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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3k(tv U+eC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I\c7V~^hnG  
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, K[/L!.Ag  
:?FHqfN?_  
W ;+()vC  
Y}t)!}p$r  
  class filler XIZN9/;  
  { *o:J 4'  
public : vZ57 S13  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  iD])E/  
} ; z#P`m,~t0  
`{ HWk^  
Ty~z%=H  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .\ya  
WQiRbbX  
5/h-H r  
T{`VUS/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &HAu;u@  
x{K"z4xbI  
7l =Tl[n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~OvbMWu  
H<<t^,E^.t  
mT UoFXX[  
&=n/h5e0t&  
二. 战前分析 %xQ'i4`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2e-bt@0t  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <%m1+%mA.  
p9u'nDi  
R4JfH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ElDeXLr'  
  /* --------------------------------------------- */ j&Xx{ 4v  
vector < int *> vp( 10 ); h*!oHS~/l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >G%oWRk  
/* --------------------------------------------- */ oJ3(7Sz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +r;t]  
/* --------------------------------------------- */ tCGx]\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &k)v/  
  /* --------------------------------------------- */ FPF$~ sX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /3SEu(d!  
/* --------------------------------------------- */ N!wuBRWR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t6mv  
pnz:<V"Y(  
:FH&#Eq~4  
rWDD$4y  
看了之后,我们可以思考一些问题: =jS$piw.  
1._1, _2是什么? _O'!C!K6  
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。 { gs$pBu  
2._1 = 1是在做什么? f8N* [by  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "M /Cl|z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n=F rv*"Z  
Mlo,F1'?>  
Xy!NBh7I  
三. 动工 Yo' Y-h#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~I;x_0iY4  
P2aFn=f  
k0ai#3iJ  
=H;'.!77Hx  
template < typename T > *) T"-}F  
class assignment |o9`h9i  
  { (s&]V49  
T value; `sso Wn4  
public : pOn&D  
assignment( const T & v) : value(v) {} o 7tUv"Rs  
template < typename T2 > %,HUn`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gt(p%~  
} ; srAWet  
.Tq8Qdl  
MusUgBQy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kV T |(Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Sa[lYMuB  
y?O-h1"3,  
DbFe;3  
6jgP/~hP>N  
  class holder "9QZX[J|*  
  { \~+b&  
public : 8OV =;aM?{  
template < typename T > vWM&4|Q1~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PLz+%L;{  
  { K\fD';  
  return assignment < T > (t); Y%0rji  
} ")vtS}Ekt  
} ; Kb{&a  
U5~aG!E  
@{_X@Wv4iV  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4;AQ12<[1  
O< /b]<[  
  static holder _1; ^p9V5o  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Tsb}\  
N wNxO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \7*|u  
而不用手动写一个函数对象。 UF-'(  
]a&riPh"  
zx2`0%Q  
'/6f2[%Y"  
四. 问题分析 &I8DK).M+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V59!}kel1%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ED79a:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y,}h{*9Kd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cNmAr8^}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 quaRVD>s +  
'<<@@.(f  
五. 问题1:一致性 {^N,$,Ab.  
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?| O#18a,o@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &g23tT#P?  
