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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $1?X%8V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JG<3,>@%  
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, pMB=iS<E  
7P`1)juA9  
(Z$6J Nkz  
>o} ati  
  class filler s =5H.q%PV  
  { yhdG 93  
public : bvgD;:Aj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2Y4&Sba^Y  
} ; W<LaR,7  
>ek%P;2w>  
od}x7RI%m  
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: 'YR5i^:t  
!p&'so^-W  
? g{,MP5  
cP2R2 4th  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &JlR70gdHi  
.zAafi0  
JKT+ q*V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,jnRt%W  
Uu X"AFy~\  
>slN:dr0:  
(RmED\.]4  
二. 战前分析 LgNNtZ&F  
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。 4:@|q:DR  
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 "r V4[MVxt  
0w['jh|,  
E)hinH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +=h!?<*C8  
  /* --------------------------------------------- */  >Y'yM4e*  
vector < int *> vp( 10 ); kVrT?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mdrv/x{  
/* --------------------------------------------- */ ,&?q}M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t lERis  
/* --------------------------------------------- */ W[>TqT63  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'c[LTpn4=  
  /* --------------------------------------------- */ ;0!Wd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9,5II0N L  
/* --------------------------------------------- */ />[6uvy#Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4)iEj  
ijqdZ+  
aTh%oBrtP  
k6-n.Rl01  
看了之后,我们可以思考一些问题: mF}k}0  
1._1, _2是什么? Zax]i,Bx  
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。 -b)zira  
2._1 = 1是在做什么? `7%eA9*.m  
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。 E@jl: -*E  
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。 NoAb}1uae  
CDYx/yO  
uHro%UAd  
三. 动工 ~9 WJrRWB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ba9<(0`  
1ysLZ;K  
]XG n2U\  
9BD|uU;0  
template < typename T > }PIB b  
class assignment (I[h.\%  
  { V&oT':%q  
T value; TcLaWf!c5  
public : H8BO*8}  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7oe@bS/Z  
template < typename T2 > M y"!j,Up  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C9g~l}=$&  
} ; 9T,QW k  
'}`hY1v  
O 4Pd N?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :_\!t45  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E9d i  
q uGPk)c  
LEngZ~sV/  
h!N&gZ[0  
  class holder y]YS2^  
  { wt.{Fqm  
public : 5652'p  
template < typename T > &/hr-5k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3:8nwt  
  { 4EhBpTg  
  return assignment < T > (t); :$cSQ(q9a  
} ,c7u  
} ; khN:+V|  
KvJP(!{  
u4#~ i0@  
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: yFU2'pB  
NVA`t]gn  
  static holder _1; /-K dCp~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y5Wqu9C\Io  
0"<;You  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %c&A h  
而不用手动写一个函数对象。 CAFE} |  
aHPSnB&  
'oiD#\t4  
,6orB}w?z  
四. 问题分析 Sp~Gv>uMK  
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。 FX|lhwmc(  
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。 KpbZnW}g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =7]Q6h@X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8X ?GY8W:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KYRm Ui#  
,Z*3,/a  
五. 问题1:一致性 X|damI%  
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?| !Zyx$2K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y|+~>'^JR  
p]V-<  
struct holder K!D_PxV  
  { `/wq3+?  
  // G\:psx/  
  template < typename T > M*~v'L_sI  
T &   operator ()( const T & r) const H8<7#  
  { :&1=8^BY  
  return (T & )r; rGn5Q V  
} %hQMC'c  
} ; ;x3 ]4^  
J<($L}T*$  
这样的话assignment也必须相应改动: nhQ44qRgQ  
`^&15?Wk  
template < typename Left, typename Right > Bsu=^z  
class assignment ! F;<xgw  
  { D=82$$  
Left l; Rd vPsv} D  
Right r; \+?,c\x  
public : Wq{d8|)1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {80oRD2=Q  
template < typename T2 > r8 Zyld_@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 43u PH1 )  
} ; -l40)^ E}  
PK 2Rj%  
同时,holder的operator=也需要改动: pRiH,:\  
Xv-1PY':pA  
template < typename T >  UE&C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v`_i1h9p{  
  { .e FOfV)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JhhUg  
} YM`:L  
#GY&$8.u*  
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。 p(H)WD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "BLv4s|y7L  
"%}Gy>;  
return l(rhs) = r; Wlr&g xZ  
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。 XAQ\OX#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N o_$!)J.  
