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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda exiCy 1[+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aW$sd)  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, K=;z&E=<c  
a-MDZT<xA+  
5)wz`OS  
razVO]]E  
  class filler ?dl7!I@<E<  
  { iN %kF'&9  
public : ~gNa<tg"1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )V*Z|,#no  
} ; ULIbVy7Y  
frWw-<HoI  
<T>C}DGw  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7H:1c=U  
I0h/x5  
XkHO=  
oP$NTy[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X2 c<.  
9fp1*d  
[[}KCND  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Du k v[/60  
$z"3_4a  
vrXUS9i.  
%G1kkcdH<  
二. 战前分析 B<SuNbR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _Y4%Fv>@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >V2Tr$m j  
+/'3=!oyd  
U iqHUrx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oyZ}JTl( Q  
  /* --------------------------------------------- */ <5?.s< y$"  
vector < int *> vp( 10 ); FX`SaY>D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h|$.`$  
/* --------------------------------------------- */ Kr3L~4>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YDE;mIW  
/* --------------------------------------------- */ M. O3QKU4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IGeXj%e  
  /* --------------------------------------------- */ (, Il>cR4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .uG|Vq1v  
/* --------------------------------------------- */ 494"-F6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d[;Sn:B  
w[~O@:`]<o  
J+r\EN^9  
3qR%Mf'  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;HtHN K(o  
1._1, _2是什么? jc) [5i0  
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。 DF|(CQs9  
2._1 = 1是在做什么? -.~Dhk  
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。 x9)^0Hbo  
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。 $-H#M] Gq  
vY&[=2=  
78&jaw*1A  
三. 动工 {s&6C-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~1jSz-s  
JE9SPFQx9M  
{hr>m,O%  
Hy`Ee7>  
template < typename T >  u;R<  
class assignment 0l=g$G \%  
  { p0U4#dD6  
T value; ^vPM\qP#g  
public : 9(g?{6v|  
assignment( const T & v) : value(v) {} I]t ",s/j  
template < typename T2 > uH7 $/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T2|dFKeWG  
} ; 6K501!70g6  
;WxE0Q:!~  
x8 YuX*/I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'o;>6u<u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V+myGsr`  
ejP273*ah  
4n_f7'GZg  
mcvd/  
  class holder 7~n<%q/6  
  { VX0q!Q  
public : ^EY^.?Mg  
template < typename T > p2s*'dab7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N]f"+  
  { N=R|s$,Oy9  
  return assignment < T > (t); fgcI55&jV{  
} <pJeiMo  
} ; }{/3yXk[G  
YBb%D  
@k~'b  
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: uf4C+ci  
?hu}wl)  
  static holder _1; s @\UZ C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0h^&`H:  
'}3@D$YiM%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 's#"~<L^e  
而不用手动写一个函数对象。 y^pzqv  
y qDE|DIez  
&!7{2E\7C  
Kgh@.Ir  
四. 问题分析 zSt6q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M{M>$pt   
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。 !@j5yYf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w$%d"Jm#X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g*]Gc%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }Jfi"L  
Ch;C\H:X  
五. 问题1:一致性 P(B:tg  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| KtH-QQDluj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n HiE$Y  
$}kT )+K  
struct holder rik-C7  
  {  zE$KU$  
  // VE3,k'^v  
  template < typename T > :rr;9nMR[  
T &   operator ()( const T & r) const )"SP >2}  
  { _4H 9rPhf  
  return (T & )r; Reci:T(_  
} cZ>h[XX[  
} ; o9&&u1`M/  
hes$LH  
这样的话assignment也必须相应改动: ^=kUNyY  
qRy<W  
template < typename Left, typename Right > T#&tf^;  
class assignment gG5@ KD6k  
  { ~:8}Bz2!5  
Left l; s az<NT  
Right r; Tp7*T8  
public : 3@xn<eu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [wKnJu  
template < typename T2 > kC~\D?8E=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zl~`>  
} ; 6R_G{AWLL  
H#yBWvj*H  
同时,holder的operator=也需要改动: v(PwE B]  
dG5p`N %  
template < typename T > ^B)iBf Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .8[Uk^q  
  { /q.iUwSK>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E=PmOw7b  
} -1^dOG6*  
!=sM `(=~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YXe L7W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g~,"C8-H  
)q xZHV  
return l(rhs) = r; i n}N[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q#+y}pOLP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _; 7{1n  
#9=as Y  
template < typename Tp > Z.:g8Xl-6  
class constant_t mR JX,  
  { RE*;_DF  
  const Tp t; |"7F`M96I  
public : 6[cC1a3r:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vd0;33$L  
template < typename T > ,LD[R1TU8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3 *0/<1f1!  
