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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b KDD29  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OR' e!{  
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, Nr)DU.f  
qx*b\6Rt  
[0kZyjCq@  
5 I#-h<SG  
  class filler DR]oK_  
  { yzL9Ic  
public : >){}nlQf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M _cm,|FF  
} ; 4@mJEi{  
U;u4ey  
Al *yx_j  
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: 6L Fhhl^  
Uqj$itqUQ  
 => Qd  
i=rA;2>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 83#<Yxk~  
| "M1+(k7  
Ytqx 0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i*&b@.7N  
g_>E5z.  
n? =O@yq  
{3K ]Q=  
二. 战前分析 OH]45bd &7  
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。 Y<N#{)Q  
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 $ER$|9)KD  
e85E+S%  
MAX?,- x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rG[2.\&  
  /* --------------------------------------------- */ Q4S:/"*v8  
vector < int *> vp( 10 ); :8N by$#V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w6lx&K-  
/* --------------------------------------------- */ V;)+v#4{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L7xiq{t`Y  
/* --------------------------------------------- */ k{|> !(Ax  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h:FN&E c}  
  /* --------------------------------------------- */ R]>0A3P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B7[#z{8'#  
/* --------------------------------------------- */ A%&lW9z7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~rXLb:  
4[%_Bnv#AJ  
B_8JwMJu3  
2'Kh>c2  
看了之后,我们可以思考一些问题: Klu0m~X@  
1._1, _2是什么? I?\P^f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v9f%IE4fX  
2._1 = 1是在做什么? z`u$C+Ov  
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。 :zO;E+s  
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。 wsAb8U C_  
:qShP3^  
=t~]@?]1D  
三. 动工  N PqO b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  3(*vZ  
i_`Po%   
z t!>  
Zba<|C  
template < typename T > LCHw.  
class assignment Pe11a zJ  
  { K>\v<!%a  
T value; 889^P`Q5  
public : ]'>jw#|h  
assignment( const T & v) : value(v) {} Go]y{9+(7  
template < typename T2 > {aopGu?i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GFnwj<V+{  
} ; N>sHT =_  
!# xi^I  
u,`V%J?vW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a |]}uFr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D&],.N  
c% ?@3d  
P/k#([:2  
G \$x.  
  class holder 3YUF\L]yyw  
  { mWLiXKnb  
public : 4JH^R^O<n  
template < typename T > U:PtRSdn!b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e%9zY{ABR%  
  { l Yj$ 3  
  return assignment < T > (t); onv0gb/J  
} 2@N-#x '  
} ; Dj0D.}`~  
0juP"v$C>  
QV#HN"F/K  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VjeF3pmBa  
=#{q#COK$  
  static holder _1; :#N]s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Kz]\o"K  
$L]M3$\9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I}}>M#  
而不用手动写一个函数对象。 }%y5<n*v\  
ezm*9Jc~p  
dtV7YPz4+  
oGt2n:  
四. 问题分析 g<8Oezi 65  
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。 UdpuQzV<4`  
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。 T*(mi{[T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;j<#VS-]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q[. p(6:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  -f<}lhmQ  
=C7<I   
五. 问题1:一致性 D|vck1C5,  
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?| e%=SgXl2t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |`AJP  
g-/ }*m l  
struct holder g6?5  
  { ^=gN >xP  
  // _+Pz~_+kS  
  template < typename T > Juk'eH2^s  
T &   operator ()( const T & r) const 5n e&6  
  { dTwYDV}:  
  return (T & )r; fK^;?4  
} A":cS }Ui  
} ; JE eXoGKd  
2LCOB&-Ww  
这样的话assignment也必须相应改动: bq}`jP~#  
#aE>-81SS&  
template < typename Left, typename Right > .W\x{h  
class assignment PM)nw;nS  
  { L3*HgkQQ  
Left l; d-H03F@N  
Right r; n<A<Xj08T9  
public : >5 2%^ ?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} py%:,hi  
template < typename T2 > X'/'r.b6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6R#igLm  
