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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U if61)+!i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 61}hB>TT:  
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, hV6=-QL*B  
u3XQ<N{Gj  
faJ>,^V#  
N!hS`<}  
  class filler G;CB%qXI  
  { F]"Hs>  
public : lbg^ 2|o~~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V.8pxD5 s  
} ; mn;Wqb/  
&\_cU?0d  
?7:?OX  
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: 8pQ:B/3=  
i H^Gv*  
+mqz)-x  
^^{gn3xJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,svj(HP$  
ZGHh!Ds;  
NL-<K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !]v&/  
NxyrP**j  
\XUG-\$p  
~_YU%y  
二. 战前分析 5Tt%<#4  
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。 o3oAk10  
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 YV 5kzq  
ZvS|a~jO  
]mW)T0_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F|seBBu  
  /* --------------------------------------------- */ &d8z`amP  
vector < int *> vp( 10 ); =`oQcIkz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,PyA$Z  
/* --------------------------------------------- */ \EC=#E(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pSLv1d"9{  
/* --------------------------------------------- */ D#~S< >u@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <g^!xX<r?  
  /* --------------------------------------------- */ tUp'cG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]DaC??%w  
/* --------------------------------------------- */ Y8fahQ#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >cEB ,@~  
D}| 30s?u1  
q[}[w!to  
2EdKxw3$]  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^6Std x_  
1._1, _2是什么? *Y@)t* -a  
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。 +-|D$@8S  
2._1 = 1是在做什么? \40d?N#D  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M]Y72K^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6}RRrYL7I  
8#S}.|"?F  
jC)lWD  
三. 动工 xTJ-v/t3<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \"r*wae  
y+C.2 ca  
8w[nY.#T  
xGzp}   
template < typename T > N9M''H *VS  
class assignment #0+`dI_5/  
  { PUdJ>U  
T value; NB z3j  
public : P0En&g+~  
assignment( const T & v) : value(v) {} x*9CK8o=  
template < typename T2 > dX58nJ4u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AxN.k  
} ; ;I#S m;  
x 7;Zwd  
y,*>+xk,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _uR-Z_z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~[CtsCiQ  
{\?zqIM  
#()u=)  
g]z[!&%Ahs  
  class holder iZVMDJ?(Z]  
  { B~/LAD_  
public : _V9 O,"DDc  
template < typename T > tkG0xRH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bs%lMa.o  
  { q]\bJV^/U  
  return assignment < T > (t); 2g6G\F  
} fCMH<}w  
} ; .=VtMi$n  
6PS #Zydb  
Ua@rp3fr  
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: o@o6<OP^  
myVV5#{  
  static holder _1; 9Q#eu~R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6!,Am^uXM  
JYbE(&l%de  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5PJB<M_m:  
而不用手动写一个函数对象。 7H-,:8  
P~)ndaQ  
<&?gpRK   
Y}bJN%M  
四. 问题分析 `>1"v9eF  
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。 idC4yH42  
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。 2 NgEzY 5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LWB"}#vt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G36}4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U#O 6l-xe]  
(;V=A4F-D  
五. 问题1:一致性 *ay>MlcV2=  
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?| ?,J N?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Dj<]eG]  
iI[Z|"a21  
struct holder gzK"'4`  
  { *nB fF{y  
  // m[7i<'+S  
  template < typename T > H<M ggs-  
T &   operator ()( const T & r) const ]U]22I'+$2  
  { C*}TY)8  
  return (T & )r; NX$S^Z\QI  
} ?I`BbT}  
} ; O?8^I<  
{(7D=\eU  
这样的话assignment也必须相应改动: uv++Kj!  
