  /* --------------------------------------------- */ )!'n&UxPo$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )Vwj9WD  
/* --------------------------------------------- */ S5i+vUI8C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n K+lE0  
HQq`pG%m6  
t *{,Gk  
1&"-*)  
看了之后,我们可以思考一些问题: %ZujCZn  
1._1, _2是什么? _9D|u<D  
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。 #|qm!aGs  
2._1 = 1是在做什么? z^4KU\/JK  
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。 ETU-]R3  
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。 z>4 D~HX  
W8f`J2^"M  
BJ~ ivT<  
三. 动工 {5T0RL{\N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9*#$0Y=  
G1}~.%J  
1#grB(p?  
x!'7yx  
template < typename T > hVMYB_<~  
class assignment  X ?tj$  
  { o_iEkn  
T value; +"'F Be  
public : ]]>nbgGn#  
assignment( const T & v) : value(v) {} H76E+AY  
template < typename T2 > }<vvxi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vy]A,Rn7  
} ; 2 9q?$V(  
+0VG[ c\8  
A#<vG1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S8\+XJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `SCy<w3$+[  
(~S<EUc$  
TbOJp  
[}z?1Gj;W(  
  class holder IuNkfBe4m  
  { ]Z _$'?f  
public : l;Q >b]DZ  
template < typename T >  ylk{!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X]qCS0GD'  
  { _3|6ZO  
  return assignment < T > (t); Vl<`|C>  
} aiYo8+{!#  
} ; kEO1TS  
7'Lp8  
aC`Li^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }/20%fP  
y =R aJm  
  static holder _1; NdZ)[f:2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C1 W>/?XC  
wTT RoeJ}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9hy'DcSy,  
而不用手动写一个函数对象。 XM$GQn]B  
;v_ls)_,-  
u=%y  
o~= iy  
四. 问题分析 s3seK6x'  
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。 ~]&B >q  
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。 dsV ~|D6:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7R: WX:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  ozU2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [eyb7\#   
V"O 9n[|  
五. 问题1:一致性 H.:9:I[n  
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?| L_^`k4ct  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cv= \g Z  
EJ G2^DSS  
struct holder /9pbnzn  
  { X<Z(]`i  
  // _ \l HI  
  template < typename T > V~85oUc\-  
T &   operator ()( const T & r) const GA\2i0ow  
  { Rb#/qkk/  
  return (T & )r; pw=F' Y@N  
} hcyn  
} ; *6XRjq^#  
V{0%xz #  
这样的话assignment也必须相应改动: }t\ 10nQ  
?~,JY  
template < typename Left, typename Right > gwiR/(1  
class assignment Tv\HAK<N  
  { |CwG3&8  
Left l; N+NK`  
Right r; BhLZ7*  
public : ^#;RLSv   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  //<:k8  
template < typename T2 > 7,h3V=^)Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Qwv '<  
} ; 9\AS@SH{^T  
uN9e:;  
同时,holder的operator=也需要改动: *Rq`*D>:U}  
+#~O'r]%GG  
template < typename T > dMJ!>l>2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RyuEHpN}  
  { t@)my[!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8"i/wMP]  
} ENq"mwV|  
r{S=Z~J  
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。 =UNT.]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )pS8{c)E  
g2=}G<*0  
return l(rhs) = r; \-OC|\{32  
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。 D"cKlp-I6|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D^u\l  
>! oF0R_<  
template < typename Tp > cz#_<8'N  
class constant_t Fj^AW v^/  
  { lUHtjr  
  const Tp t; 333u]  
public :  %}h`+L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4{Udz!  
template < typename T > 9#Y2`p T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;g9%&  
  { f&c]LH _  
  return t; 6.'$EtH  
} E~RV1)  
} ; `VZZ^K9zR  
hM>*a!)U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |{f~Ks%  
下面就可以修改holder的operator=了 VjB*{,  
4gOgWBv  
template < typename T > | 3giZ{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C2G  |?=  
  { C_G1P)k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IY)5.E _  
} E*k([ZL  
sKd)BA0`  
同时也要修改assignment的operator() bnr|Y!T}Bi  
)b92yP{  
template < typename T2 > Q>=-ext}q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TEWAZVE*  
现在代码看起来就很一致了。 y9!:^kDI  
M"(6&M=?  