WoGnJ0N q  
struct holder 71P. 9Iz  
  { ![r)KE=v8I  
  // 0)b1'xt',  
  template < typename T > "9aFA(H6w  
T &   operator ()( const T & r) const er-0i L@  
  { [hg9 0Q6  
  return (T & )r; Kg>B$fBx)  
} YlG#sBzl  
} ; L xIKH G  
F02TM#Zi  
这样的话assignment也必须相应改动: O|=?!|`o  
@d|Sv1d%  
template < typename Left, typename Right > uE(5q!/  
class assignment  + @f  
  { Q$]1juqg  
Left l; j #P4&  
Right r; OAW_c.)5D  
public : B]<N7NYn1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =FIZh}JD  
template < typename T2 > HDzeotD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @}!?}QU  
} ; {v=[~H>bt  
dnwzf=+>e  
同时,holder的operator=也需要改动: I{U|'a  
ts@$*  
template < typename T > 8,RqhT)2#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ax~ i`  
  { 0]'  2i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8$47Y2r@  
} 4]0:zS*O  
SC2LY  
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。 StTxga|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AI{0;0  
$E^sA|KcT  
return l(rhs) = r; rDoMz3[w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1EQ:@1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Lk#)VGk:  
u #}1 M  
template < typename Tp > e@Ev']  
class constant_t +,ar`:x&a  
  { +`Nu0y!rj  
  const Tp t; <[}zw!z  
public : #<m2Xo?d]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %'e$N9zd  
template < typename T > 2|RoN)%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x$TL j  
  { wG)[Ik6:  
  return t; mdrqX<x'~  
} uTrzC+\aU  
} ; }{:}K<  
Y`-q[F?\y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]|w~{X!b4  
下面就可以修改holder的operator=了 L1Yj9i  
'w72i/  
template < typename T > 1'TS!/ll];  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tq'hiS(b  
  { s%Ph  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jR\ !2!  
} 40].:9VG  
udr|6EjD.  
同时也要修改assignment的operator() s/11 TgJ  
w?nSQBz$  
template < typename T2 > w;AbJCv2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G@jx&#v  
现在代码看起来就很一致了。 4Jc~I  
Bt$,=k  
六. 问题2:链式操作 _<c}iZv@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .:Wp9M  
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。 `<<9A\Y-f  
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。  ;ud"1wH  
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。 b|kL*{;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `uusUw-Gf  
z+wegF  
template < typename T > c>/7E-T  
struct result_1 '3Fb[md54  
  { N:+EGmp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p}gA8 o  
} ; B|9XqQ EI  
xmC5uT6L3M  
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: N z=P1&G'  
v<l]K$5J&  
template < typename T > AFYdBK]  
struct   ref ]S9Z5l0  
  { :-hVbS0I  
typedef T & reference; S-Vxlku]  
} ; =c&.I}^1L  
template < typename T > FdEUZ[IT`{  
struct   ref < T &> O6b+eS  
  { ?LU>2!jN  
typedef T & reference; 3bo [34  
} ; jll|y0  
;KmrBNF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (0_zp`)  
IIBS:&;+-  
template < typename T > bi@'m?XwJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -T+'3</T  
  { c`lL&*]  
  return l(t) = r(t); /FPO'} 6i  
} Wk/Q~ o  
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。 -Ks)1w>l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3N2d@R  
DOkuT/+  
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 v6L]3O1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mO]dP;,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]{+Y!tD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L %ifl:K  
最后的布局是: ^4\0, >  
                Add oGg<s3;UND  
              /   \ ]E DC s?,  
            Divide   5 ('dbMH\O  
            /   \ 368 g> /#'  
          _1     3 rqm":N8@  
似乎一切都解决了?不。 -w)v38iX!  
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。 /f+BeQ3#/  
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。 hPgYKa8u  
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: )g3c-W=  
SsfC m C  
template < typename Right > CMv8n@ry  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b^}U^2S%  
Right & rt) const 6^BT32,'  
  { Q:y'G9b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {KEmGHC4R  
} 4_'BoU4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wy/h"R\=  
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。 l4iklg3  
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。 ]8Xip/uE  
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。 lU$0e09  
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。 `@:TS)6X0  
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? TpYh)=;k  
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: Pl`Nniy  
UL%a^' hR  
template < class Action > {9XNh[NbP  
class picker : public Action "}-S%v`)z  
  { * y wr_9  
public : 7;Q4k"h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g\IwV+iDf  
  // all the operator overloaded rp[3?-fk  
} ; Q+QD ,  
-m ;n}ECg  
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。 08%Bx~88_%  
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: K,U8vc  
37jrWe6xwp  
template < typename Right > })J}7@VPO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #Oq.}x?i  
  {  |*-<G3@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <viC~=k;  
} H(M{hfa|  
:Y9/} b{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IAe/)  
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。 ,LmP >Q.  
~0?B  
template < typename T >   struct picker_maker x_C0=Q|K3  
  { d:#tN4y7(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cJTwgm?  