3dnL\AqC  
template < typename Left, typename Right > g& y R-  
class assignment c3gy{:lb  
  { M-!eL<  
Left l; aW8Bx\q  
Right r; 7-M$c7S  
public : Vrf+ ~KO7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gY], (*v  
template < typename T2 > B)F2SK<@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +w-UK[p  
} ; 8c m,G  
ZhKYoPIq  
同时,holder的operator=也需要改动: Ns-cT'1-  
G .~Psw#  
template < typename T > *f~X wy"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /;M0tP  
  { GNXQD}L?b?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TxhTK5#f  
} //G5lW/*  
jfyV9)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 zh$[UdY6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q/,W'lQ\;  
MOJ-q3H^W  
return l(rhs) = r; 6&=xu|M<x=  
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。 ]@op  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (9h{7<wD`  
fW Vd[zuD4  
template < typename Tp > G?)vqmJ%  
class constant_t YF=@nR$_~j  
  { v7O&9a;  
  const Tp t; W'\{8&:!  
public : "Hmo`EB0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OHzI!,2]  
template < typename T > ,TD@s$2x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XF1x*zc  
  { byM/LE7)  
  return t; $4`RJ{ZJw]  
} w \pD'1e  
} ; [3s,U4a  
rMqWXGl`(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 " *xQN "F  
下面就可以修改holder的operator=了 / sENoQR  
wobTT1!|  
template < typename T > 9rX[z :  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z3b8  
  { }io9Hk>|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "4LYqDe  
} xtKWh`[&  
vBd^=O  
同时也要修改assignment的operator() TuphCu+Oh  
4YkH;!M>ji  
template < typename T2 > {4&G\2<^^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @B$ Y`eK\  
现在代码看起来就很一致了。 E7+ y W  
8 vB~1tl;  
六. 问题2:链式操作 Wx"bW ICc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b/oJ[Vf  
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。 p"/1Kwqx  
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。 'DlY8rEGP  
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。 (F_Wys=6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E9 {Gaa/{  
6q?C"\_  
template < typename T > no+{9Uf  
struct result_1 %;9f$:U  
  { !z X`M1J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /ocdAW`0  
} ; +Ij>\;vM"  
XU.ZYYZ=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 38 Lc|w  
Zb`}/%\7  
template < typename T > w :Fes  
struct   ref qt+vmi+~  
  { ?3Wh. %n  
typedef T & reference; b&p*IyJR  
} ; ?s(%3_h  
template < typename T > UNq!|  
struct   ref < T &> 4xU[oaa  
  { ~f 2H@#  
typedef T & reference; !1!;}uzt  
} ; \uQB%yMoz  
A[v]^pv'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lRnst-inlI  
Uf{cUY,j_  
template < typename T > QvK/31*QG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V{;Mh u`+  
  { |~k=:sSz{  
  return l(t) = r(t); [zIX&fPk$  
} \?h +  
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。 ~m y\{q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !Pt|Hk dr  
}S3m wp<Y  
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 yInW?3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ' A= x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &fq-U5zH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 { dwm>a  
最后的布局是: 5NbI Vz  
                Add ):jK sP ,  
              /   \ /K<Xr[z~y  
            Divide   5 3zY"9KUN  
            /   \ ?s#DD,  
          _1     3 "P.7FD  
似乎一切都解决了?不。 {w}PV5<  
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。 q .nsGbl  
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。 [3;J,P=&  
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: Lo @mQ  
ZU7e1VaZM  
template < typename Right > $ w:QJ~,s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "m0>u,HmI  
Right & rt) const S *?'y  
  { aePhtQF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %JBp~"  
} 3\|e8(bc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }k7@ X  
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。 yPn5l/pDDr  
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。 ]plg@  
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。 x "]%q^x  
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。 6cVaO@/(  
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? {HNGohZt  
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: ["Ep.7=SU  
6GMQgTY^  
template < class Action > CspY+%3$  
class picker : public Action V /$qD  
  { 8V`r*:\  
public : oat*ORL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'g^;_=^G  
  // all the operator overloaded 9 Bz ~3  
} ; BQ,]]}e43z  
p82&X+v/p  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 X3".  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zv||&Hi  
.Gh-T{\V'  
template < typename Right > thOQcOf0$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %A`f>v.7 c  
  { f8L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [{ K$sd  
} F=Z|Ji#  
?Q="w5OOD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8<Asg2]6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -uqJ~gD  
Hwklk9U  
template < typename T >   struct picker_maker [IF3 ,C  
  { '{QbjG%<P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4Wk/^*?  