  { c& &^D o  
  return t; frsqnvm;+  
} mBb;:-5  
} ; Yfro^}f  
Q:U^):~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^P)W/2  
下面就可以修改holder的operator=了 j^ y9+W_b  
a g=,oYn  
template < typename T > G.ag$KF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0[ (Z48  
  { (7v]bqfw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AHa%?wb  
} lt:xN?--A?  
}ZPO^4H;-  
同时也要修改assignment的operator() HfQZRDH  
/HlLfW  
template < typename T2 > &356   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?_hKhn%K9  
现在代码看起来就很一致了。 )83UF r4kP  
heLWVI[so  
六. 问题2:链式操作 bLSZZfq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w4 R!aWLd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 dS+/G9X^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =1/d>kke  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6.uyY@Yx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ? zFeP6C  
"t[9EbFL  
template < typename T > >gQJ6q  
struct result_1 }@+3QHwYU  
  { N*vBu `  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '{e9Vh<x  
} ; pb>TUKvT&  
6oh\#v3zV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :K-05$K  
U/9i'D[|{  
template < typename T > "4`i]vy8  
struct   ref 5" 5tY  
  { %3"xn!'vf  
typedef T & reference; k PuY[~i%  
} ; \w;d4r8x  
template < typename T > ;F)j,Ywi)H  
struct   ref < T &> QJeL&mf  
  { '>8IOC  
typedef T & reference; _zuaImJ0o  
} ; 8XS_I{}?  
HUP~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p,(gv])ie  
Nft~UggK  
template < typename T > G=1&:nW'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >M2~BDZ  
  { {Kbb4%P+h  
  return l(t) = r(t); @y"/hh_?  
} F_<n8U:Y  
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。 ! 06 !`LT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z$a5vu*pg  
$oPx2sb  
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 //x^[fkNq)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z}b25)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g?TPRr~$9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MXVQ90  
最后的布局是: pZVT:qFF  
                Add ][gr(-68  
              /   \ v--Qbu  
            Divide   5 WNO|ziy  
            /   \ 2r zOh},RS  
          _1     3 vS@;D7ep  
似乎一切都解决了?不。 PG51+#  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9)y7K%b0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 -VC k k  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -l:4I6-hi  
_S$ SL%;\  
template < typename Right > /-{C,+cB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FV 0x/)<z  
Right & rt) const 9a$\l2  
  { sxP1. = W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vO?\u`vY  
} }|KNw*h $  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @zQ.d{  
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。 x>C_O\  
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。 g-4m.;  
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。 yA+ NRWWj  
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。 b6]MJ0do  
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? 3dl#:Si  
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: ?3duW$`  
k}0Y&cT!rU  
template < class Action > l?f%2:}m  
class picker : public Action XCN^>ToD  
  { [. rULQl  
public : 6d# 7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =ws iC'  
  // all the operator overloaded Zy J-}[z  
} ; _l,_NV&T  
dcn/|"jr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ifx EM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t.s;dlx[@  
qV7F=1k]  
template < typename Right > Vf V|fuW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  cFV)zFu  
  { ;Xr|['\'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u&E$(  
} :j<ij]rsI  
Ic<J]+Xq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D#.N)@\  
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。 |/YwMBi  
iXgy/>qgT  
template < typename T >   struct picker_maker e`7dRnx&0  
  { *WQl#JAr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~MpcVI_K  
} ; ?=FRn pU?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r@30y/C  
  { a,/wqX  
typedef picker < T > result; U+4W9zhwo  
} ; 3}F{a8iIm  
C/JFb zVx  
下面总的结构就有了: ^e~m`R2fHh  
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。 b}-/~l-:  
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。 r8wip\[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 # o;\5MOE%  
至此链式操作完美实现。 (fTi1 I!  