} ;  tL<.B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w $`w  
  { ^7=7V0>,:  
typedef picker < T > result; '^$+G0jv  
} ; @^ m0>H  
fd>&RbUp  
下面总的结构就有了: DrxQ(yo}  
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。 Q#K10*-O6  
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。 @A*>lUo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '4Qsl~[Eh  
至此链式操作完美实现。 AR$SQ_4  
)%n $_N n  
MQ0r ln?  
七. 问题3 difX7)\  
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|}=^Z`  
g+<[1;[-  
template < typename T1, typename T2 > &,{YfAxQ`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SR?(z  
  { .|s,':hA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n%4/@M  
} (-&d0a9N  
hv\Dz*XTs0  
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: Y| ch ;  
YV@efPy}n  
template < typename T1, typename T2 > B##X94aTT  
struct result_2 Z;RUxe|<k  
  { JAXD\StC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DGS,iRLnA  
} ; qE]e+S?57a  
$z 5kA9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;_E|I=%'E  
这个差事就留给了holder自己。 8VO]; +N  
    K(d+t\ca  
zZ<*  
template < int Order > ~vM99hW  
class holder; d~{$,"!-f  
template <> 1)z Xv  
class holder < 1 > Q {BA`Q@V  
  { B<,7!:.II  
public : kOq8zYU|  
template < typename T > >s0![coz  
  struct result_1 i27)c)\BM  
  { b`^Q ':^A  
  typedef T & result; :g^ mg-8  
} ; TOS'|xQ  
template < typename T1, typename T2 > dh&> E  
  struct result_2 [+ xsX*+  
  { HiH<'m"\.  
  typedef T1 & result; PB8g4-?p6  
} ; )4c?BCgy  
template < typename T > R:R<Xt N`5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CgYX^h?Y9  
  { WW &Wh<4  
  return (T & )r; mdEl CC0  
} kLU-4W5t  
template < typename T1, typename T2 > DrC"M*$!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ['sNk[-C  
  { N0vECk  
  return (T1 & )r1; 9|v%bO  
} }^p<Y5{b  
} ; Q>rr?L`  
jvL!pEC!  
template <> 9n;6zVV%`  
class holder < 2 > e"NP]_vh,  
  { #Nco|v  
public : C"_ Roir?  
template < typename T > /7:+.#Ag`  
  struct result_1 fmc\Li  
  { 5$N#=i`V  
  typedef T & result; dt+r P%  
} ; hh*('n>[  
template < typename T1, typename T2 > h& }iH  
  struct result_2 ?h%Jb^#9  
  { ctjQBWE  
  typedef T2 & result; &vn2u bauS  
} ; u'>94Gm}  
template < typename T > hwJ>IQ1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =y)K er  
  { P*~ vWYH9  
  return (T & )r; AovBKB $  
} zp<B,Ls  
template < typename T1, typename T2 > k{N!}%*2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NX.5 u8Pf  
  { .8!\6=iJB  
  return (T2 & )r2; v:yU+s|kN  
} ~QxW^DGa7]  
} ; B%MdJ D>  
pq&[cA_w  
A8Fe@$<#8  
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> >。 Vd  d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xdM'v{N#m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LbRQjwc]W  
 HG?+b  
return l(i, j) = r(i, j); OWT%XUW=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q` IY;"~  
$[,4Ib_|  
  return ( int & )i; fi`\e W  
  return ( int & )j; (tg9"C  
最后执行i = j; <p*k-mfr  
可见,参数被正确的选择了。 #5z0~Mg-X  
GJr mK  
L+<h 5>6  
2Ki_d  
{5<fvMO!6  
八. 中期总结 %<(d %&~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |l+5E   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8B?U\cfa^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CW?Z\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h@G~' \8t  
LSJ.pBl\X  
tO:JB&vO2  
vszm9Qf  
HdB>CVuh  
sVw:d _ E  
九. 简化 !3Pmjip  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Z/ jmi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?{^_z_,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 51Y%"v t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2HN*j~>i~  
  +-*/&|^等 Bps%>P~.  
