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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :%b2;&A[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5f*'wA  
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, -^jLU FC  
1DlcO>#@  
V-ouIqnI  
'iISbOM  
  class filler 6j"I5,-~!  
  { hC, -9c  
public : WKIiJ{@L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} //u76nQ  
} ; 7(g&z%  
|UDD/e  
rD U6 5j  
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: 5<?c_l9X^  
rWfurB5f  
T!xy^n]}  
Q%VR@[`\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P"_}F  
L%O8vn^3  
?M-8Fp3 +  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^\kHEM|5v  
>.wd)  
#M^Yh?~%w  
IZv, Wo  
二. 战前分析 s>``- ]3  
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。 = 4WZr  
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 2d;xAX]  
"X(=  
-QI`npsnV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -zLI!F 0  
  /* --------------------------------------------- */ {i}Q}OgYq  
vector < int *> vp( 10 ); @$yYljP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cTa D{!zm5  
/* --------------------------------------------- */ 6`";)T[G9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hGo|2@sc  
/* --------------------------------------------- */ f uN XY-;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 34^Cfh  
  /* --------------------------------------------- */ O#5( U. E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cA SHgm  
/* --------------------------------------------- */  <IDzv'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0:+uw` %  
kBT}Siw  
=egi?Ne  
k\<Ln w  
看了之后,我们可以思考一些问题: N b[o6AX  
1._1, _2是什么? 0\ w[_H  
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。 *#^1rKGWK  
2._1 = 1是在做什么? k Q(y^tW  
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。 )$4DH:WN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]a|;G  
w:zC/5x`  
Y <k,E  
三. 动工 jh&vq=P H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :Fd9N).%  
h}&IlDG  
3X,{9+(F  
`h3}"js  
template < typename T > <a[8;YQC  
class assignment ;/q6^Nk3A  
  { vl~   
T value; }Q^a.`h  
public : *>$)#?t  
assignment( const T & v) : value(v) {} [IBk-opap  
template < typename T2 > KL"L65g&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G5f57F  
} ; _1c_TMh}9  
V"jnrNs3  
5g>kr< K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >b?)WNk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z ;Nk& <?  
R./6Q1  
K/+C6Y?  
10IPq#Jj  
  class holder c+/C7C o  
  { Iw7r}G  
public : I8;[DP9  
template < typename T > i O|,,;_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rg/vxTl  
  { j$oZIV7  
  return assignment < T > (t);  A;x^6>  
} oz-I/g3go  
} ; :=eUNH  
ucPMT0k  
&it/@8yH  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,6Q-k4_  
l*H"]6cXRL  
  static holder _1; g9Gy3zk=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r$Qh`[<  
%{abRBny  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'k Z1&_{  
而不用手动写一个函数对象。 Ka\b_P&  
u*N8s[s'  
QXj(U&#rp  
S5a<L_  
四. 问题分析 Z x%@wH~  
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。 fr2w k}/b  
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。 (#M$t!'%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iZ\z!tHR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -JK4-Hg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A'(F%0NF6  
q:sR zX  
五. 问题1:一致性 U/o}{,$A  
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?| Nb/%>3O@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i]?xM2(N  
17MjIX  
struct holder Qo *]l_UO;  
  { as!j0j%  
  // S,RJ#.:F[t  
  template < typename T > 9W$)W  
T &   operator ()( const T & r) const ye2Oh7  
  { )1 j2  
  return (T & )r; z1s"C[W2T  
} ~' =4K/39  
} ; jloyJ@ck  
M[_I16s  
这样的话assignment也必须相应改动: |R/50axI  
AB\4+ CLV  
template < typename Left, typename Right > n5>N9lc  
class assignment TJ:Lz]l >  
  { {hR2NUm  
Left l; lXKZNCL  
Right r; ,0~TvJS  
public : SH|$Dg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $u"$mg7x  
template < typename T2 > r^^C9"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1Di&vpn0u  
} ; uK5x[m  
 |?A-?-  
同时,holder的operator=也需要改动: F| Q#KwN  
\"Iy <zG  
template < typename T > Dx'e+Bm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dxWw%_Q  
  { 'v  X"l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JvaaBXkS\  
} a"aV&t  
l:f sZO4  
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。 ?s33x#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cyNLeg+O*  
Q2?qvNZ  
return l(rhs) = r; Q~_x%KN/`  
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。 }L9j`17  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lej{VcG  
_s8_i6 Y  
template < typename Tp > ;xwQzu%M>5  
class constant_t lZ_k307  
  { (mlc' ]F  
  const Tp t; fif<[Ax  
public : _y UFe&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [=+/  
template < typename T > i>2_hn_UR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g"Bv!9*H  
  { Kx0dOkE  
  return t; eVXbYv=gJ@  
} f lB2gr^  
} ; .SN]hLV5  
!&[4T#c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X2v'9 x  
下面就可以修改holder的operator=了 Z]BR Mx  
gBu4`M  
template < typename T > lV'83  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |e&Kg~~C  
  { aK'r=NU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;zDc0qpw  
} hgGcUpJy?  
mGvP9E"&  
同时也要修改assignment的operator() vNGvEJ`qn  
( Iew%U  
template < typename T2 > W:\VFP f2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7ow1=%Q  
现在代码看起来就很一致了。 +E4 _^  
YSyW '~!b  
六. 问题2:链式操作 fZ$2bI=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  E"=$p $k  
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。 Sdp1h0E}7=  
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。 }q9f,mz  
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。 <lR8MqjM_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hr$5B2'  
I2'?~Lt  
template < typename T > $hio (   
struct result_1 mz1g8M`@[D  
  { T*m21<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p<4':s;*  
} ; ~vmY 2h\  
) |vFrR  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: soF^G21N  
v0=~PN~E  
template < typename T > ,dBI=D'  
struct   ref z/b*]"g,  
  { 4<|u~n*JF  
typedef T & reference; { SV$fl;  
} ; 7f>n`nq?  