)q8!:Z  
OL2 b  
七. 问题3 N E/_  
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。 ,zP.ch0K  
{0~xv@ U  
template < typename T1, typename T2 > m"|AD/2;(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o3ZqPk]al  
  { e.>>al  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,|7!/]0&  
} gm1 7VrC  
N t-8[J  
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: !l7D1i~  
-*nd5(lY&  
template < typename T1, typename T2 > HX`>" ?{  
struct result_2 z0F'zN 3J  
  { vNn$dc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dBeZx1Dy  
} ; aGx[?}=  
}rKKIF^f\S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .B?J@,  
这个差事就留给了holder自己。 ~USU\dni  
    qrLE1b 1$  
SO#R5Mu2N  
template < int Order > F8* zG 4/&  
class holder; 5;:964Et  
template <> G,-x+e"  
class holder < 1 > 66Tx>c"H  
  { cg| C S?  
public : qN@-H6D1=  
template < typename T > _yu_Ev}R  
  struct result_1 Mv1V Vk  
  { 1=^edQ+   
  typedef T & result; BIn7<.&  
} ; ;XDGlv%  
template < typename T1, typename T2 > OGGuVY  
  struct result_2 7.!`c-8 u  
  { fEYo<@5c]  
  typedef T1 & result; |K11Woii  
} ; Y)](jU%o  
template < typename T > =K`]$Og}8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FJC}xEMcN  
  { ?,AWXiif  
  return (T & )r; SQhw |QdG  
} WvVf+| Km  
template < typename T1, typename T2 > Eq82?+9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B.ar!*X  
  { "l7))>lL  
  return (T1 & )r1; dp=#|!jc  
} +}Q@{@5w  
} ; ]ff5MY 36  
,Srj38p  
template <> +=JJ=F)  
class holder < 2 > cpJ(77e  
  { sR*.i?lN  
public : w"/RI#7.  
template < typename T > 24 L =v  
  struct result_1 kfQi}D'a  
  { x4e8;A(y  
  typedef T & result; 4)OM58e}  
} ; iO2%$Jw9\  
template < typename T1, typename T2 > /t;Kn m  
  struct result_2 >"%}x{|  
  { BSc5@;  
  typedef T2 & result; 8^U+P%  
} ; YgCSzW&(  
template < typename T > cd-; ?/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n1;y"`gHk  
  { &LM ^,xx}  
  return (T & )r; r_EuLFMA  
} \NTNB9>CO  
template < typename T1, typename T2 > l99{eD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !tckE\ h#N  
  { U|YIu!^  
  return (T2 & )r2; Tu9[byfrI  
} lRr={ >s  
} ; YLAGTH0.]  
r!WXD9#  
etD8S KD  
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> >。 r_?il]l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f83Tl~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0X: :<N@  
hrZ=8SrW  
return l(i, j) = r(i, j); se,0Rvkt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7$/%c{o  
idLCq^jnJ  
  return ( int & )i; *5Aq\g,n  
  return ( int & )j; /GDGE }  
最后执行i = j;  ET:B"  
可见,参数被正确的选择了。 !ZC0n`  
t w?\bB  
")?NCun>  
A"W}l)+X  
"JBTsQDj!  