六. 问题2:链式操作 K_#UZA< Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uN bIX:L,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {y6C0A*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -!TcQzHUs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D0ruTS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TsD;Kl1  
A"4@L*QV  
template < typename T > 3ji:O T  
struct result_1 <KLg0L<W  
  { .S_QQM}Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y(v_-6b  
} ; ao$):,2*  
q- :4=vkn  
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: yW("G-Nm  
Pm^lr!3p  
template < typename T > `W"G!X-  
struct   ref j#3m|dQ  
  { 7Z0/(V.-  
typedef T & reference; E >}q2  
} ; S+ebO/$>  
template < typename T > ,|pp67  
struct   ref < T &> JIxiklk  
  { M&yqfb[  
typedef T & reference; lzDdD3Ouc  
} ; ]"sRS`0+  
x=Mm6}/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Wc|z7P~',%  
z0Xa_w=  
template < typename T > m*oc)x7'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CH;;V3  
  { tpYa?ZCM  
  return l(t) = r(t); Yy h=G  
} [Oy >R  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 FT.@1/)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~`R1sSr"  
qq;b~ 3 kW  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zvr\36  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !ZrB^?sO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |$e:*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D|Si)_ Iz  
最后的布局是: 4j3oT)+8  
                Add 0H[LS  
              /   \ !O{ z 3W  
            Divide   5 J]fS({(\I  
            /   \ |zpx)8Q  
          _1     3 :;4SQN{2 O  
似乎一切都解决了?不。 yvxl_*Ds8  
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。 ^>m^\MuZ  
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。 r1Z<:}ZwK  
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: r )b<{u=]  
{?i)K X^  
template < typename Right > D{C:d\ e)$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J^ ={}  
Right & rt) const ce'TYkPM  
  { 0JXqhc9'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lIh[|]  
} ]y LhJ_^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9=$ !gC)  
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。 W-D[z#)/Y  
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。 kG^dqqn6  
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。 ' msmXX@q  
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。 >IY,be6>P  
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? 5AOfp2O  
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: 2OalAY6RS  
Jqru AW<  
template < class Action > >Z\BfH  
class picker : public Action ]a/'6GbR  
  { /2@["*^$  
public : 4;*f1_;f~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X/+OF'po  
  // all the operator overloaded 0{R/<N  
} ; I/B1qw;MN  
VXIQw' Cq  
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。 XP;x@I#l  
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: d+}kg  
(1){A8=?o  
template < typename Right > 3k' .(P|F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const de YyaV  
  { p4> ,Fwy2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qb`C)Nh:  
} -3hCiKq  
Q)^g3J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  .mPg0  
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。 rkYjq4Z@  
onl>54M^  
template < typename T >   struct picker_maker f0oek{  
  { Kx6y" {me|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R8<eN9bJ9  
} ; iV hJH4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .Z%G@X*  
  { o6|-=FcvC  
typedef picker < T > result; 0H:dv:#WAI  
} ; f=I:DkR  
~O4|KY  
下面总的结构就有了: C5n?0I9  
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。 5I,$EGG  
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。 Ze ? g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0ar=cuDm  