} ; [z'jL'\4  
IGA4"\s  
同时,holder的operator=也需要改动: n3\~H9  
q{xF7}i  
template < typename T > r( bA>L*mk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }Am5b@g"$Y  
  { $OzVo&P;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R)=){SI:1)  
} >h$Q%w{V  
-6e^`c6{  
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。 4(`U]dNcs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %@HuAcNi  
7gRR/&ZK  
return l(rhs) = r; L=I;0Ip9y  
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。 2~yj =D27Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P<LmCY m  
ZT<VDcP{  
template < typename Tp > ~sNBklK  
class constant_t sH%Ts@Pl  
  { tLP Er@  
  const Tp t; _C,9c7K4  
public : TRE D_6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P!XO8X 1F  
template < typename T > Ggbz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "EZpTy}Ee  
  { BxaGBK<k  
  return t; 4K|O?MUNS  
} |z0% q2(  
} ;  $3cZS  
^W~8)Rbf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >Udq{<]#r  
下面就可以修改holder的operator=了 s#Xfu\CP  
x-b}S1@  
template < typename T > @yF >=5z:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -U|Z9sia  
  { nx%eq ,Pq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1'1>B  
} #@E:|^$1y  
FRsp?i K)  
同时也要修改assignment的operator() 6A ptq  
tHr4/  
template < typename T2 > mA^3?y j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D/wJF[_  
现在代码看起来就很一致了。 VKSn \HT~  
Th$xk9TK^@  
六. 问题2:链式操作 .S]*A b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @h/-P'Lc=7  
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。 4,BJK`{  
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} EoXS  
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。 jI9#OEH_g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i\x@s>@x}  
p ^9o*k`u  
template < typename T > (&X/n=UI  
struct result_1 KWM}VZY:Z  
  { 7R,;/3wWjG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Uz%ynH  
} ; Zu94dFP  
i9T<(sdK+  
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: 35:RsL  
Ve<f}  
template < typename T > U(%6ny  
struct   ref J'yCVb)V  
  { 0:c3aq&u  
typedef T & reference; I6,||!sZ  
} ; LXTtV0F  
template < typename T > n3$u9!|P  
struct   ref < T &> 3#eAXIW[  
  { -vc ,O77z"  
typedef T & reference; +x<OyjY5?]  
} ; L^K,YlNBR  
bgkBgugZhX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :m>Vp  
Hoi~(Vc.  
template < typename T > }'Ph^ %ox  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OLoo#HW  
  { nQ{~D5y,,  
  return l(t) = r(t); =)a %,H  
} q#\B}'I{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 OjrZ6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i`?yi-R&  
>:BgatyPH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 RMdU1@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j]aIJbi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9WV8ZP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PH'n`D #  
最后的布局是: *e:2iM)8~  
                Add 4 []!Km  
              /   \ A=70UL  
            Divide   5 *^CN2tm  
            /   \ pimI)1 !$'  
          _1     3 MPF({Pnx7  
似乎一切都解决了?不。 8<@X=Z  
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。 qxYCT$1  
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。 s4Vju/  
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: ,fo7. h4{  
PF+Or  
template < typename Right > 7p>T6jK)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r> .l^U9hJ  
Right & rt) const Qh* }v!3Jo  
  { YdUcO.V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c5pK%I}O  
} 5'%O]~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `'gcF });  
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。 &%eM  
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。 HrT@Df  
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。 uA cvUN-@  
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。 9E|QPT  
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? :^FH.6}x  
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: 3} C-Hg+gt  
bL{D*\HF  
template < class Action > 1[- `*Ph  
class picker : public Action T7l,}G  
  { p4kK" \ln  
public : 7Q,<h8N\5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u#Bj#y!  
