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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hgMnO J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ob()+p.kK  
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, X/C54%T ~  
1pBsr(  
3  %{'Uh,  
%nK 15(  
  class filler S7~l%G>]b  
  { nD{;4$xP`  
public : )a2m<"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GA*Khqdid  
} ; & ;x1Rx  
&|,qsDK(  
OEqe^``!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T;vPR,]rz  
QSQ\@h;E  
k>@^M]%  
MyS7AL   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ' c\TMb.  
b|C,b"$N0  
XdXS^QA .s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^i,0n}>  
F[qI fh4  
YuZ   
C{Xk/Er5<  
二. 战前分析 *d*;M>  
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。 |"(3]f\  
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 zAdVJ58H  
yeh adm\  
IF21T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G6g=F+X2  
  /* --------------------------------------------- */ "I 1M$^8n  
vector < int *> vp( 10 ); d}G."wnG9,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6je%LHhL  
/* --------------------------------------------- */ BN> $LL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AG!a=ufc0  
/* --------------------------------------------- */ \7?MUa.4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AZ@Zo'  
  /* --------------------------------------------- */ Bwvc@(3v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [Z&s0f1Qb  
/* --------------------------------------------- */ |gxB; GG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kj"_Y"q=  
WX$^[^=HC  
544I#!  
u+T, n  
看了之后,我们可以思考一些问题: SCC/ <o  
1._1, _2是什么? $ }bC$?^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _|#|mb4Fe  
2._1 = 1是在做什么? \.-y LS.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 FbT&w4Um=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ].+G-<.:  
F n Rxc  
_ r)hr7  
三. 动工 ,,-3p#P bw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p{QKj3ov  
u>Kvub  
?ew]i'9(  
N=Yi :+  
template < typename T > }U1{&4Ph  
class assignment WmBnc#>gK  
  {  x a,LV  
T value; ]=$ ay0HC  
public : S6:gow(wU  
assignment( const T & v) : value(v) {} xqZ%c/I3q  
template < typename T2 > |?b"my$g$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s+t eYL#Zi  
} ; F4l6PGxF&\  
QU;C*}0Zl  
K&oO+G^f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K%@SS8!oy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f3&//h8  
+f~3FXM  
aQuy*\$$  
Ss/="jC  
  class holder mq} #{  
  { <p8y'KAlc  
public : K\r=MkA.>  
template < typename T > #FM 'S|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E8 )*HOT_T  
  { 30-w TcG  
  return assignment < T > (t); fxa^SV   
} / 1GZN *I  
} ; FAGVpO[  
U9OF0=g  
aM1JG$+7G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cHd39H9  
d$ 7 b  
  static holder _1; :G)x+0u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %'< qhGJ  
PQay sdb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +u.L6GcB  
而不用手动写一个函数对象。 f%l#g]]  
: s3Vl  
9e6{(  
mw%_ yDZ{  
四. 问题分析 Z@u mbyM  
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。 gQG iph |  
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。 eT?LMBn\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +t6m>IBu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y'R1\Go-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [K QZHIe  
T!E LH!  