至此链式操作完美实现。 |F!F{d^p  
E _iO@  
CV^c",b_  
七. 问题3 `="v>qN2\  
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。 7GZq|M_:y  
Z2p> n`D  
template < typename T1, typename T2 > +t]Xj1Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3s(Ia^  
  { v8@eW.I1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZBc|438[  
} 8D~x\!(p\  
rt b*n~  
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: k dU! kj  
@]'S eiNp  
template < typename T1, typename T2 > g%\L&}Jd  
struct result_2 qm(1:iK,0  
  { HDS"F.l5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \*"`L3  
} ; km\%BD~  
nNn56&N]  
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? fk3kbdI  
这个差事就留给了holder自己。 8/Rm!.8+~  
    MF.[8Zb  
T;?+kC3  
template < int Order > K.DXJ UR  
class holder; WC-_+9)2&  
template <> n33kb/q*  
class holder < 1 > U9ZbVjqv@  
  { H_B~P%E@]  
public : =!<G!^  
template < typename T > mG(N:n%*K  
  struct result_1 n Ga1a  
  { T1N H eH>  
  typedef T & result; E $6ejGw-  
} ; agsISu(  
template < typename T1, typename T2 > cZ< \  
  struct result_2 '29WscU  
  { ;$!I&<)  
  typedef T1 & result; 3g'+0tEl  
} ; a %K}j\M  
template < typename T > )HVcG0H1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QIAR  
  { D ,M@8 h,  
  return (T & )r; 5py R ~+  
} KQ)T(mIqp  
template < typename T1, typename T2 > lbkL yp2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #T% zfcUj  
  { gdi`x|0  
  return (T1 & )r1; yQ[u3tI  
} w0Ij'=:  
} ; Y @}FL;3  
D4Sh9:\  
template <> s~$zWx@v  
class holder < 2 > =`p&h}h-L  
  { l$XA5#k  
public : 7rIlTrG  
template < typename T > u!1/B4!'O  
  struct result_1 kwar}:`  
  { `&g:d E(j  
  typedef T & result; yJ/#"z=h?  
} ; #s+Q{2s  
template < typename T1, typename T2 > |I1+"Mp  
  struct result_2 6tdI6  
  { $Jf9;.  
  typedef T2 & result; r/AHJU3&eY  
} ; }ND'0*#  
template < typename T > CW0UMPE5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :s*>W$Wp4  
  { _4R,Ej}  
  return (T & )r; {L9yhYw  
} j>!sN`dBj  
template < typename T1, typename T2 > Kbas-</Si  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "DjU:*'  
  { `P.CNYR<J  
  return (T2 & )r2; K^H>~`C=  
} Z[} $n-V  
} ; "$8w.C  
&;v!oe   
;BI)n]L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 YzV(nEW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3qo e^e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k18$JyaG  
e &3#2_  
return l(i, j) = r(i, j); X47Ol  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3w'W~  
Jz$ >k$!UD  
  return ( int & )i; Yu3_=: <C  
  return ( int & )j; i<iXHBs  
最后执行i = j; <SQ(~xYi  
可见,参数被正确的选择了。 263*: Y  
btQet.  
N!m%~kS9k<  
T %/  
%F5 =n"  
八. 中期总结 ,so4Lb(vG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !}q."%%J_%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rzV"Dm$'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7bT /KLU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F^rl$#pCS  
AgsR-"uh  
Zh,]J `  
p&5S|![\  
JZ K7uB,X  
xG%*PNM0q  
九. 简化 J @B4 R&V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k4R4YI"jV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1Z:R,\+L  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +/q0Y`v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yW> RRE;  
  +-*/&|^等 -+P7:4/  
2. 返回引用。 .)`-Hkxa  
  =,各种复合赋值等 F< |c4  
3. 返回固定类型。 *?N<S$m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <E}N=J'uJ  
4. 原样返回。 )ddsyFGW  
  operator, C1 {ZW~"YI  
5. 返回解引用的类型。 xid:"y=_&  
  operator*(单目) \7 Mq $d  
6. 返回地址。 ~:Ixmqi}R  
  operator&(单目) o)!m$Q~v  
7. 下表访问返回类型。 #=x+ [d+  
  operator[] & rQD`E/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i4VK{G~g"  
  operator<<和operator>> u]*5Ex(?  