  // all the operator overloaded ]I]G3 e  
} ; B~,?Gbl+g  
/;xrd\du  
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。 +?{LLD*2e  
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: /AY q^  
K <WowU  
template < typename Right > =l6W O*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,'sDauFn  
  { _ozg=n2(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /nEK|.j  
} Ec}9R3 m  
9Vt6);cA-]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jwI1 I{x  
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。 -O?A"  
p:ZQ*Ue  
template < typename T >   struct picker_maker A5[kYD,_  
  { lLK||2d  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  Bgai|l  
} ; OC\cN%qlw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^;?w<9Y  
  { SCfk!GBVD  
typedef picker < T > result; ETR7% 0$r  
} ; S(rnVsW%Ki  
B}aW y&D  
下面总的结构就有了: F)19cKx7  
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。 v[?gM.SF  
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。 oeI[x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^}:0\;|N  
至此链式操作完美实现。 r]kks_!Z  
.'2"83f  
|C,]-mJG  
七. 问题3 jP<6Q|5F  
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。 ;2^zkmDM  
0/cgOP!^  
template < typename T1, typename T2 > 6vzvH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  U8% IpI;  
  { E^~ {thf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5bol)Z9BO  
} =w:H9uj6F  
t*Z-]P  
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: ?wjk=hM2  
0\eSiXs  
template < typename T1, typename T2 > Cq-99@&;  
struct result_2 Eok8+7g0&  
  { #}8VUbJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OSom-?|w  
} ; P8tCzjrV  
0|4R8Dh*-  
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? j9cB<atL  
这个差事就留给了holder自己。 g1B P  
    U<'$ \ P  
Eh"Y<]$  
template < int Order > ?pA_/wwp  
class holder; e`5:46k|  
template <> =Hj3o_g-  
class holder < 1 > -ilhC Y@M  
  { 7'`nTF-@v  
public : h}S2b@e|  
template < typename T > 4&6cDig7*2  
  struct result_1 P)ne^_   
  { -'i[/{  
  typedef T & result; h[ C XH"  
} ; Aiqb*v$  
template < typename T1, typename T2 > M2.*]AL  
  struct result_2 =E~_F>SD  
  { *6v5JH&K  
  typedef T1 & result; cc"<H}g>`  
} ; aQso<oK  
template < typename T > q@4Cw&AI+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FE06,i\{  
  { ~0vNs2D,S  
  return (T & )r; viVn  
} R!rMrWX  
template < typename T1, typename T2 > TdoH(( nY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fo]]j=  
  { bnE&-N*  
  return (T1 & )r1; LI"N^K'z  
} /4+*!X  
} ; CKDg3p';  
y!j>_m){w  
template <> 9 Lqz:4}  
class holder < 2 > ,yi@?lc  
  { W5&KmA  
public : (c[DQSj  
template < typename T > <F| S<\Y.  
  struct result_1 *Ym+xu_5  
  { ?1X7jn`,+  
  typedef T & result; Wx8;+!2Q/  
} ; BJsN~` =r  
template < typename T1, typename T2 > t4-0mNBZt$  
  struct result_2 fY|vq amA;  
  { ~\c  j  
  typedef T2 & result; pFwe&_u]  
} ; AUl[h&s  
template < typename T > 5%DHF-W)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8JO(P0aT  
  { n|PW^kOE/  
  return (T & )r; 9|9/8a6A  
} YDEb MEMd/  
template < typename T1, typename T2 > *#'&a(h B!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [bN_0T.YI  
  { <H1e+l{8$  
  return (T2 & )r2; V("T9g  
} N/E=-&E8  
} ; ]oC7{OoX  
'qidorT>N  
f{'N O`G  
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> >。 JJP!9<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !,*Uvs@b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2}ywNVS  
L_>LxF43  
return l(i, j) = r(i, j); McvLU+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iyMoLZ5  
;i3C  
  return ( int & )i;  1oG'm  
  return ( int & )j; *(VwD)*  
最后执行i = j; e#?rK=C?9  
可见,参数被正确的选择了。 X-%91z:o58  
LM".]f!,  
`iwGPG!  