八. 中期总结 s"g"wh',  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0s+pcqOd^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )?D w)s5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 & ~*qTojj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Btu=MUS  
d%C :%d  
Ad'b{C%  
RbA.%~jjx*  
/N?vVp  
v<SCh)[-p  
九. 简化  d(>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )?qH#>mD6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {;[W'Lc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: yccF#zU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \Tii S  
  +-*/&|^等 4Bc<  
2. 返回引用。 Xj+oV  
  =,各种复合赋值等 WUesTA>  
3. 返回固定类型。 f:6%DT~a&C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F>!gwmn~  
4. 原样返回。 o 2Okc><z  
  operator, <xpHlLc  
5. 返回解引用的类型。 .)Af&+KT  
  operator*(单目) g-cC&)0Q  
6. 返回地址。 *k%3J9=-1  
  operator&(单目) }M+2 ,#l  
7. 下表访问返回类型。 !?%'Fy6t  
  operator[] C6P(86?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |4tnG&=  
  operator<<和operator>> LG6k KG  
g3"eEg5NY  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 n;+e(ob;;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XnCrxj  
Js( "H  
template < typename Left > ;?`l1:C5)  
struct value_return ?5yj</W  
  { ,O[Maj/ch  
template < typename T > 4X^{aIlshk  
  struct result_1 _#mo6')j  
  { v7kR]HU[y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'dFhZ08 u}  
} ; P O{1u%P  
RX DPT  
template < typename T1, typename T2 > fvUD'sx  
  struct result_2 C"=^ (HU  
  { ^%<t^sE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !"e~HZmr  
} ; OYC\+ =  
} ; 4EB&Zmg[K  
FID4@--  
O{F)|<L(G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7:>VH>?D  
-Ze{d$  
下面我们来剥离functor中的operator() !;1$1xWK  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  iNxuQ7~  
6QC=:_M;  
return l(t) op r(t) 7KzMa%=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3>I   
return op l(t) 8iDg2_l`G  
return op l(t1, t2) -< 0PBl  
return l(t) op Q:#Kt@W  
return l(t1, t2) op V&>\U?q:  
return l(t)[r(t)] |y*-)t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *i>?YT  
k5=VH5{S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V;V,G+0Re  
单目: return f(l(t), r(t)); OSsxO(;g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aYyUe>  
双目: return f(l(t)); },=0]tvZG#  
return f(l(t1, t2)); 5v uB87`  
下面就是f的实现,以operator/为例 qK9\oB%s7  
1p[Z`m*9  
struct meta_divide dT9ekNQB  
  { 1>!wm0;x  
template < typename T1, typename T2 > v-J9N(y"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   ps*dO  
  { Lk-%I?  
  return t1 / t2; clwJ+kku@  
} w|uO)/v  
} ; rq.S0bzH  
W"@FRWcd  
这个工作可以让宏来做: P(Fd|).j$  
RRBokj)]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +&p}iZp  
template < typename T1, typename T2 > \ TBzOz:k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }uTe(Rf  
以后可以直接用 dK=<%)N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) # XD-a  
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 d5x>kO'[l  
(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。。。) 'xC83}!k  
:gNTQZR  
]-D;t~  
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 1;4 ] HNI  
#''q :^EQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rU {E}  
class unary_op : public Rettype E|aPkq]  
  { 1M4I7 *r  
    Left l; ]757oAXl  
public : nv9kl Q@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +cw;a]o^>  
)/hb9+S  
template < typename T > =7Wr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g`skmHS89  
      { r9a?Y!(  
      return FuncType::execute(l(t)); {[&_)AW6m%  
    } c QjzI#  
Wy'H4Rg8  
    template < typename T1, typename T2 > AV0C9a/td  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1f"LAs`%  
      { ZXf^HK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +P&;cCV`S3  
    } 'e3[m  
} ; _TRO2p0  
c==` r C  
6L~tUe.G  
同样还可以申明一个binary_op gGiLw5o,  
r# }`{C;+5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9\|n2$H:  