ysVi3eq  
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。 w_H2gaQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: } J(1V!EA  
]ymC3LV]  
template < typename Left > ^0Q'./A{&  
struct value_return 8uA<G/Q;  
  { 4NUN Ov`[{  
template < typename T > 4:3_ER]J  
  struct result_1 GZ"/k<~0  
  { KpGUq0d@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TkT-$=i  
} ; %~\  
gvo?([j-m  
template < typename T1, typename T2 > v= 8VvT 8  
  struct result_2 6ZEdihBei  
  { 8m7;x/0ld  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LE| <O  
} ; f9F2U )  
} ; m&cvU>lC  
GLcd9|H  
 ~me\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e>!E=J)j  
kjX7- ZPY  
下面我们来剥离functor中的operator() b[0S=e G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zn^v!:[  
kp; &cQu!  
return l(t) op r(t) Nm"<!a<F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C9pnU,[  
return op l(t) N(BiOLZL6  
return op l(t1, t2) j%5a+(H,z;  
return l(t) op x~Cz?ljbn  
return l(t1, t2) op HTN$ >QTI  
return l(t)[r(t)] 3W'FcE)|E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o}W;Co  
',#   
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: "ZqEP R)  
单目: return f(l(t), r(t)); ZM 8U]0[X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BPiiexTV9  
双目: return f(l(t)); E [*0Bo]  
return f(l(t1, t2)); 7vq DZg  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dt|fDw$]D  
yDuq6`R*  
struct meta_divide Pl?}>G  
  { vG3M5G  
template < typename T1, typename T2 > ki4Xp'IK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  < GU  
  { Of&"U/^  
  return t1 / t2; ?V?<E=13  
} yF;?Hg  
} ; o"4E+1qwM  
L}b'+Wi@  
这个工作可以让宏来做: "?[7#d])  
-U:2H7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `/c@nxh  
template < typename T1, typename T2 > \ I3An57YV].  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M#T#:wf~  
以后可以直接用 [x|)}P7%s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~.H~XK w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *F..ZS'$[  
(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。。。) 7P c(<Ui+  
{yU0D*#6  
cTy'JT7  
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 J7Sx!PQ  
u9,=po=+7f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aC}p^Nkr"k  
class unary_op : public Rettype s"N\82z)  
  { -`g J  
    Left l; 2;h+;G  
public : MU*It"@}2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cPSti  
:-U53}Iy  
template < typename T > tStJ2-5*t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]6q*)q:`  
      { St_S l:m$  
      return FuncType::execute(l(t)); 1[px`%DR~  
    } ^} tuP  
s*eyTm  
    template < typename T1, typename T2 > }9 ?y'6l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]An_5J  
      { xjE7DCmA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ] .`_, IO  
    } k3#wLJ  
} ; ZLuPz#  
+2El  
yE<,Z%J[n  
同样还可以申明一个binary_op w7r'SCVh3+  
1Lc8fP$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0a@c/ XGBp  
class binary_op : public Rettype 1S&0  
  { w~p4S+k&  
    Left l; sc9]sIb  
Right r; OFp#<o,p  
public : $8=(I2&TW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4':MI|/my_  
DgVyy&7>  
template < typename T > k}#@8n|b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K` 2i  
      { 16L"^EYq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |MVV +.X  
    } ig+k[`W  
2G H)iUmc  
    template < typename T1, typename T2 > :)j7U3u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JOPTc]  
      { !#C)99L"F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o16d`}/<  
    } T:Bzz)2/  
} ; eXc[3ceUr  
5R)[Ou.  