五. 问题1:一致性 40ZB;j$l  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zYJxoC{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '^AXUb  
(J#3+I  
struct holder 4 ETVyK|  
  { nwVtfsb  
  // ] lTfi0}g_  
  template < typename T > YiMecu  
T &   operator ()( const T & r) const s o s&  
  { 34+}u,=  
  return (T & )r; Fb-TCq1y#  
} >iV(8EgBS  
} ; IA!Kp g W  
EeJ] > 1  
这样的话assignment也必须相应改动: lvffQ_t  
=Q/i< u  
template < typename Left, typename Right > =jh:0Q<43+  
class assignment upKrr  
  { #nz$RJsX  
Left l; $Q4b~  
Right r; RT9@&5>il  
public : g?sFmD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2 {0VyLx  
template < typename T2 > ,|/$|$'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } omu&:) g  
} ; o~ed0>D-LS  
-Ox HQ  
同时,holder的operator=也需要改动: a#=-Aj-  
=7> ~u  
template < typename T > QJ?!_2Ax  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const st>t~a|T  
  { =uTV\)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4dAhJjhgD  
} }+1oD{  
x.Y,]wis  
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。 Qa+gtGtJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~Otf "<  
T~E83Jw  
return l(rhs) = r; `}l%Am  
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。 ualtIHXK)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +V^_ksi\  
6iC:l%|u  
template < typename Tp > h'+ swPh  
class constant_t }rZp(FG@*  
  { 8!fw Xm  
  const Tp t; ,5 ,4Qf7  
public : Tc :`TE=2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &2J|v#$F  
template < typename T > :W"ITY(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2)YLs5>W%  
  { 5**xU+&  
  return t; > %,tyJ~  
} mLO6`]p{H  
} ; tK*f8X+q  
^=j$~*(LmX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <MY_{o8d  
下面就可以修改holder的operator=了 #[IQmU23  
U:ZklDW  
template < typename T >  Y]P]^3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r3#H]c  
  { *K!V$8k=99  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )PZ'{S  
} uRJLSt9m  
#qHo+M$"  
同时也要修改assignment的operator() --y .q~d  
\ B<(9  
template < typename T2 > nsYS0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2U i)'0  
现在代码看起来就很一致了。 [&6l=a  
QO0T<V  
六. 问题2:链式操作 'H:lR1(,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iz>a0~(K  
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。 C)Mh  
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。 jRzR`>5  
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。 A:>G:X5t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct co#%~KqMu  
DqbN=[!X~n  
template < typename T > u[y>DPPx  
struct result_1 ACc.&,!IZ  
  { cvi+AZ=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B$aboL2  
} ; 5{VrzzOK}  
g;Bq#/w  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .F &\xa{  
b>?X8)f2e  
template < typename T > !ZHPR:k|  
struct   ref > PfYHO  
  { (yn!~El3  
typedef T & reference; ybcQ , e  
} ; ~%m-}Sxc  
template < typename T > -7>vh|3  
struct   ref < T &> &$|k<{j[<f  
  { s9zdg"c'  
typedef T & reference; UPA))Iv>  
} ; >DpnIWn  
VWaI!bK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {C[<7r uF  
o0_RU<bWN  
template < typename T > =&< s*-l[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6(VCQ{  
  { GjfY   
  return l(t) = r(t); l0 r Zril  
} qJKD| =_  
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。 4L(axjMYU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ay22-/C|@  
L00,{g6wqb  
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 z{7&=$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zsc8Lw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <{JHFU`^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5a&[NN  
最后的布局是: W:ih#YW_F  
                Add Jr==AfxyT  
              /   \ Da0E)  
            Divide   5 D9 OS,U/l  
            /   \ oOnk,U  
          _1     3 cL7je  
似乎一切都解决了?不。 AM#VRRTU  
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。 =(3Qbb1i  
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。 Y, )'0O  
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: |.0/~Xy-  
!FX;QD@"  
template < typename Right > =;9Wh!{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g>CF|Wj  
Right & rt) const e%afK@c  
  { ]3BTL7r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m>yk4@a  
} DyD#4J)E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BOQ2;@:3  