} ; #q9jFW8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zPWG^  
  { >1T=Aw2Z.  
typedef picker < T > result; C]K@SN$   
} ; 2TmQaDu%b  
{jcrTjmxe  
下面总的结构就有了: [mJc c  
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。 aN}yS=(Ff  
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。 4 (& W>E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lE`hC#m  
至此链式操作完美实现。 R"];`F(#  
gsGwf[XdJ  
H5S>|"`e`e  
七. 问题3 Q*ZqY  
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。 Z9cch- u~  
@ T'!;)  
template < typename T1, typename T2 > Dh BUMDoB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .8uJ%'$)  
  { qS*qHT(u19  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9(QY~F  
} \'&:6\-fw  
R#`hT  
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: q%bNT  
L:IaJ?+?  
template < typename T1, typename T2 > fJn;|'H!  
struct result_2 ;3h[=hyS  
  { OvX z+C,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z+' 7c|a  
} ; BR8z%R  
.<gA a"  
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? NYM$0v`0YK  
这个差事就留给了holder自己。 <oS2a/Nd  
    K8XXO"  
5O#CdN-S  
template < int Order > |#^u%#'[2  
class holder; RvZi%)  
template <> 6c^2Nl8e  
class holder < 1 > ZtlF]k:MV  
  { dz5a! e [  
public : pR4{}=g,  
template < typename T > ) 2wof(  
  struct result_1 [(B A:x1  
  { ib/B!?/  
  typedef T & result; -A(] ",*J  
} ; "(F>?pq  
template < typename T1, typename T2 > Q%o ]&Hdn  
  struct result_2 Vz1ro  
  { sOa`Tk  
  typedef T1 & result; #.$p7]  
} ; 36,qh.LKn  
template < typename T > "G)-:!H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IxAKIa[HY  
  { 1 y$Bz?4  
  return (T & )r; Vl5}m  
} y&-wb'==p  
template < typename T1, typename T2 > *LOpbf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .t.H(Q9  
  { ;hA>?o_i(  
  return (T1 & )r1; ^*#5iT8/  
} T3u%V_  
} ; cF_ Y}C  
EjV,&7o)  
template <> K{B[(](  
class holder < 2 > P#\L6EO.  
  { i=OPl  
public : dy-m9fc6%  
template < typename T > rbS67--]  
  struct result_1 v T2YX5k&,  
  { }i!hzkK#  
  typedef T & result; U=\ZeYK.  
} ; ><}FyK4C  
template < typename T1, typename T2 > ZE.nB- H  
  struct result_2 JaoRkl?F  
  { 1q0DOf]!T  
  typedef T2 & result; @G+Hrd6  
} ; [wWip1OR  
template < typename T > N%v}$58Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v!27q*;8H  
  { 8ME_O~,N  
  return (T & )r; 4G"T{A`O  
} -lV]((I&  
template < typename T1, typename T2 > >&6pBtC_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [tGAo/  
  { D^yZ!}Kl  
  return (T2 & )r2; DygMavA.  
} _W'>?e0i  
} ; CMB:%  
`% k9@k .  