cty  
dwm>! h  
八. 中期总结 ` h1>rP  
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: =&vRT;6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @Lm(bW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {.UK{nA?sm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m9aP]I3g]\  
.r-kH&)"GU  
}cg 1CT5  
Zb~G&. 2g  
V}4u1oG  
B5va4@  
九. 简化 e?dR'*-z  
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。 6Kd,(DI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "o<&3c4  
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&Ha{(!w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SS-7y:6y>  
  +-*/&|^等 HOVzpj  
2. 返回引用。 0&2&F=fOa<  
  =,各种复合赋值等 mmEe@-lE  
3. 返回固定类型。 SvD:UG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X!]p8Q y  
4. 原样返回。 ybgw#jv=  
  operator, m pM,&7}  
5. 返回解引用的类型。 iIg99c7/&9  
  operator*(单目) ?yvjX90  
6. 返回地址。 cX48?srG  
  operator&(单目) Z`@< O%  
7. 下表访问返回类型。 Pv3 e*I((  
  operator[] [2zS@p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yrR,7v J  
  operator<<和operator>> +RD{<~i  
/909ED+)>9  
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。 74%Uojl"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TfFH!1^+  
%>:d5"&Lbs  
template < typename Left > 9 N@N U:M+  
struct value_return k #/%#rQM  
  { P.]O8r  
template < typename T > D-\z'gS  
  struct result_1 ,SoqVboRl  
  { &n& ndq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5E\&O%W"  
} ; ixo?o]Xb`  
+~M`rR*  
template < typename T1, typename T2 > &?yVLft  
  struct result_2 irzWk3@:  
  { o!|TCwt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,"4  
} ; QgW4jIbx  
} ; iYzm<3n?  
^2!l/(?  
:8Jn?E (36  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [+4--#&{  
&V7{J9  
下面我们来剥离functor中的operator() -8,lXrH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8E\6RjM  
2sXX0kq~V  
return l(t) op r(t) `n~bDG>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -$_h]x* W  
return op l(t) 4krK CD>|G  
return op l(t1, t2) YW)& IA2  
return l(t) op ZG)%vB2c  
return l(t1, t2) op /s^O M`5  
return l(t)[r(t)] fk:oCPo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q::6|B,G  
}\)O1  
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: ]!04L}hy|P  
单目: return f(l(t), r(t)); ?hwT{h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '-m )fWf  
双目: return f(l(t)); GOhGSV#  
return f(l(t1, t2)); NhA_dskvo  
下面就是f的实现,以operator/为例 3_+$x 4%  
Fm{`?!  
struct meta_divide ` SO"F,  
  { E;^~}  
template < typename T1, typename T2 > <eG8xC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *%xmCP J  
  { X3;|h93.a  
  return t1 / t2; a).bk!G  
} EBPm7{&0|  
} ; ] 6rr;S  
r(QjVLjj`k  
这个工作可以让宏来做: rN%aP-sa<  
2Aq%;=+*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5n'C6q "  
template < typename T1, typename T2 > \ !`%3?}mv,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VXtW{*{"  
以后可以直接用 C~dD'Tq]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i@}/KT  
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 U[UjL)U  
(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。。。) !mLY W  
Q>}*l|Ci  
I`e |[k2  
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 4EG  
+iYy^oXxw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7+vyN^XJ"5  
class unary_op : public Rettype i-4pdK u  
  { &jHnM^nQ  
    Left l; F&om^G'U  
public : Jr4^@]78o<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p%v+\T2r  
Rv T>{G~  
template < typename T > C!8XFf8e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (PmaVwF  
      { "e\:Cq>\  
      return FuncType::execute(l(t)); ,#P eK(  
    } f._FwD  
Z ^tF  
    template < typename T1, typename T2 > } 1 >i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YI*Av+Z)  
      { h)qapC5z,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sKT GZA  
    } )0I;+9:D=  
} ; mw1|>*X&R  
kU5chltGF  
<ZV !fn  
同样还可以申明一个binary_op s innHQ  
\)pT+QxZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H1FSN6'  
class binary_op : public Rettype v<z%\`y  
  { W=$d|*$  
    Left l; tNI~<#+lg  
Right r; p Rn vd|  
public : pZ,P_?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *hp3w  
W:^\Oe5&a  
template < typename T > %usy`4 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a0oM KGW:  
      { mG!Rh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (bk~,n_  
    } TrHz(no  
H *gF>1  
    template < typename T1, typename T2 > G#&R/Tc5N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G:e 9}  
      { %hzl3>().  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x7=5 ;gf/X  
    } Jm|eZDp  
} ; Ub8|x]ix  
DV(^h$1_  
XO*62 >Ed  
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 JR1/\F<}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 85<zl|ZD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P7;=rSW  
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。 (dxkDS-G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _[8BAm  
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。。。 4  |E`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !'()QtvC<  
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) P%v7(bqL4+  
下面是修改过的unary_op OYEL`!Q  
VQ/<MY C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .r/6BDE"  
class unary_op zice0({iJ  
  { fD#VI   
Left l; piE9qXn  
  I |?zSFa  
public : E.$1CGd+  
&>I4-D[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 777N0,o(  
/XG4O  
template < typename T > iD)R*vnAi  
  struct result_1 ^@'LF T)  
  { e 'I13)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x(nWyVB  
} ; >W= 0N (  
6e6~82t8/  
template < typename T1, typename T2 > <6=kwV6  
  struct result_2 Z?H#=|U  
  { `b^eRnpR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ewYZ} "o  
} ; &y?L^Aq  
FTx&] QN?  