2. 返回引用。 a{hc{  
  =,各种复合赋值等 EGQgrwY5  
3. 返回固定类型。 /r"<:+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hcu!bOQ  
4. 原样返回。 xn503,5G*7  
  operator, 5}ftiy[Yc  
5. 返回解引用的类型。 m x |V)  
  operator*(单目) ;..z)OP_  
6. 返回地址。 DR}I+<*%aD  
  operator&(单目) _Tor9Tj  
7. 下表访问返回类型。 nM2<u[{gF  
  operator[] Y'i yfnk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xi[]8o  
  operator<<和operator>> n>j2$m1[  
:e;6oC*"q  
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。 DlE,aYB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9 $$uk'}w!  
\+O.vRc"M  
template < typename Left > Z6i~Dy3  
struct value_return PD.$a-t  
  { u*)/e9C  
template < typename T > QDQ"Sc06  
  struct result_1 *kFd#b+xB  
  { aPEI_P+Ls  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `7: uc@  
} ; eQu(3sYb  
j0; ~2W#G*  
template < typename T1, typename T2 > :1j8!R5  
  struct result_2 s~A-qG>  
  { Lxv4w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P7XZ|Td4*  
} ; v4"Ukv  
} ; C:t>u..  
#[{{&sN  
EpMxq7*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d ,98W=7  
',0:/jSz  
下面我们来剥离functor中的operator() m.Zy$SDj(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y2#>a8SRS  
aX;>XL4  
return l(t) op r(t) N knS:r&2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B=a+cT  
return op l(t) ) bI.K[0^  
return op l(t1, t2) O?Bf (y  
return l(t) op v7 *L3Ol  
return l(t1, t2) op nXLz<wE  
return l(t)[r(t)] j}ob7O&U'w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0@-4.IHl  
jj2iF/  
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: Intuda7e1  
单目: return f(l(t), r(t)); b},2A'X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G^k'sgy.  
双目: return f(l(t)); 5+M,X kg  
return f(l(t1, t2)); `5?0yXK  
下面就是f的实现,以operator/为例 `z(o01y  
CsA(oX  
struct meta_divide )-)rL@s.  
  { MOaI~xZ  
template < typename T1, typename T2 > iF^qbh%%E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^:{8z;w!(  
  { :$b` n  
  return t1 / t2; *zrGrk:l  
} X+XDfEt:Q  
} ; -K =.A* }  
\DQu!l@1U  
这个工作可以让宏来做: < bC'.m  
{wz)^A sy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,^?g\&f(  
template < typename T1, typename T2 > \ qhxMO[f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A r]*?:4y[  
以后可以直接用 >fXtu:C-!J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qKfUm:7Q_  
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 eavn.I8J  
(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。。。) 6U*CR=4  
6^LXctW.  
):G%o  
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 U*=E(l  
SPb +H19;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =m2_:&@0x  
class unary_op : public Rettype W:RjWn@<  
  { 2~$S @c  
    Left l; ),p0V  
public : @@o J@;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GB|>eZLv<  
> k\pSV[  
template < typename T > @\y{q;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O] PM L`  
      { _,L_H[FN  
      return FuncType::execute(l(t)); *0>`XK$mWo  
    } MT~^wI0a  
]!{S2x&"  
    template < typename T1, typename T2 > ]M*`Y[5"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I:TbZ*vi~  
      { ?4R%z([X7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W 94:%  
    } %jjPs .  