6*8"?S'  
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> >。 J@PwN^`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~CIA6&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hNgbHzW  
/6jt 5N&,  
return l(i, j) = r(i, j); S 1sNVW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8,=N~(pd`  
Pz7{dQqjk#  
  return ( int & )i; };6[Byf  
  return ( int & )j; nAPSs]D  
最后执行i = j; {G&*\5W  
可见,参数被正确的选择了。 $"1Unu&P  
Aw9se"d  
z )s{>^D  
W+36"?*k3  
Q]]}8l2  
八. 中期总结 <@6K(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T;K@3]FbX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E/2kX3}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O32p8AxEz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'Vq <;.A  
^ZV1Ev8T6  
(7^5jo[D  
1"? 3l`i  
Sm(X/P=z  
)'3(=F$+l  
九. 简化 ATl.Qku@  
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。 oE \Cwd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nJ'FH['  
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: #=C!Xx&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^kJ(bBY  
  +-*/&|^等 ^0vK >  
2. 返回引用。 j3 ,6U jlU  
  =,各种复合赋值等 tkX7yg>`  
3. 返回固定类型。 Y5?*=eM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) is}6cR  
4. 原样返回。 l)tK/1 W  
  operator, UJ0fYTeuI  
5. 返回解引用的类型。 reseu*5  
  operator*(单目) Dx`-Kg_p  
6. 返回地址。 le60b@2G0  
  operator&(单目) >xrO W`p ]  
7. 下表访问返回类型。 ?.Mw  
  operator[] f$#--*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2..b/  
  operator<<和operator>> zURxXo/\V  
_~~:@fy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q"BM*:W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V&nTf100  
kS_oj  
template < typename Left > r:pS[f|4\  
struct value_return n^vL9n_N  
  { N zrHWVD  
template < typename T > B-'oB>|  
  struct result_1 |NuX9!S  
  { 6&,n\EXF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1^&qlnqH  
} ; U`YPzZp_  
7G6XK   
template < typename T1, typename T2 > t!}QG"ma  
  struct result_2 yTt,/+I%gJ  
  { f3_-{<FZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %C8p!)Hu  
} ; Y]>!uwn  
} ; U|tUX)9O  
p@B/S(Xi  
hG1\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b!(ew`Y;  
]rwHr;.  
下面我们来剥离functor中的operator() Vo1,{"k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]oOSL=~c  
FKYPkFB  
return l(t) op r(t) qW~Z#Si  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >WYiOXYv  
return op l(t) 6t zUp/O  
return op l(t1, t2) 8bf_W3  
return l(t) op qDSZ:36  
return l(t1, t2) op 5(9SIj^O  
return l(t)[r(t)] 8{0=tOXx{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FYwMmb ~3  
 Tt;h?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: l]g /rs  
单目: return f(l(t), r(t)); \\ZR~f!<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6_UCRo5h%  
双目: return f(l(t)); @*Y"[\"$  
return f(l(t1, t2)); 7(8i~}  
下面就是f的实现,以operator/为例 :?uUh  
$] ])FM"b  
struct meta_divide =w&bS,a"y  
  { RSv?imi=  
template < typename T1, typename T2 > u92);1R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IKz3IR eu  
  { : Xe,=M(l~  
  return t1 / t2; \,n|V3#G  
} `(- nSQ  
} ; Np2I*l6W  
,Yp+&&p.  
这个工作可以让宏来做: 8m prK`p  
&*Sgyk o`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;+ -@AYl  
template < typename T1, typename T2 > \ Fx@ovI- 5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B|\JGnNQ  
以后可以直接用 m8jQ~OS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]VKM3[   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 tfKf*Um  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LqYP0%7  
wOMrUWB0  
x]6-r`O7r  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |\}&mBR  
w"PnN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f6of8BOg  
class unary_op : public Rettype b(E}W2-t  
  { ^uWPbW&/q  
    Left l; %#_"I e  
public : Pv#Oea?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s'7PHP)LOJ  
xM+_rU M|h  
template < typename T > {/)q=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,H)v+lI  
      { k^H&IS!  
      return FuncType::execute(l(t)); '3i,^g0?t0  
    } ]2_b_ok  
_ww>u""B~  
    template < typename T1, typename T2 > m}-*B1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (yJY/|  
      { U}yq*$N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e7_.Xr~[  
    } u# TNW.  
} ; '9ki~jtf=  
a<NZC  
[ pe{,lp  
同样还可以申明一个binary_op K]{x0A  
@%^JB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #NyfE|MKBC  
class binary_op : public Rettype DXa!"ZU  
  { x]Pp|rHj  
    Left l; > eC>sTPQ{  
Right r; \PzJ66DL!  
public : *HONA>u   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UR|Au'iu  
{}n]\zO %  
template < typename T > 3>'TYXs-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W?:e4:Q  
      { /&i6vWMhP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =#Z+WD-E  
    } gX%"Ki7.  
6(1S_b=a  
    template < typename T1, typename T2 > ?Tlt(%f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QM) ob  
      { u*S-Pji,x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /'l"Us},^!  