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。 s =! 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。 ;$wS<zp6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N4}j,{#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 k3da*vwE  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @kenv3[Lc  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: be|k"s|6)  
y{0`+/\`  
template < class Action > h \hQ  
class picker : public Action hWf Jh0I  
  { :Ag]^ot  
public : eu@-v"=w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !h4S`2oZ/  
  // all the operator overloaded Z,M?!vK  
} ; :bkACuaEn  
dE7 kd=.o  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Og4 X3QG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: < N}UwB&  
9x0B9&  
template < typename Right > Z3<>Z\6D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &^Zo}F2V  
  { 8p,q9Ey  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zW,m3~XX:  
} LYhgBG,   
OB)Vk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9$c0<~B\  
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。 ^0_*AwIcN  
'S@%  
template < typename T >   struct picker_maker kj~)#KDN  
  { {+r pMUs#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {mY<R`Ee  
} ; 6a[D]46y,2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  VT96ph  
  { =G]} L<  
typedef picker < T > result; UK*+EEv  
} ; =unMgX]$  
<6Q]FH!6  
下面总的结构就有了: gQ3Co./  
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。 VI,z7 \  
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。 O+%Y1=S[WQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7}(wEC  
至此链式操作完美实现。 k!H;(B"s-  
X+)68  
%Rj:r!XB:  
七. 问题3 $,otW2:)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !f-mC,d  
O6LZ<}oUR  
template < typename T1, typename T2 > 6e&Y%O'8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O Ul+es  
  { Vh$~]>t:f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); LH@)((bi4v  
} V|zzj[c  
z)xGZ*{=  
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: $%ZEP> ]  
4SCb9| /Q  
template < typename T1, typename T2 > YNA %/  
struct result_2 wvvMesX<L  
  { xfCq;?MupW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #qWa[kB  
} ; h.>6>5$n  
85Zy0l  
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? p/>}{Q )Y  
这个差事就留给了holder自己。 <use+C2  
    Y,I0o{,g  
G`!#k!&r  
template < int Order > dDbPM9]5  
class holder; YqX/7b+  
template <> XFeHkU`C  
class holder < 1 > KGd L1~  
  { <^6|ZgR  
public : 0M(\xO  
template < typename T > u:tLO3VfJ  
  struct result_1 %myg67u  
  { cJj4qX F  
  typedef T & result; ,2q LiE>  
} ; +:pjQ1LsJ  
template < typename T1, typename T2 > ;V`e%9 .  
  struct result_2 "& 'h\  
  { ,!_$A}@0 ^  
  typedef T1 & result; g0GC g  
} ; hE0 p> R8  
template < typename T > 0FD#9r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \M(0@#-$C  
  { U">w3o|  
  return (T & )r; NBZFIFO<  
} ?ORG<11a  
template < typename T1, typename T2 > Fl<|/DCg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~c~N _b  
  { yM>:,TS  
  return (T1 & )r1; 37Ux2t  
} I!3qb-.Q  
} ; V`qHNM/t  
IoWh&(+KdH  
template <> @T[}] e  
class holder < 2 > $K>'aI;|  
  { l\< *9m<  
public : *-"DZ  
template < typename T > rKg~H=4x2  
  struct result_1 p+#$S4V  
  { > 5-z"f  
  typedef T & result; },G6IuH%  
} ; Hh`x>{,|S  
template < typename T1, typename T2 > ,?g}->ZB  
  struct result_2 \nT, NV11  
  { dnt: U!TW@  
  typedef T2 & result; #AHX{<  
} ; uz-O%R-  
template < typename T > <yzgZXxIaS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A3D"b9<D  
  { TpXbJ]o9  
  return (T & )r; + |(-7 "  
} @9S3u#vP  
template < typename T1, typename T2 > gI<e=|J6w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? IgM=@  
  { zzOc # /  
  return (T2 & )r2; Zn{,j0;  
} 2\Bt~;EIx  
} ; w5zr Ek#  
%%`Q5I  
NvCq5B$C  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Hw[(v[v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A/ppr.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5WJof`M  
V*]cF=W[A  
return l(i, j) = r(i, j); qQ\&]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z+IHt(  
vX|i5P0)8  
  return ( int & )i; nO-1^HUl  
  return ( int & )j; EG=~0j~  
最后执行i = j; 8K(3{\J[V  
可见,参数被正确的选择了。 S ?v^/F  
z*,P^K 0T  
#r{`Iv ?nn  
>IZ|:lsxE  
-jN:~.  