} ; ^\ x'4!W  
fY&TI}Y  
#!F>cez  
同样还可以申明一个binary_op "++\6 H<  
1@L18%h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]%A> swCpn  
class binary_op : public Rettype bs"J]">(N  
  { {OEjITm  
    Left l; RlL ]p`g  
Right r; l'(FM^8jv  
public : >;MJm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q<V(#)*  
F9o7=5WAb  
template < typename T > / rc[HbNg.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }dzdx "  
      { -fPiHKJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3UUdJh<~  
    } cOV9g)7^O  
M)oKtiav*  
    template < typename T1, typename T2 > 'd$RNqe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h_(M#gG  
      { HQP.7.w7 5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Li6|c*K'  
    } =\.*CY|;N  
} ; s<{ Hu0K$  
V gMgeja  
#Q!Xz2z2  
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 N5*Q nb8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  !vf:mMo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) csW\Q][  
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。 FB?~:7+'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FJZ'P;3  
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。。。 cK1^jH<|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]Kq<U%x$  
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) 4 -tC=>>wc  
下面是修改过的unary_op %FYhq:j  
*eoH"UFYQ#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $"vz>SuB  
class unary_op j<~Wp$\i7>  
  { 1M&Lb. J6  
Left l; G~5pMyOR  
  V#w$|2  
public : .JLJ(WM  
"6'",  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3l?|+sU >O  
/.0K#J:  
template < typename T > M3-lL;!n  
  struct result_1 |,,#DSe  
  { ! :]_-DX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "?zWCH  
} ; `'s_5Ek  
.9vS4C  
template < typename T1, typename T2 > F&6#j  
  struct result_2 bBs{PI2(p1  
  { <CVX[R]U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O6Py  
} ; |V\{U j  
Jai]z  
template < typename T1, typename T2 > e=(Y,e3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'4#{zmp  
  { o)5zvnu7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #` 3Q4  
} nCi ]6;Y  
W5Z-s.o  
template < typename T > :<P4=P P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GPHb-  
  { Ll=G+cw6P  
  return OpClass::execute(lt(t)); *}89.kCBF  
} t}R!i-D|HB  
# QwX|x{  
} ; 1!^BcrG.  
[ ojL9.6  
d=bK NA90  
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 :Ob4WU  
好啦,现在才真正完美了。 : 2%eh  
现在在picker里面就可以这么添加了: .fzyA5@l  
>!1] G"U  
template < typename Right > fC'u-m?!Q'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /)TeG]Xg  
  { b<y*:(:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <2]h$53y!  
} 9mHCms  
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。 &qWg$_Yh  
9!=4}:+  
5 b rM..  
N>3{!K>/Y:  
=iW hK~S  
十. bind vx?KenO}  
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。 \9,lMK[b  
先来分析一下一段例子 %6(\Ki6I  
=k<b* 8  
K7 C <}y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pa{DB?P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TFb7P/g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gWHY7rv  
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。 8US35t:M  
我们来写个简单的。 ~Zsj@d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X$==J St  
对于函数对象类的版本: sRT5i9TQ  
fASklcQ  
template < typename Func > xytWE:=  
struct functor_trait P4"BX*x  
  { aW:*!d#  
typedef typename Func::result_type result_type; fV4eGIR&  
} ; 0>j0L8#^p  
对于无参数函数的版本: pWzYC@_W  
^) s6`:  
template < typename Ret > ww %c+O/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DOtz  
  { Tg O]q4  
typedef Ret result_type; 8ZV!ld  
} ; K @&c  
对于单参数函数的版本: w$$pTk|&n  
"d/54PKWx  
template < typename Ret, typename V1 > T#rUbi>""  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &O+S [~  
  { ){/n7*#Th%  
typedef Ret result_type; t_I-6`8o]  
} ; Z-t qSw8n  
对于双参数函数的版本: c)Q-yPMl)  
kxe{HxM$Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $R ze[3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :Hitx  
  { 9ox5,7ZQ  
typedef Ret result_type; S9:ij1  
} ; *9KT@"v  
等等。。。 I@N/Y{y#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zLr:zfl  
q) 5s'(  
template < typename Func > CA|W4f}  
struct func_return &gV9h>Kc#  
  { M Ir[_  
template < typename T > }:?_/$};  
  struct result_1 FFwu$S6e  