RZ<.\N (M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ": nI_~q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s *K:IgJ/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MV9r5|3-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Kjv2J;Xuh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ` 4OMZMq  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 p0   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V@Ax}<$A  
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) @kS|Jz$iY  
下面是修改过的unary_op w~ijD ^ g  
$f9 ,##/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,=yOek}  
class unary_op W%=Zdm rv  
  { % /~os2R  
Left l; *u58l(&`8  
  S3nB:$_-;  
public : ]!q }|bP  
/\nJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .x]'eq}  
BF>T*Z-Ki  
template < typename T > 1xq3RD  
  struct result_1 av"Dljc  
  { dP?nP(l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; * q+oeAYX  
} ; Ct-rD79l  
N!]PIWnC  
template < typename T1, typename T2 > ,nI_8r"M>  
  struct result_2 ]Qh[%GD  
  { $3lt{ %  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t$tsWAmiA[  
} ; ' l|41wxk  
u<x[5xH+  
template < typename T1, typename T2 > j )<;g(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b!0'Qidh0  
  { }#1U D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); er#8D6*  
} kx:c*3q.k  
S_a :ML<  
template < typename T > X >3iYDe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cm99?K  
  { l# }As.o}  
  return OpClass::execute(lt(t)); :P HUsy  
} `^?}s-H+  
)Uc$t${en  
} ; !."Izz/  
]r"31.w(  
~GAlNIv]  
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 .i1jFwOd|G  
好啦,现在才真正完美了。 b0!*mrF]6  
现在在picker里面就可以这么添加了: lO%MyP  
M-{b  
template < typename Right > vd2uD2%con  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q@PJ)fwN  
  { oH!$eAU?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `i"$*4#<  
} #FrwfJOV  
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。 C3&17O6  
VFQq`!*i  
EI[e+@J  
xgZV0!%  
SH .9!lQv  
十. bind Gw{Gt]liq  
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。 b #o}=m  
先来分析一下一段例子 le "JW/BD  
&*Q|d*CP  
7}.#Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >1#DPU(g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lCM6T;2ID  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9O(i+fM  
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。 sURUQ  H  
我们来写个简单的。 j<`I\Pmv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6n2Vx1b  
对于函数对象类的版本: 2hjre3"?  
(O M?aW  
template < typename Func > R[mH35D/  
struct functor_trait }CB=c]p  
  { MAm1w'ol"  
typedef typename Func::result_type result_type; oO!1  
} ; (mD-FR@#  
对于无参数函数的版本: j1'xp`jgv  
z*??YUT\M  
template < typename Ret > X ,V= od>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GC5#1+fQ  
  { jKY Aid{-  
typedef Ret result_type; L%c]%3A  
} ; 8:3oH!n  
对于单参数函数的版本: YyQf  
@lb=-oR!~  
template < typename Ret, typename V1 > pgLzFY['  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >S?C {_g  
  { PCV58n3  
typedef Ret result_type; pfJVE  
} ; 3Hb .Z LE#  
对于双参数函数的版本: pIU#c&%<9  
(%ri#r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r'mnkg2,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _qO;{%r  
  { orcZ yYU  
typedef Ret result_type; qaCi)f!Dl  
} ; rR),~ @]sL  
等等。。。 eR#gG^o8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?3B t ;<^  
a<a&6 3  
template < typename Func > Lz#$_Am'H  
struct func_return e')&ODQ H  
  { nN_94 ZqS<  
template < typename T > }`+^|1  
  struct result_1 Ee$" O 6*!  
  { $ ufSNx(F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9H !B)  
} ; dw{#||  
d[P>jl%7  
template < typename T1, typename T2 > n)1  
  struct result_2 <{-(\>f!9  
  { cpr{b8Xb8&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tF;& x g  
} ; rw=UK`  
} ; 6N)< o ;U  
aPY>fy^8D  
82Z[eo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E,ZB;  
V1CSXY\2  
template < typename Func, typename aPicker > M<M# < kD  
class binder_1 A .jp<>  
  { \gJapx(  
Func fn; Hb@G*L$  
aPicker pk; 4$q )e<-  
public : _x,-d|9b d  
' 5OVs:)"^  
template < typename T > lD;,I^Lt6  
  struct result_1 x|,aV=$o  
  { `ykMh>*{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C-:SQf  
} ; 1O'*X  
*$4A|EA V  
template < typename T1, typename T2 > k_En_\c?p2  
  struct result_2 +s*l#'Q  
  { `DWi4y7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5 vu_D^Q  
} ; [#P`_hx  
=?`y(k4a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Nak'g/uP>  
<De3mZb  
template < typename T > 3wa<,^kqy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r:8]\RU  
  { ]\os`At  
  return fn(pk(t)); :>er^\  
} -UD~>s  
template < typename T1, typename T2 > NZ%~n:/V#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?V\9,BTb)  
  { KHc/x8^9  
  return fn(pk(t1, t2)); g qJEJ~  
} Cr V2 V)|G  
} ; ~\@<8@N2a6  
\{+nXn  
^*?B)D=,  
一目了然不是么? wE8a4.  