^z*):e  
template < typename Tp > 5!SoN}$  
class constant_t 0279g   
  { 2Z/][?Jj{  
  const Tp t; \f /!  
public : rF8W(E_=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }1a<{&  
template < typename T > ?`N57'iPb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <=)D=Ax/_[  
  { 3XApY'  
  return t; \tiUE E|k  
} Qc&-\kQ:$u  
} ;  4]DAh  
3WO#^}t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Nl$gU3kL  
下面就可以修改holder的operator=了 L@1,7@  
H})Dcg3  
template < typename T > D4=..;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x9x#'H3  
  { 2YE;m&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ba(arGZ+{  
} >-_:*/66!  
OYszW]UMg  
同时也要修改assignment的operator() XD $%  
fV.A=*1l#  
template < typename T2 > 4 |zdXS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L;1$xI8tx  
现在代码看起来就很一致了。 u%6Irdx  
Z/89&Uy`h  
六. 问题2:链式操作 [K/O5_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NCowt|#t  
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。 YVQ_tCC_!  
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。 4 [R8(U[g  
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。 TIcd _>TW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZQ,fm`y\  
dWsT Jyx~  
template < typename T > E^Q@9C<!d  
struct result_1 j!zA+hF (  
  { g,t3OnxS?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0[n c7)sW  
} ; JC c N>DtP  
2-vJv+-  
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: ~t'#nV  
$$haVY&  
template < typename T > zAeGkP~K  
struct   ref `ir&]jh.A  
  { L# `lQ"`K  
typedef T & reference; ,N;))3  
} ; l^DINZU@  
template < typename T > >.DF"]XM  
struct   ref < T &> +R|U4`12  
  { Vk MinE  
typedef T & reference; l,*yEkU  
} ; JP{UgcaF  
5SoZ$,a<e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q+YuVQ-fx  
SQq6X63 \  
template < typename T > 1^Kj8*O8e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yw6DJY  
  { 6B7<  
  return l(t) = r(t); Uby,Tu  
} <U@P=G<t  
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。 $7Jfb<y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nkCecwzr-  
*ZGX-+{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 N=OS\pz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cU7rq j_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Yta1`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -Qg 2qN2{  
最后的布局是: |0tg:\.  
                Add Cw 1 9y  
              /   \ 7m@ )Lv  
            Divide   5 Ihdu1]~R{  
            /   \ V -q%r  
          _1     3 E|pk.  
似乎一切都解决了?不。 VLf g[*k  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `@h:_d  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 m_cO<LB  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: U{73Xax  
X Y~;)<s_  
template < typename Right > .qSBh hH\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "Kyifw?  
Right & rt) const ?QGmoQ)  
  { %0vTA_W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;(K  
} )8[ym/m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q\a[S*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 o[o:A|n  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7N>oY$&)  
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。  M{] e5+  
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。 {I`B[,*  
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? Xc\* 9XV:  
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: kt :)W])V  
p lK=D#)  
template < class Action > +AB6lv  
class picker : public Action rFhW^fP/  
  { 3AK(dC[ri  
public : ?$3r5sx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w|=gSC-o  
  // all the operator overloaded N6h1|_o  
} ; 6MuWlCKF8  
+W6Hva.  