    } T Ob(  
} ; v[2N-  
'8"nXuL-  
eY V Jk7  
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 YlhyZ&a,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zl3GWj|?\7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e~ZxDAd  
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。 T!jMh-8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <\'aUfF v  
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。。。 1\X_B`xwD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 . #FJM2Xk  
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) Y2TXWl,Jk  
下面是修改过的unary_op | 9 <+!t\  
1KadT7<0}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @$|8zPs  
class unary_op "(YfvO+  
  { 8Q(A1U  
Left l; :\]qB&  
  u_=^Bd   
public : _u9bZ'  
rU |%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3^,p$D<T:,  
=x@v{cP  
template < typename T > m7|S'{+!  
  struct result_1 +Ym#!"  
  { E*vh<C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rNoCmNm  
} ; ?dy t!>C  
4[ *G  
template < typename T1, typename T2 > 9 >"}||))  
  struct result_2 )eVn1U2*z.  
  { M#.dF{ %%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ms=N+e$n  
} ; $YiG0GK<"  
)agrx76]3w  
template < typename T1, typename T2 > Vz]yJ:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r`Bm" xI  
  { (-Qr.t_B`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rr0]~2R  
} O& 1z-  
w&>*4=^a  
template < typename T > #OwxxUeZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4jw q$G  
  { _/NPXDL  
  return OpClass::execute(lt(t)); c{3P|O&.  
} U.Fs9F4M#  
F*J bTEOn  
} ; jGUegeq  
}p>l,HD  
s[;1?+EI  
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 "9IR|  
好啦,现在才真正完美了。 X2mZ~RB(p  
现在在picker里面就可以这么添加了: pD]2.O  
)S9}uOG#  
template < typename Right > 4xF}rm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cp&1yB   
  { ge]Z5E(1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tP89gN^PA|  
} #G\Ae:O  
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。 a/n~#5-  
(\%J0kR3[  
}vd72P B  
pQoZDD@B$  
RREl($$p  
十. bind `-g$ 0lm7  
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。 ? CU;  
先来分析一下一段例子 R(s[JH(&  
W/.n R[!  
I2gSgv%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J4Ca0Ag  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m A('MS2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 blUS6"kV}  
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。 |\RN%w7E8  
我们来写个简单的。 XO5E-Nh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \Rw^&;\1  
对于函数对象类的版本: \j4!dOGZ  
d*$x|B|V  
template < typename Func > @QDUz>_y  
struct functor_trait SC--jhDZ  
  { >#y1(\e  
typedef typename Func::result_type result_type; C'PHbo:  
} ; lNMJcl3  
对于无参数函数的版本: 2RdpVNx\y  
tILnD1q  
template < typename Ret > Ym#io]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OKA6S*  
  { I5E5,{  
typedef Ret result_type; :4)lmIu  
} ; ; hU9_e  
对于单参数函数的版本: CoV @{Pi  
cqp^**s  
template < typename Ret, typename V1 > 9t7 e~&R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?lm<)y?I7+  
  {  CVZ 4:p  
typedef Ret result_type; X;v{,P=J  
} ; 4M;S&LA  
对于双参数函数的版本: Pr,C)uch  
_MTvNs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q)PSHr=Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yMOYTN@]  
  { bd3>IWihp  
typedef Ret result_type; #fF D|q  
} ; qnzNJ_ `R  
等等。。。 Q'[~$~&`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?sxf_0*  
I#xhmsF  
template < typename Func > GYonb) F  
struct func_return Xy9'JVV6  
  { 7'5/T]Z  
template < typename T > d;a"rq@a)  
  struct result_1 7o-}86x#  
  { J?Rp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V/ZWyYxjLi  
} ; @^`5;JiUk  
iHWt;]  
template < typename T1, typename T2 > akQb%Wq  
  struct result_2 V3_qqz}`r  
  { oTA'=<W?D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lEpPi@2PK  
} ; nZ`=Up p)  
} ; z.W1Za  
7KtgR=-Lb  
4-\4G"4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /sVmQqVY  
K,*IfHi6[  