template < typename T1, typename T2 > Y3+GBqP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jrGVC2*rD  
  { )E<<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1>$ fLbmkI  
} 6>! ;g'k  
UwuDs2 t  
template < typename T > _VFxzM9f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -z]v"gF?Px  
  { o7N3:)  
  return OpClass::execute(lt(t)); J;pn5k~3  
} K4Mv\!Q<8  
d7+YCi?  
} ; ] Ma2*E !p  
gw0b>E8gZ&  
w{J0K; L  
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 ^PY*INv  
好啦,现在才真正完美了。 Ij_Y+Mnl4:  
现在在picker里面就可以这么添加了: Suixk'-  
k\UDZ)TQV  
template < typename Right > >y%*HC!G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S&jZYq**  
  { *xxG@h|5n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a)'^'jm)4  
} v%|^\A"V  
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。 v%(2l|M  
`}/&}Sp  
-AUdBG  
{O-,JCq/  
\8%64ZL`  
十. bind zfDx c3e  
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"K%  
先来分析一下一段例子 <S'5`-&  
EGYYSoBLU  
B[:-SWd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9ZjSM,+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `<>Emc8Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 irSdqa/  
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。 7@R;lOzL3  
我们来写个简单的。 !BD+H/A.{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sfSM7f  
对于函数对象类的版本: VU7x w  
k H Y  
template < typename Func > $+eDoI'f  
struct functor_trait ^&iUC&8W  
  { +Z0@z^6\  
typedef typename Func::result_type result_type; ,/n<Qg"`  
} ; <X}@afS  
对于无参数函数的版本: L4I1nl  
zG|}| //}  
template < typename Ret > rt r0 d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (P {o9  
  { V QE *B  
typedef Ret result_type; 4R5+"h:  
} ; V:*QK,  
对于单参数函数的版本: J,ZvaF  
KN>U6=WN  
template < typename Ret, typename V1 > \(Uw.ri  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ky33h 0TX  
  { z}v6!u|iZu  
typedef Ret result_type; Mq!03q6  
} ; ,>X +tEgR  
对于双参数函数的版本: y>T:fu  
j8*fa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /P bN!r<1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {7!WtH;-  
  { )En*5-1  
typedef Ret result_type; h~rSM#7m  
} ; ydOJ^Yty  
等等。。。 j,")c'r&dD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y=)Cid  
B`,4M&  
template < typename Func > Rckqr7q  
struct func_return @l~zn%!X  
  { |) {)w`  
template < typename T > s u]x  
  struct result_1 J1kG'cH05  
  { Td%[ -  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +~lZ]a7k  
} ; Y>*{(QD  
?5d7J,"<h  
template < typename T1, typename T2 > IHCEuK  
  struct result_2 t><AaYij_  
  { Wh4`Iv\.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Pu.<b}  
} ; 0U'g2F>{  
} ; j #e^PK <  
J{"<Hgb  
YK Nz[x$|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jwzkd"D  
z>$AZ>t%J$  
template < typename Func, typename aPicker > K@u\^6419  
class binder_1 Yoy}Zdu}h  
  { _Wn5* Pi%Z  
Func fn; -gZI^EII  
aPicker pk; NMYkEz(&R  
public : N0EJHS,>e  
C.M]~"e  
template < typename T > Y <;A989D  
  struct result_1 8w &A89  
  { ).HYW _Yih  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J0@ ^h  
} ; yZJR7+  
wmh[yYWc  
template < typename T1, typename T2 > :|i jCg+  
  struct result_2 / 0Z_$Q&e  
  { bM`7>3 d7E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |,k,X}gP  
} ; ?0HPd5=<v  
0KknsP7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W#1t%hT$  
][R#Q;y<  