八. 中期总结 DVNx\t  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j;%RV)e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~+ _|J"\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gZkjh{rQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZWJ%t'kF  
N0UL1[ur  
B?o ?LI  
"^?|=sQ  
oEfy{54  
P|M#S9^]  
九. 简化 u~ %xU~v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 s Yp?V\Y"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2oL~N*^C  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #s"|8#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "Yh[-[,  
  +-*/&|^等 UC@ &! kM  
2. 返回引用。 UD.&p'^ /{  
  =,各种复合赋值等 f9`F~6$  
3. 返回固定类型。 =lyP &u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ds> V|}f[  
4. 原样返回。 $inpiO|s  
  operator, o *\c V 6  
5. 返回解引用的类型。 YG AB2`!U  
  operator*(单目) Ojea~Y]Sr  
6. 返回地址。 s]=bg+v?j  
  operator&(单目) vsFRWpq  
7. 下表访问返回类型。 +Ndo$|XCy]  
  operator[] W.nQYH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .nGYx  
  operator<<和operator>> 4 VPJv>^  
X?3?R\/  
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。 WnATgY t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gOk<pRcTb=  
/3]b!lFZZ  
template < typename Left > K/^70;/!.  
struct value_return ^F}HWpF_  
  { lQ t&K1m  
template < typename T > 0u,OW  
  struct result_1 BK+(Uf;g  
  {  P5&mpl1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0O_acO 4  
} ; x37pj)i/  
;t^8lC?>V  
template < typename T1, typename T2 > n_8wYiBs(  
  struct result_2 ue YBD]3'  
  { M=HP!hn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DA0{s  
} ; pONBF3H8  
} ; +N~?_5lv\s  
!'ylh8}  
b[mAkm?9+1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ig] hY/uT  
Y<A593  
下面我们来剥离functor中的operator() &n5Lc`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =*ZQGM3w  
kX\\t.nH  
return l(t) op r(t) 7<'4WHi;@s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vCPiT2G  
return op l(t) cqr4P`Oj  
return op l(t1, t2) Hg~O0p}[  
return l(t) op n'dxa<F2|  
return l(t1, t2) op M-  f)\`I  
return l(t)[r(t)] zsQhydTR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <($'jlZ  
Q t!X<.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2g)W-M  
单目: return f(l(t), r(t)); p@/i e@DX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OS X5S:XS  
双目: return f(l(t)); ";I|\ T  
return f(l(t1, t2)); 3C=|  
下面就是f的实现,以operator/为例 B{:JD^V!  
h{dR)#)GF<  
struct meta_divide Z+zx*(X  
  { "IK QFt'  
template < typename T1, typename T2 > F<KUVe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tkN5 |95  
  { /uTU*Oe  
  return t1 / t2; dy4! >zxF  
} ]cz*k/*0  
} ; MZpG1  
=Ws-s f]  
这个工作可以让宏来做: *AO^oBeY  
CC(At.dd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;8Z\bHQ>  
template < typename T1, typename T2 > \ a<Ru)Q?=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8P wobln  
以后可以直接用 (s/hK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a0vg%Z@!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 p8%/T>hK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O23dtH  
g3p*OYf  
NH?q/4=I0W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |@J:A!  
7=YjY)6r^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vgfLI}|5  
class unary_op : public Rettype 63ig!-9F  
  { '.n0[2>  
    Left l; y4aW8J#  
public : IF<?TYy=3B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :hre|$@{a  
&cty&(2p  
template < typename T > I8|7~jRB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 82w='~y  
      { _N4G[jQLJ  
      return FuncType::execute(l(t)); l;4},N  
    } F,Ls1  
Kh)SgJ3B@  
    template < typename T1, typename T2 > p'lL2 n$E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  pw^$WK  
      { `"N56  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q@]QPpe  
    } b)+;#m  
} ; JLS|G?#0  
Z.a`S~U  
dgLE/r?  
同样还可以申明一个binary_op l_K=7\N  
[.M<h^xrB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &|;XLRHP}  
class binary_op : public Rettype wS*An4%G  
  { c/fU0cA@  
    Left l; ]8)nIT^EP  
Right r; s?=v@|vz)  
public : J{W<6AK\S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [TUy><Z  
LvlVZjT  
template < typename T > RAw/Q$I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &xK ln1z'  
      { `)sC".b7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ('H[[YODh  
    } Czj]jA(0f  
#r\,oXTm  
    template < typename T1, typename T2 > f+#^Lngo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )bJS*#  
      { MeD}S@H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zGtWyXP  
    } E-P;3lS~  
} ; %,HuG-L  
} 0su[gy[  
3v~804kWB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 gIGyY7{(s8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XH9Y|FX%#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6Fp}U  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @'go?E)f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .Ux bwTup  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O=2"t%Gc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8ZmU(m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Lt\Wz'6Y  
下面是修改过的unary_op ^[]q/v'3m!  