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。 ,*7H|de7   
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: Hz E1r+3Q@  
WNhbXyp_  
template < typename Right > vK(I3db !  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^"1TPd|  
  { cFLd)mt/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4GVNw!V  
} T'8RkDI}-  
YZibi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X6xx2v%D  
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。 [Gh"ojt]w  
qh-[L  
template < typename T >   struct picker_maker Qu`n&  
  { rnu e(t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k_!+V`Ro#  
} ; ~wTX >qV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I0DM=V>;  
  { hm3jpWi 8  
typedef picker < T > result; r=qLaPG  
} ; kBbl+1{H  
Uh.Sc:trA  
下面总的结构就有了: 9mQ#L<Ps  
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 Xb:  
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。 $&IpX M]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z5 Bi=~=#  
至此链式操作完美实现。 _F izgs  
\83sSw  
a"QU:<-v  
七. 问题3 k^^:;OR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uArR\k(  
MHo1 lrZa+  
template < typename T1, typename T2 > [h4o7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k5@d! }#c  
  { 8a9RML}G<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =<{ RX8  
} %w7m\nw@  
ZW*n /#GUC  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: JvkL37^ n:  
u?kD)5Nk  
template < typename T1, typename T2 > !qA8Zky_  
struct result_2 a=+T95ulDy  
  { khAqYu" )  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NhA#bn9y?  
} ; v)):$s?WB  
Wt J{  
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? gLIT;BK  
这个差事就留给了holder自己。 Fd7*]a  
    G AQ 'Ti1!  
8.?E[~  
template < int Order > oEu>}JD  
class holder; h>wcT VF  
template <> m"Qq{p|'  
class holder < 1 > m"4B!S&Fc(  
  { s*Ih_Ag=:  
public : PKA }zZ  
template < typename T > r~8;kcu7  
  struct result_1 DZe}y^F  
  { 8Bpip  
  typedef T & result; .^[_ V  
} ; .$ Bwb/a  
template < typename T1, typename T2 > tWY2o3j  
  struct result_2 o9Sn*p-.  
  { ( KTnJZ  
  typedef T1 & result; ioV_oR9I  
} ; -(>qu.[8=  
template < typename T > xhw-2dl*H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?z/Vgk+9|  
  { `tE^jqrke5  
  return (T & )r; gi]ZG  
} bU`=*  
template < typename T1, typename T2 > v7IzDz6gF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SMoz:J*Q(  
  { f-g1[!"F  
  return (T1 & )r1; X \f[  
} @u) 'yS  
} ; 3bs4mCq  
7 ({=*  
template <> xNpg{cQ=  
class holder < 2 > Bf]$X>d  
  { sG,+  
public : [$a<b/4  
template < typename T > 5| w&dM  
  struct result_1 G#[* |+f8  
  { alm- r-Kb3  
  typedef T & result; 8$vK5Dnn8  
} ; `qiQ$kz  
template < typename T1, typename T2 > gUVn;_  
  struct result_2 &Y7C0v  
  { ( 9$"#o  
  typedef T2 & result; 0 mexF@  
} ; '{ f=hE_/  
template < typename T > e*]r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /N)5 3!LT  
  { ],lV}Mlg*  
  return (T & )r; z^W$%G  
} Lw*]EG|?  
template < typename T1, typename T2 > ?znSx}t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `cr(wdvI  
  { [pgZbOIN37  
  return (T2 & )r2; ]hE="z=n  
} 4nkE IZ  
} ; v27Ja .tA  
7@~tVxB;  
R1ktj  
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> >。 fS A)G$b]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I,O#X)O|i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /#S>sOg2xq  
PlCc8Zy  
return l(i, j) = r(i, j); ~`eHHgX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) } /e`v6  
N4UM82N  
  return ( int & )i; v6uxxsI>Hm  
  return ( int & )j; ;(6P6@+o  
最后执行i = j; *P2[qhP2  
可见,参数被正确的选择了。 |n6Eg9  
x &=9P e(  
8#LJ*o  
~kKrDLW+  
x#8w6@iPQ  
八. 中期总结 hI|)u4q  
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: $'"8QOnJ?k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~]uZy=P? 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "5!BU&   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .g% Y@r)=5  
vtxvS3   
|L:Cn J  
zAScRg$:?  