template < typename Func, typename aPicker > k,y#|bf,Y  
class binder_1 ">s0B5F7  
  { K4^B~0~  
Func fn; ?hW(5]p|  
aPicker pk; '=IuwCB|;  
public : G+iJS!=  
:wJ!rn,4  
template < typename T > )sapUnqrlR  
  struct result_1 s_,&"->  
  { <zu)=W'R]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4W+nS v  
} ; 9a.[>4}  
<7X+-%yb;  
template < typename T1, typename T2 > Rh7=,=u  
  struct result_2 t aOsC! Bp  
  { c{f1_qXN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &l~=c2  
} ; =`%%*  
{XYf"ONi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $Vm J[EF1  
3K_!:[  
template < typename T > W/;qMP1"-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M~!LjJg;  
  { D%.<} vG  
  return fn(pk(t)); 5{6ebq55"  
} nzu 3BVv  
template < typename T1, typename T2 > H %PIE1_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q_a%$a.rV  
  { Y'%_--  
  return fn(pk(t1, t2)); ^F1zkIE  
} mH3{<^Z6  
} ; z9KsSlS ^  
dkbKnY&  
F[OBPPQ3  
一目了然不是么? i@d@~M7/  
最后实现bind hO:X\:G  
e3>k"  
YuDNm}r[  
template < typename Func, typename aPicker > ts0K"xmY\c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RbNRBK!{  
  { v6?<)M%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8%#uZG\}  
} 1vxh3KS.  
L9U<E $%#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _'oy C(:}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Wkv **X}  
Afa{f}st  
十一. phoenix JXnPKAN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c5rQkDW  
IA;KEGJ  
for_each(v.begin(), v.end(), mwTn}h3N  
( egi?Qg  
do_ G8?<(.pi@  
[ W.,J'  
  cout << _1 <<   " , " efP2 C\  
] am05>c9  
.while_( -- _1), `\P:rn95;  
cout << var( " \n " ) Y<.F/iaH  
) +=@Z5eu  
); `ionMTZY  
?-'Q-\j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: tg5jS]O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \>/:@4oK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V2]S{!p}k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "WYcw\@U  
AjANuyUaP  
^NLKX5Q  
template < typename Cond, typename Actor > x{*!"a>  
class do_while S8vmXlD  
  { C12 7he  
Cond cd; l7J_s?!j  
Actor act; p N]Hp"v  
public : )x|BY>  
template < typename T > cmN0ya  
  struct result_1 L{fP_DIa  
  { UmgLH Cz  
  typedef int result_type; gkk< -j'  
} ; Dfhs@ z  
OEwfNZQ-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'H cDl@E  
5!ReW39c ;  
template < typename T > /?XfVhA:A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =OZ_\vO  
  { C${TC+z  
  do G[>-@9_b  
    { /l$noaskX  
  act(t); Ju9v n44  
  } ^:)&KV8D|  
  while (cd(t)); My`%gP~%g  
  return   0 ; P/PS(`  
} (&nl}_`7?,  
} ; S~Hj. d4/  
$^0YK|F  
Csc2yI%3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1aT$07G0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 d|NNIf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d<3"$%C  
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。 gwYd4  
下面就是产生这个functor的类: ^ KjqS\<  
X*yl% V  
z0W+4meoH  
template < typename Actor > 4 z`5W,  
class do_while_actor XbOL/6V ^[  
  { |}|;OG  
Actor act; vZDQ@\HrC  
public : 4QVd{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M1M]]fT0ME  
-)I_+N  
template < typename Cond > ,/ : )FV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zXCIn  
} ; tj&A@\/  
=% JDo  
)yK!qu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I^|bQ3sor  
最后,是那个do_ 09?<K)_G  
;i#gk%- 2  
^,5.vfES  
class do_while_invoker ^9RBG#ud  
  { g0U ?s  
public : z} \9/`  
template < typename Actor > rN~`4mZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const By_Ui6:D  
  { Mww]l[1'EL  
  return do_while_actor < Actor > (act); .0|J+D  
} W*m[t&;  
} do_; tVcs r  
mN*P 2 *  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vwqfn4sx?i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >?'FH +2K  
最后来说说怎么处理break和continue ;~bn@T-  
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。 )pLq^j  
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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