  { BpFX e7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @pvQci  
} ; %j0c|u  
#?M[Q:  
template < typename T1, typename T2 > t:.X=/02  
  struct result_2 3 P\4K  
  {  CU\r I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sWA-_4  
} ; 1(aib^!B  
} ; N^`S'FVA  
R,!a X"]|  
=AK6^v&on  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &xj,.;  
z5^Se!`5  
template < typename Func, typename aPicker > jxw8jo06:  
class binder_1 S="\S  
  { B&3@b  
Func fn; t]t(/x#  
aPicker pk; eZpi+BRS6  
public : !M6Km(>  
Fvv/#V^R  
template < typename T > I*+*Wf  
  struct result_1 oXwcil  
  { g>?,,y6/w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wuqB['3  
} ; ~:="o/wo  
n?^X/R.22  
template < typename T1, typename T2 >  vO;:~  
  struct result_2 "8[Vb#=*e  
  { Ip,0C8T`Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K]U8y$^  
} ; ui*CA^ Y  
:=`N2D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =5p?4/4 J  
<~5$<L4  
template < typename T > FbPoyh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~:4Mf/Ca  
  { ]\=M$:,RZ  
  return fn(pk(t)); {bp~_`O  
} 1z8AK"8  
template < typename T1, typename T2 > @ao Hz8K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W-"FRTI4  
  { (@*#Pn|A  
  return fn(pk(t1, t2)); j98>Jr\  
} u $T'#p1  
} ; L_YY,  
'q*/P&x5  
Dmk~t="Y  
一目了然不是么? ~gbq^  
最后实现bind "j+=py`  
ld23 ^r  
u/ 74E0$S  
template < typename Func, typename aPicker > P-lE,X   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) | )R{(AK-  
  { DO=zxdTI!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T$xY]hqr  
} kKSn^q L*  
$Xo_C_:B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \C E8S+Z%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 DU[vLe|Z  
!bD`2m[Q  
十一. phoenix %xI,A'#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iu.+bX|b  
6t6#<ts  
for_each(v.begin(), v.end(), !Zf)N_k  
( ,ffH:3F  
do_ KbF,jm5  
[ d\aU rsPn  
  cout << _1 <<   " , " =C2,?6!  
] TL_8c][.4$  
.while_( -- _1), t[cZ|+^]  
cout << var( " \n " ) -J*jW N!  
) ul3._Q   
); x k5Z&z  
CVBy&o"6A  
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: k@ZmI^  
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 8MPXrc,9-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9ozUg,+Z|J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vSy#[9}  
lGZ^ 8  
'|i<?]U  
template < typename Cond, typename Actor > g&V1<n\b+  
class do_while $u./%JS  
  { }@:vq8%Q  
Cond cd; ajz%3/R  
Actor act; {` Lem  
public : k:0HsN!F9  
template < typename T > bO%bMZWB!y  
  struct result_1 @9^ozgg  
  { !bG%@{WT  
  typedef int result_type; />z E$)'M  
} ; a:tCdnK/  
7a}vb@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LHb(T` .=  
-HU5E>xG  
template < typename T > Pp[?E.]P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v(/T<^{cuk  
  { 0x\bDWZ_  
  do gUB%6vG\I  
    { -&* 4~  
  act(t); SablF2doa  
  } q8{) 27f,  
  while (cd(t)); C-abc+/  
  return   0 ; gzthM8A  
} $5`P~Q'U  
} ; ("k.5$  
@exeHcW61  
gZe(aGh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9a5x~Z:'  
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。 j ,' $i[F'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6WQT,@ ?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c3&;Y0SD  
下面就是产生这个functor的类: E}d@0C:  
{re<S<j&  
lV-b   
template < typename Actor > `r:n[N=Y&  
class do_while_actor  3%G>TB  
  { 0m^(|=N-  
Actor act; ) )q4Rh  
public : 8(e uWS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c|%.B2  
 s=&&gC1  
template < typename Cond > Pvq74?an`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5 #)5Z8`X  
} ; 6.| {l8%r  
:O}=$[  
]E\o<"#t/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ao]Dm#HiO  
最后,是那个do_ ua%$r[  
SM2QF  
P\B ]><!ep  
class do_while_invoker #MbkU])  
  { RG9YA&1ce  
public : ykv,>nSXLL  
template < typename Actor > k[0Gz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $ \j/s:Y  
  { G'oMZb ({=  
  return do_while_actor < Actor > (act); x roo_  
} `;yfSoY  
} do_; ;N4A9/)  
Wp" +\{@)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z6eM~$Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N,9W18 @  
最后来说说怎么处理break和continue "NY[&S  
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。 59;p|  
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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