>V;,#5F_  
qv+R:YYOq  
九. 简化 {CUk1+  
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。 UUtbD&\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <I=$ry6 8  
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: cH D%{xlb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -_8*41  
  +-*/&|^等 ?o[L7JI  
2. 返回引用。 lDc;__}Ws  
  =,各种复合赋值等 . (`3JQ2s  
3. 返回固定类型。 lCb+{OB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p!W[X%`)  
4. 原样返回。 z?ucIsbR  
  operator, y' xF0  
5. 返回解引用的类型。 "x*-PFT  
  operator*(单目) ,&]MOe4@>  
6. 返回地址。 '2^ Yw  
  operator&(单目) w+AuMc  
7. 下表访问返回类型。 jqcz\n d  
  operator[] Yx)o:#2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3]LN;s]ac  
  operator<<和operator>> JW+*d`8Z[  
(> "QVxr  
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。 ZX.TqvK/r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XZph%j0o  
sbsu(Sz+  
template < typename Left > %:u[MBe,  
struct value_return $Ua56Y  
  { i|$z'HK;+  
template < typename T > t#~?{i@m  
  struct result_1 F@vbSFv)/  
  { Cmd329AH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R p.W,)i  
} ; eaZQ2  
7 'w0  
template < typename T1, typename T2 > Q/^A #l[  
  struct result_2 s ic$uT  
  { N:BL=} V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KSqTY>%fnv  
} ; | {P|.  
} ; F=wRkU  
?y7w}W  
>Hwc,j q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tIZ~^*'  
:@. ;  
下面我们来剥离functor中的operator() WS0JS'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TT}]wZ  
T] | d 5E  
return l(t) op r(t) +]!lS7nsW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \2!!L=&4G  
return op l(t) ;#anZC;  
return op l(t1, t2) 8L{u}|{  
return l(t) op h/ep`-YaH  
return l(t1, t2) op Je7RrCz  
return l(t)[r(t)] 3fkk [U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  t@B(+  
mh` |=M]8E  
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: Dgi~rr1`'s  
单目: return f(l(t), r(t)); #}yTDBt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 %Sb+w07  
双目: return f(l(t)); Y& {|Sw7?  
return f(l(t1, t2)); ,E*R,'w   
下面就是f的实现,以operator/为例 T{Zwm!s  
v%91k  
struct meta_divide B@K[3  
  { (Wj2?k/]  
template < typename T1, typename T2 > -G`.y?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Dz&+PES_k  
  { jPJAWXB4a  
  return t1 / t2; Fwfo2   
} *y7 $xa4  
} ; Z[L5 ;  
H5xzD9K;/C  
这个工作可以让宏来做: x0+glQrNN  
LI W*4r!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *e4TSqC|  
template < typename T1, typename T2 > \ "QY1.:o<(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9]yW_]P  
以后可以直接用 CjZ2z%||=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %'ZN`XftG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 AXW!]=?X  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) nWgv~{,x  
D3]BTkMMS;  
HD-Erop  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XD%wj  
46XN3r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 284zmZZ  
class unary_op : public Rettype 96ZdM=  
  { ltA/  
    Left l; A"l{?;~  
public : "yh Pm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~"dhu]^  
 ?J&)W,~  
template < typename T > t_c?Wp~tH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;e{5)@h$  
      { K{DAOQ.z  
      return FuncType::execute(l(t)); Y;Y 1+jt  
    } TSto9 $}*  
.[j%sGdKl  
    template < typename T1, typename T2 > v'9m7$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AK/:I>M  
      { wK*PD&nN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oY3>UZ5\  
    } 8T5k-HwE  
} ; %a 8&W  
#Z9L_gDp  
Ap<J'?~y  
同样还可以申明一个binary_op []}N  
Cvn$]bt/s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2p< Aj!  
class binary_op : public Rettype ?2`$3[ET-  
  { aiux^V  
    Left l; [.cq{6-  
Right r; O%JSViPw  
public : 5h^[^*A?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ti_u!kNv  
bkv/I{C>?  