class binary_op : public Rettype -F+dRzxH  
  { }wJDHgt]-p  
    Left l; SX{6L(  
Right r; 8qEK6-  
public : 8G>;X;W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ml|[x M8  
AU@XpaPWh  
template < typename T > 2#n4t2 p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K,>D%mJ  
      { r2EIhaGF;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E! i:h62  
    } !zw)! rV=  
31n5n  
    template < typename T1, typename T2 > S=^a''bg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S)@95pb  
      { M. Fu>Xi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rf%E+bh4  
    } ,Z7tpFC  
} ; '~^3 =[Z  
{I!sXj  
By t{3$  
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 4s!rrDN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 # !?5^O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |/?)u$U<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B}.G(-u?7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rmCrP(  
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。。。 f3 lKdXnP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iB Ld*B|#K  
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) GRanR'xG  
下面是修改过的unary_op J^@0Ff;=5^  
EV:y}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ("t; 2Mw  
class unary_op c1IK9X*  
  { wn'_;0fg  
Left l; }ug|&25D  
  {YCquoF  
public : EHT5Gf  
ndkV(#wQS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PNSZ j#  
NXv u}&H  
template < typename T > \ORNOX:  
  struct result_1 $vS`w4Y  
  { P5+FZzQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0Ts[IHpg&E  
} ; 5@$b@jTd  
M]?#]3XBNo  
template < typename T1, typename T2 > "+js7U-  
  struct result_2 -f.<s!a  
  { &#'[]V%^F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4#?Ox vH  
} ; p7Yej(B  
.[1"Med J  
template < typename T1, typename T2 > %Dg]n 4f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Nt? 4T<  
  { C:n55BE9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); af]&3(33  
} *`:zSnu  
iPMI$  
template < typename T > T jO}P\p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s4 o-*1R*`  
  { bJD2c\qoc  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6]dK,  
} 8X`Gm!)  
c <[?Z7y  
} ; @Z.s:FV[  
|IqQ%;H  
K9FtFd  
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 Vcg$H8m  
好啦,现在才真正完美了。 7E$ e1=  
现在在picker里面就可以这么添加了: !2WRxM  
~_P,z?  
template < typename Right > 7FMg6z8~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '&5A*X]d  
  { I U/HYBJH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1(`>9t02/?  
} |1G/J[E  
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。 Y@._dliM  
vLW&/YJ6  
Zqke8q  
:qi"I;=6  
D +/27#  
十. bind 9g#L"T=  
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。 )p7WU?&I  
先来分析一下一段例子 _dY6Ip%  
~Rx[~a  
y&NO[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Wyf+xr'Ky  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v;X'4/ M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 87zsV/  
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。 <">tB"="b  
我们来写个简单的。 k9`Bi`wp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '{j.5~4y  
对于函数对象类的版本: ,~t{Q*#_h  
fr8:L!9  
template < typename Func > MoN;t;  
struct functor_trait bZk7)b;1o  
  { RSG\3(  
typedef typename Func::result_type result_type; az~4sx$+}  
} ; XM$r,}B k  
对于无参数函数的版本: k 41lw^Jh  
vW`{BWd  
template < typename Ret > [1@ -F+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `#hdb=3  
  { NrVrR80Y  
typedef Ret result_type; WC,&p  
} ; *upl*zFf0  
对于单参数函数的版本: Mt)`hR+2  
eLcP.;Z  
template < typename Ret, typename V1 > EUj'%;s z-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~HD:Y7  
  { CRvUD.D  
typedef Ret result_type; $[iSZ;  
} ; #uJGXrGt=  
对于双参数函数的版本: +Gi~VW.  
*4Cq,o`o>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x|G# oG)_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a?CV;9   
  { 2xH9O{  
typedef Ret result_type; Ob2H7 !  