template < typename T > ,<]X0;~oB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {bB;TO<b`  
  { lTOO`g  
  return fn(pk(t)); S7SD$+fX  
} $agd9z,&m  
template < typename T1, typename T2 > noz&4"S.{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ m14x}H  
  { ki`7S  
  return fn(pk(t1, t2)); "Xq.b"N{*  
} z Qtg]@S  
} ; 48 DC  
W ~sP7&sp  
ooa>~!91P  
一目了然不是么? 'LY.7cW  
最后实现bind ^b-o  
-DgJkyt+<  
gGl}~  
template < typename Func, typename aPicker > Zr`pOUk!4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 871taL=  
  { J{Fu8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r|[uR$|Y  
} (xnXM}M&2Y  
e-vwve  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tjw4.L<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。 9L+dN%C  
z& !n'N<C  
十一. phoenix \ UCOe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bL>J0LWQ  
k!Y7 Rc{"  
for_each(v.begin(), v.end(), D,Ft*(|T  
( 5x";}Vp>P  
do_ [43:E*\$  
[ ^F @z +q  
  cout << _1 <<   " , " /DPD,bA  
] +[$d9  
.while_( -- _1), 5e^t;  
cout << var( " \n " ) 0zR4Kj7EE  
) RGrra<  
); Z/nTI 0N{  
D;%(Z!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Vo*38c2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^^MVd@,i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Lw EI   
那么我们就照着这个思路来实现吧: + D ,Nd=/  
Y0`=h"g  
lFMQT ;  
template < typename Cond, typename Actor > @SA:64 9  
class do_while "/v{B?~%!  
  { ~4HS 2\  
Cond cd; *z-Mr~ V  
Actor act; 'urn5[i  
public : Jr/|nhGl5  
template < typename T > fhCMbq4T  
  struct result_1 a`XXz  
  { ^ ,`;x  
  typedef int result_type; u_+64c_7  
} ; FM\yf ]'  
Qs(WyP#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Un{hI`3]  
5.st!Lp1  
template < typename T > (<RZZ{m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =b+W*vUAw  
  { HFV4S]U=  
  do ~@8r-[  
    { &6*X&]V!Z  
  act(t); JWHKa=-H  
  } b65V*Vbj  
  while (cd(t)); NE Br) ~  
  return   0 ; ROZOX$XM  
} t;ZA}>/  
} ; aYIAy]*1e  
D,FX&{TYU  
p-d2HXo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CF|c4oY82  
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。 4{!7T  
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。 -8;@NAUa  
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。 NYS |fa  
下面就是产生这个functor的类: g8<Ja(J  
.QRa{l_)  
7s#,.(s  
template < typename Actor >  WW5AD$P*  
class do_while_actor * !4r}h`  
  { 6$#p}nE  
Actor act; <3aiS?i.h  
public : f=0U&~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H^UuT  
bB01aiUw@l  
template < typename Cond > eJWcrVpn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q'r(#,B<3  
} ; cuenDw=eC  
Y*!J +A#  
j<+Q Gd%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &DnX6%2  
最后,是那个do_ 3C8cvi[IS  
JO*}\Es  
,Jqi J?,4C  
class do_while_invoker n)]]g3y2  
  { Q a(>$.h  
public : ZH]n&%@j  
template < typename Actor > S.,om;`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^Fmp"[q  
  { 5[^pU$Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); AcF6p)@_  
} P+tnXT>nE  
} do_; zoFCHs r  
ZaxBr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E+>$@STv#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |3tq.JU  
最后来说说怎么处理break和continue U Ps7{We W  
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。 RweK<Flo'S  
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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