最后实现bind n|4D#Bd1w  
3<UDVt@0  
\$~oH3m&  
template < typename Func, typename aPicker > 0imqj7L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y+"hu2aPkY  
  { zoJkDr=jn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x9o^9QJh  
} xJH9qc ME  
-Y jv&5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .^N#|hp^  
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。 8)q]^  
yZ(Nv $[5  
十一. phoenix yK>0[6l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i6g[E 4nk  
3Ld ;zW  
for_each(v.begin(), v.end(), +{Vwz  
( sKB-7  
do_ amk42  
[ ubN"(F:!-S  
  cout << _1 <<   " , " SU#P.y18%  
] < jocfTBk  
.while_( -- _1), .^`a6>EQ)|  
cout << var( " \n " ) ,d [b"]Zy  
) I}G}+0geV  
); /YugQ.>| l  
}Cq9{0by?a  
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: sh)) [V"8  
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 @<w9fzi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vA7jZw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A2O_pbQti  
"TH-A6v1  
O"s`-OM;n  
template < typename Cond, typename Actor > '__3[D  
class do_while ZNH*[[Pf  
  { GT\s!D;<  
Cond cd; NV:XPw/  
Actor act;  eS@!\H x  
public : '*LN)E> d  
template < typename T > hZ\W ?r  
  struct result_1 9bcyPN  
  { E[Ws} n.  
  typedef int result_type; fF-\TW  
} ; M?4r5R  
j+B5m:ExfI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6q uWO2x  
D@b<}J>0'  
template < typename T > v`ZusHJ1d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uI-7 6  
  { @01D1A  
  do ?D^,K`wY=B  
    { Xx<&6 4W  
  act(t); ) }it,<  
  } <QoE_z`76  
  while (cd(t)); 7%"\DLA  
  return   0 ; uSQ>oi]  
} @Jn:!8U0  
} ; w KMk|y>  
y[5P<:&s  
Ccd7|L1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F+y`4>x  
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。 -x%`Wv@L  
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。 ; # ?0#):-  
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。 ESf7b `tS  
下面就是产生这个functor的类: $E_vCB _  
kcz#8K]~  
at(p,+ %  
template < typename Actor > Jx ;"a\KD  
class do_while_actor ):\{n8~  
  { RWPd S  
Actor act; )w 8lusa  
public :  jnKM6%z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ch8w'  
wrb& ta  
template < typename Cond > (yTz^o$t|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c+i`Zd.m<  
} ; cxJK>%84  
.s*EV!SE  
?kFCYZK|"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +=H>s;B  
最后,是那个do_ tD0>(41K  
Am?Hkh2  
#IrP"j^  
class do_while_invoker lnC Wu@{  
  { |tJ%:`DGw  
public : O2/w:zOg'  
template < typename Actor > aE cg_es  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g*c\'~f;  
  { /uz5V/i0  
  return do_while_actor < Actor > (act); ._8cJf.ae  
} = SJF \Z  
} do_; %iS]+Sa.K  
+2fJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @[kM1:G-F{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -hR\Y 2?  
最后来说说怎么处理break和continue F*].  
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。 4Hpu EV8Q  
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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