uc>u=kEue  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uVnbOqR<X  
class unary_op "eqNd"~  
  { H0!W:cIS;l  
Left l; m tPmVze  
  r&$r=f<  
public : ii< /!B(  
\^l273  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XTzz/.T;Z  
`7.(dn>WL0  
template < typename T > :Nry |  
  struct result_1 2P&KU%D)0s  
  { hUL5V1-j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <xb=.xe  
} ; L?aaR %6#  
y(^hlX6gQ  
template < typename T1, typename T2 > /' +GYS  
  struct result_2 6p=OM=R  
  { =f{)!uW<4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \J]qd4tF  
} ; OI@;ffHSW  
n@`D:;?{  
template < typename T1, typename T2 > hv]}b'M$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u~JCMM$  
  { nnw5 !q_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pwu8LQ3b{O  
} d9@Pze">e  
khXp}p!Zm  
template < typename T > :6N'%LKK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const am+'j5`Ys  
  { [/P}1 c[)U  
  return OpClass::execute(lt(t)); \J)ffEKIp  
} JPs R7f  
'[T#d!T  
} ; Or({|S9d2  
0=WZ 8|R  
GnCO{"n  
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 -Hx._I$l  
好啦,现在才真正完美了。 Kuj*U'ed7t  
现在在picker里面就可以这么添加了: CrTGC%w{=  
U]8 @  
template < typename Right > "s?!1v(v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dn? #}^,"  
  { (toN? ?r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xJ0Q8A  
} h 2Kx  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #]g9O?0$  
W7sx/O9  
BAJEn6f?  
#iZ%CY\  
P%CNu  
十. bind Q5!"tF p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 r )pg9}+  
先来分析一下一段例子 /d1 B-I  
CyWaXp65  
hwon ^?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D>HX1LV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v?9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )|d]0/<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [6$n  
我们来写个简单的。 2V-zmyJs5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D:r+3w:l]  
对于函数对象类的版本: 88]UA  
xM#+jI  
template < typename Func > ;:^^Qfp  
struct functor_trait $@wTc  
  { 3ZAPcpB2  
typedef typename Func::result_type result_type; gM5`UH|  
} ; :X66[V&eH  
对于无参数函数的版本: ['G@`e*\  
+H'{!:e5  
template < typename Ret > OJ/l}_a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )S,Rx  
  { Kt 0 3F$  
typedef Ret result_type; M?3N h;  
} ; 'f?=ks<  
对于单参数函数的版本: 7Zf * T  
YpGG^;M$  
template < typename Ret, typename V1 > 4"=(kC~~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9/@7NNKJ  
  { 7M#irCX  
typedef Ret result_type; ]<zjD%Ez  
} ; o\ M  
对于双参数函数的版本: {e1akg.  
|#)S`Ua1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v'vYN h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -VO&#Mt5u  
  { A%zX LV=3O  
typedef Ret result_type; DC5^k[m  
} ; X }W4dpU,  
等等。。。 Fr,qVYf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m! 3e>cI  
4|]0%H~n6  
template < typename Func > S]O0zv^}  
struct func_return XuY#EJbZ  
  { $r'PYGn  
template < typename T > ==?!z<I.d  
  struct result_1 GjfPba4>  
  { =u.jZ*u]WT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }+F&=-P)  
} ; ?4^8C4  
2jUEL=+Y  
template < typename T1, typename T2 > 3rUuRsXn  
  struct result_2 ptlcG9d-  
  { [ljC S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,*r}23  
} ; a#k=! W  
} ; 0|^/e -^  
NO%x 2dx0  
xaSg'8-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +pefk+  
: CR1Oy9  
template < typename Func, typename aPicker > AB1.l hR  
class binder_1 W~QH"Sq  
  { B9[eLh!  