} ; Af5O;v\  
等等。。。 zlIXia5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dL'hC#!h  
VL"!.^'c  
template < typename Func > "; tl>Ot  
struct func_return TOV531   
  { {~ ZSqd  
template < typename T > FLJdnL  
  struct result_1 k6-Q3W[+a  
  { vRYQ4B4o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Humy DD6  
} ; P& C,EE$  
E^_P  
template < typename T1, typename T2 > x]lv:m\)jT  
  struct result_2 $QmP' <  
  { ]Qe;+p9vU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  B\1F  
} ; _H(m4~ M  
} ; orCD?vlh  
l@nkR&4[  
 Ok[y3S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GEXT8f(7  
)nyud$9w'  
template < typename Func, typename aPicker > $A)i}M;uK  
class binder_1 w~QUG^0Fx  
  { 7%L%dyN  
Func fn; lq=| =  
aPicker pk; fD#|C~:=  
public : :; \>jxA  
(L_txd4  
template < typename T > ZurQr}  
  struct result_1 4]RGLN  
  { iPX6 r4-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JzMPLmgG/  
} ; Udv5Y  
f sAgXv  
template < typename T1, typename T2 > nk9Kq\2f:  
  struct result_2 gUzCDB^.:  
  { 4A.ZMH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C,+6g/{  
} ; nJ |O,*`O  
X6%w6%su5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W+V#z8K  
\ Xow#@[  
template < typename T > pUki!TA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1ux~dP  
  { z|[#6X6tT  
  return fn(pk(t)); J Sz'oA5  
} Au &NQ+  
template < typename T1, typename T2 >  `W< 7.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ork/:y9*y  
  { "I?sz)pxG  
  return fn(pk(t1, t2)); 4 F~e3  
} N r5 aU6]  
} ; rMAH YH9  
/-JBz U$  
YP{)jAK  
一目了然不是么? 5f2ah4 g  
最后实现bind :#v8K;C  
/WXy!W30<  
{ve86 POY  
template < typename Func, typename aPicker > n-[J+DdB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Bi2be$nV  
  { 9.ZhkvR4A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E"!C3SC [  
} {^gb S  
t] LCe\#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -]"=b\Q  
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。 j|gv0SI_ w  
6T{Zee  
十一. phoenix B~oSKM%8R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dO.?S89L  
<r]7xsr  
for_each(v.begin(), v.end(), z!27#gbL  
( IQ[ ?ej3W  
do_ }LQ*vD-Jj  
[ ^p(t*%LM  
  cout << _1 <<   " , " 6J0HaL  
] %\PnsnJ9Q  
.while_( -- _1), qp (ng 8%c  
cout << var( " \n " ) \7z&iGe!  
) <Ur(< WTV  
); vr5 6 f1  
^ a%U *>P  
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: ?z0f5<dL  
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 a6=mE?JTB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jeF1{%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f 'aQ T  
[o8a(oC  
8>a/x,  
template < typename Cond, typename Actor > b9%}< w  
class do_while $@d`Kz;  
  { Ti`<,TA54  
Cond cd; L(Q v78F  
Actor act; aVvi_cau  
public : :0>wm@qCQ  
template < typename T > ])h={gI  
  struct result_1 |8}f  
  { f" Yj'`6  
  typedef int result_type; j{N;2#.u  
} ; tVQfR*=  
c.jq?Q k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8}h ^Frh  
?^P#P0  
template < typename T > Yf Udpa0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m! &bK5+*  
  { K v"e\ E  
  do b1{~j]"$L  
    { +(3"XYh  
  act(t); ; iQ@wOL]  
  } u.iFlU   
  while (cd(t)); +kTAOf M  
  return   0 ; ,pir,Eozg  
} .E!7}O6  
} ; )a,-Hc:Vz  
jzV*V<  
>U~.I2sz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "{;]T  
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。 AWC zu5ve  
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。 ^T"9ZBkb  
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。 VHVU*6_w  
下面就是产生这个functor的类: <K:?<F  
b6_*ljM  
"lLt=s2>L  
template < typename Actor > AC3K*)`E  
class do_while_actor lqA U5K{wQ  
  { USu/Y29  
Actor act; (FZL>  
public : 8h9t8?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a*&P>Lwe7&  
6"WR}S0o  
template < typename Cond > #{7=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D h]+HF  
} ; u,[Yaw"L  
N%6jZmKip  
h *)spwF-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LfyycC2E  
最后,是那个do_ YD2M<.U  
//KTEAYyy#  
!.iu_xJ  
class do_while_invoker H7G*Vg  
  { mn\e(WoX  
public : KrVF>bq+  
template < typename Actor > ',8]vWsl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const isHa4 D0  
  { $f>Mz|j  
  return do_while_actor < Actor > (act); W-=~Afy  
} ^te9f%>$l  
} do_; m}6GVQ'Q  
C]*9:lK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l W'6rat  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KXcG;b[7n  
最后来说说怎么处理break和continue 7^Uv1ezDR  
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。 R+lKQAyC0=  
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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