template < typename T > \ TL82H@D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k0ItG?Cv  
      { *\ECf .7jz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ExrY>*v  
    } P6Xp<^%E  
w|Qd`  
    template < typename T1, typename T2 >  ;}4k{{K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 36A;!1  
      { EXbTCT}`x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p\D >z("  
    } nNR:cG fG  
} ; 3M N  
8hB.fau  
80&D""  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =cp;Q,t'9L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #7W.s!#}Dd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2d&^Sp&11  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0XIxwc0Iw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I'InZ0J2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  W"qL-KW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O E|+R4M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) B,y3] g6u  
下面是修改过的unary_op -!R l(if  
&?T${*~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /hci\-8N~  
class unary_op ?5~!i9pY  
  { s]x2DH+_  
Left l; j|4tiv>  
  |- OHve4A  
public : Xj ,j0  
e_.~n<=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (02g#A`  
E fSMFPM  
template < typename T > Oz>io\P94  
  struct result_1 ^!uO(B&  
  { 2"M_sL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t2.juoI(  
} ; @ ;J|xkJ  
#313 (PWH  
template < typename T1, typename T2 > k?-S`o%Q  
  struct result_2 @:gl:mc  
  { ^[TOZXL`:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *k6$   
} ; (Y;'[.  
P>W8V+l![  
template < typename T1, typename T2 > i'HST|!j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uI9lK  
  { +Ag#B*   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k2uBaj]  
} e7|d=W  
0UjyMEiK  
template < typename T > Q)dT(Td9~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H%T3Pc  
  { )"~=7)~<^  
  return OpClass::execute(lt(t)); V"g~q?@F  
} R `Q?J[e  
u'Pn(A@1R  
} ; jl@K!=q  
/Mx CvEE  
Te}IMi:  
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 hDb HSZ  
好啦,现在才真正完美了。 k>-'AWH^v  
现在在picker里面就可以这么添加了: \S5V}!_  
buc*rtHfA  
template < typename Right > |wJ),h8/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i ~P91  
  { cJV!> 0ua  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 44|03Ty  
} 6\mC$:F  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2w7@u/OC'  
9BurjG1k?  
KM@`YV_"g  
yh$ ~*UV  
?a8nz, zb  
十. bind |nfH-JytV  
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。 Nc:U4  
先来分析一下一段例子 NIL^UN}  
qIk )'!Vk  
]o!&2:'N`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `7$Oh{67  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,gx$U@0Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I')x]edU  
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。 cnYYs d{  
我们来写个简单的。 C }bPv +t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {{GHzW  
对于函数对象类的版本: LVWxd}0  
yOM -;h  
template < typename Func > h!~|6nj  
struct functor_trait p+5#dbyr  
  { +E `063  
typedef typename Func::result_type result_type; Z%A<#%    
} ; ua!D-0  
对于无参数函数的版本: %pM :{Z  
?({PcF/  
template < typename Ret > v@]6<e$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )/ n29]  
  { " gwm23Rpj  
typedef Ret result_type; oRV] p  
} ; l.yJA>\24I  
对于单参数函数的版本: Hv+:fr"  
[lrmuf  
template < typename Ret, typename V1 > %PSz o8.l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L5TNsLx(  
  { '1qAZkz  
typedef Ret result_type; &<#/&Pq/i  
} ; $)Jc-V 6E  
对于双参数函数的版本: kKNk2!z`M  
&0FpP&Z(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z,(%v.d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0FN~$+t)H  
  { mp muziH  
typedef Ret result_type; 8o%E&Jg:  
} ; M_|M&lR>  
等等。。。 )m oo?Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Py}!C@e  
M55e=  
template < typename Func > l6yB_ M  
struct func_return `W D*Q-&n  
  { @m }rQT  
template < typename T > 5I wX\  
  struct result_1 `*|LI  
  { H@Kl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (4E.Li<O  
} ; 2OA8 R}  
^ON-#  
template < typename T1, typename T2 > ]i9H_K  
  struct result_2 Cv gPIrl  
  { HFpjNR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k QB 1=c  
} ; *_}IeNc  
} ; LS*{]@8q  
Sj,4=a  
m3h2/}%9`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1"*Nb5s  
~Q3WBOjn  
template < typename Func, typename aPicker > }6yxt9  
class binder_1 q{jk.:;'  
  { qQ2  
Func fn; :XNK-A W  
aPicker pk; 4'd;'SvF  
public : }A)^XZ/  
+5N^TnBtBL  
template < typename T > KzxW?Ji$S  
  struct result_1 mkKRC;  
  { ZA 99vO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oX%PsS  
} ; gs^UR6 D,  
Cnb[t[hk+j  
template < typename T1, typename T2 > @$K![]oD  
  struct result_2 ;7B2~zL  
  { l{B< "+8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R.^Bxi-UG:  
} ; P\Pc/[ Z7  
~2;&pZ$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,.1&Ff)S  
(2hk <  
template < typename T > WzNG<rG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N6-2*ES  
  { Ae,2Xi  
  return fn(pk(t)); ?];~N5<'  
} ORFr7a'K  
template < typename T1, typename T2 > !>"INmz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f@,hO5h(_|  
  { a78;\{&L'  
  return fn(pk(t1, t2)); &@`H^8  
} 3P=Eb!qtdD  
} ; ba8-XA_~U  
=1uj1.h  
)dzjz%B)  
一目了然不是么? HfZ (U5~  
最后实现bind J~nJpUyP*  
$! fz~  
AVdd?Ew  
template < typename Func, typename aPicker > r5X BcG(2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c@"i?  