Func fn; yt@;yd:OEk  
aPicker pk; A@o:mZ+XN(  
public : R'Uw17I  
0?0$6F  
template < typename T > Ny6 daf3f  
  struct result_1 &W|r P(  
  { Xe J|Z)qZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }R\9y bv  
} ; ET1>&l:.  
0)^$9 Z  
template < typename T1, typename T2 > ]5_6m;g  
  struct result_2 uHNh|ew21  
  { K@0/iWm*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dm+}nQI \  
} ; r@.3.Q  
dPtQ Sa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +,H6)'#Z  
{Iu9%uR>@  
template < typename T > L( B(x>w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $zR[2{bg  
  { M.(shIu!+  
  return fn(pk(t)); 3SU:Xd(\o  
} <.N33 7!  
template < typename T1, typename T2 > ?u)[xEx6}+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \`MX\OR  
  { `~.0PnHf  
  return fn(pk(t1, t2)); $d +n},[C{  
} [:MpOl-KIz  
} ; bB#6Xx  
NETji:d  
rP=!!fC1;  
一目了然不是么? .AzGPcJY  
最后实现bind MUs~ZF  
R[/]iK+!&  
 Du*O|  
template < typename Func, typename aPicker > _]Ei,Ua  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'h:[[D%H`  
  { c[DC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,Z"l3~0\  
} Ijs"KAW ?  
[)ybPIv]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rf%NfU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >UQ`@GdafR  
BUozpqN}  
十一. phoenix 2qY+-yOEt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A)X 'We  
CL U[')H0  
for_each(v.begin(), v.end(), Q%AD6G(7  
( F%v?,`_&I  
do_ @$ea-fK??  
[ j+p=ik  
  cout << _1 <<   " , " OSvv\3=  
] b,7@)sZ*  
.while_( -- _1), W9$mgs=S`E  
cout << var( " \n " ) &>!WhC16  
) TAbC-T.EV  
); +QqEUf<U*,  
9bpY>ze  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ff\U]g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor p:,(r{*?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [}/\W`C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -9 AI@^q  
D:uBr|('  
@'K+   
template < typename Cond, typename Actor > FL 5tIfV+  
class do_while =a_B'^`L  
  { *(~=L%s  
Cond cd; 4YVxRZ1[3  
Actor act; olC@nQ1c*  
public : JvHGu&Nr!  
template < typename T > k^pf)*p  
  struct result_1 vM}oxhQ$n  
  { kCRP?sj  
  typedef int result_type; T/V 5pYl  
} ; k++Os'hSEY  
ak?XE4-N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +yq Z\$ii  
B=:7N;BT  
template < typename T > CapWn~*g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'w+T vOB  
  { y@|gG&f T  
  do J`ia6fy.I  
    { T j7i#o  
  act(t); su}> >07  
  } xQ `>\f  
  while (cd(t)); 1 )aB']K%  
  return   0 ; 9: bC{n  
} nQc]f*  
} ; C?bq7kD:H  
05zBB  
,y[wS5li  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q'] _3  
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。 TR8<=  
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。 ?qviJDD|f  
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。 kzhncku  
下面就是产生这个functor的类: 7_WD)Y2yS  
Y~T;{&wi  
aClXg-  
template < typename Actor > Tp.0@aC  
class do_while_actor ZZf-c5 g  
  { uL^Qtmm>M  
Actor act; !3{> F"  
public : 3_W1)vd{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yz}Agc4.I  
 ZqQJFyV*  
template < typename Cond > Kb~s'cTxIO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0/d+26lR  
} ; )8ejT6r  
u/e-m/  
+53 Tf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /sf:.TpVh  
最后,是那个do_ +(iM]L$Fw%  
i DV.L  
dUOvv/,FZT  
class do_while_invoker k:nR'TI  
  { ngoo4}  
public : |?n=~21"1O  
template < typename Actor > .%7#o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l@Vl^f~P  
  { -o<L%Y<n2  
  return do_while_actor < Actor > (act); `#&pB0.y  
} ;aKdRhDo  
} do_; Q}~of}h/  
o0b}:`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 77- Jx`C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [L 0`B9TD~  
最后来说说怎么处理break和continue 6'UtB!gr  
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。 w?6"`Mo  
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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