  { X(0:zb,#G*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h}c6+@w&-  
} @$N*lrM2  
2={K-s20  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q%)*,I<  
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。 PgGrk5;  
H/ B^N,oi  
十一. phoenix CC]@`R5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Is#v6:#^  
m+G0<E%  
for_each(v.begin(), v.end(),  9\W5   
( ~-o^eI4_  
do_ s OrY^cY;  
[ XEe+&VQmY  
  cout << _1 <<   " , " k(w9vt0?  
] RvgAI`T7$  
.while_( -- _1), =*U%j  
cout << var( " \n " ) mF$jC:Tb  
) d/-0B<ts  
); @)!1#^(}%  
#L)4 |  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7\|NYT4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor GoZJDE3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JUUF^/J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qnu&GBM  
c]:J/'vc  
c^q O@%s  
template < typename Cond, typename Actor > VN55!l'OV  
class do_while rg]A_(3Bb  
  { II f >z_m  
Cond cd; ]#Z$jq{,  
Actor act; Q& unA3  
public : bvxxE/?Ni  
template < typename T > _sD]Viqc  
  struct result_1 3M>FU4Ug2  
  { pdXgr)Uv  
  typedef int result_type; lhvZ*[[<)  
} ; jP{]LJ2.6\  
<:_]Yl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l{7Dv1[Ss  
u/c~PxC  
template < typename T > y<gYf -E+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c)P%O  
  { 4OESsN$O  
  do 8^ZM U{  
    { 3=eGS  
  act(t); My43\p  
  } xQ(KmP2hl  
  while (cd(t)); dpOL1rrE  
  return   0 ;  ~d<`L[  
} iLQt9Hyk  
} ; HS7 G_  
r^ Rcjyc1  
=;-ju@d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V IRv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5a/ A_..+I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AFF>r#e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }5c'ui!3H  
下面就是产生这个functor的类: eVNBhR}HS  
t1_y1!u Q  
7^ Q$pT>  
template < typename Actor > R~mMGz  
class do_while_actor AK\g-]8  
  { _ZE$\5>-  
Actor act; E9+O\"e9  
public : ~.y4 ,-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ph!NY i,  
CIs1*:Q9  
template < typename Cond > t2%bHIG}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \crb&EgID  
} ; JbD)}(G;  
Vm%ux>}  
kjYO0!C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ! 6i  
最后,是那个do_ fw~%^*  
[T?6~^m=  
:^.87>V7  
class do_while_invoker j$i8@]  
  { HFCFEamBMP  
public : =.2cZwxX$  
template < typename Actor > {m*J95[   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'H-YFB$l  
  { t6>Q e  
  return do_while_actor < Actor > (act); g7q]Vj  
} d4=u`2w  
} do_; .Y Frb+6  
ofhZ@3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `uJ l<kHI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L\'qAfRZ  
最后来说说怎么处理break和continue VH1c)FI  
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。 $TW+LWb   
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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