template < typename T > rtm28|0H'  
struct   ref < T &> t At+5H  
  { kWFR(J&R  
typedef T & reference; )Pq.kn{Sp  
} ; K4BMa]/U  
S[M$>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |4vk@0L  
P; Ox|  
template < typename T > WlUE&=|Oz2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ']Z8C)tK  
  { xpz Jt2S  
  return l(t) = r(t); P}gh-5x  
} Jp- hFD  
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。 \Z8!iruN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \B)<<[ $  
wr`eBPu  
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 v|6fqG+Q\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N *fN&0r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?=/l@d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VMp6s%m  
最后的布局是: +Ji dP  
                Add 6%TV X  
              /   \ ''G @n*  
            Divide   5 ^s5)FdF8  
            /   \ D$ \ EZ   
          _1     3 $3>|R lxYA  
似乎一切都解决了?不。 Go4l#6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5zU$_M  
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。 o%:eYl  
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: g:HIiGN0Ic  
2sngi@\  
template < typename Right > A.n1|Q#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RW 5T}  
Right & rt) const a^BD55d?  
  { Liofv4![  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 945psG@|  
} qp Z ".  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5gGr|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。 sMZ \6  
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。 9E5B.qlw$l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FE`J.aw^X  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fw<'ygd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^#+9v  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /=%4gWtr  
XIU2l}g  
template < class Action > lG2){){j  
class picker : public Action gb-n~m[y  
  { n}2}4^  
public : Rzp-Q5@M Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C4y<+G.`  
  // all the operator overloaded rie1F,  
} ; \C#Vh7z"2&  
4_$f "6  
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。 AWw:N6\  
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: &f[[@EF7  
yDPek*#^"q  
template < typename Right > /)~M cP3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xe d$z  
  { @_;6 L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uaiG (O   
} fYwumx`J  
pcE.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gbvBgOp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 t^q/'9Ai&J  
il: ""x7^y  
template < typename T >   struct picker_maker N3,EF1%  
  { l! GPOmf9`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &kP>qTI^p~  
} ;  M`bK   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q,>AT$|  
  { GE>&fG  
typedef picker < T > result; ;I9D>shkc  
} ; H=0Y4 T@)T  
d< y B ~Y  
下面总的结构就有了: fSj^/>  
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。 $lvpBs  
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。 ~`y6YIJ3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B|!Re4`0  
至此链式操作完美实现。 0'gJSrgNI  
)pg?ZM9  
;(z0r_p<q  
七. 问题3 uJi|@{V  
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。 iKu5K0x{>I  
{L#Pdj{  
template < typename T1, typename T2 > L;Nm"[ `  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C3|M\[*fp  
  { !O*\|7A(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kc}e},k  
} VP[ J#TPU  
4]Krx m`8  
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: C@xh$(y  
~GZ(Ou-&  
template < typename T1, typename T2 > <MoWS9s!yb  
struct result_2 |',Gy\Sj  
  { 3iDRt&y=.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WO|#`HM2  
} ; O`*}N1No[  
*edB3!!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ondF  
这个差事就留给了holder自己。 m/<7FU8  
    Uc.K6%iI  
\ZXH(N*>2t  
template < int Order > 7Kfh:0Ihhy  
class holder; Q~nc:eWD  
template <> 9mr99 tA  
class holder < 1 > }=NjFK_6  
  { <J\z6+,4E  
public : pbJs3uIR  
template < typename T > n<?:!f`   
  struct result_1 <~'\~Zd+  
  { [8<)^k  
  typedef T & result; W@ #Y/L:${  
} ; %;GDg3L[p  
template < typename T1, typename T2 > _Y=>^K]9K  
  struct result_2 DvU(rr\p  
  { m+zzhv1  
  typedef T1 & result; H.*XoktC]  
} ; _E3*;  
template < typename T > *U8Pjb1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k\A8Z[  
  { ]"^U  
  return (T & )r; -Zkl\A$>  
} G >bQlZG  
template < typename T1, typename T2 > c{z QX0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >a[)F  
  { +Ibcc8Qud  
  return (T1 & )r1; L9"V$MO  
} 5Osx__6$t  
} ; -|T.APxB  
SO9j/  
template <> FgLV>#)-  
class holder < 2 > 2]hQ56Yv3  
  { 525W; mu{  
public : Jc/*w  
template < typename T > J&wrBVv1uk  
  struct result_1 YuFJJAJ  
  { USv: + .  
  typedef T & result; Y$shn]~  
} ; >k5nU^|B1  
template < typename T1, typename T2 > tRFj<yuaq  
  struct result_2 eVS6#R]'m  
  { [?^,,.Dd  
  typedef T2 & result; V0XQG}  
} ; h#a,<B|  
template < typename T > Jc95Ki1X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;kDz9Va  
  { 8A#qbBD  
  return (T & )r; |#>\GU=!  
} QOB>Tv E  
template < typename T1, typename T2 > h@&& .S`B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h${+{1](6  
  { f.4r'^  
  return (T2 & )r2; 2Gd.B/L6  
} L TzD\C'  
} ; vWc=^tT   
J4&d6[40  
sA[hG*#/S  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N*y09?/h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E0[ec6^qwY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q,(U8  
v'mRch)d  
return l(i, j) = r(i, j); [> Q+=(l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u1R_u9  
x\T 9V~8a  
  return ( int & )i; jhl9  
  return ( int & )j; iv*`.9TK-  
最后执行i = j; (R5n ND  
可见,参数被正确的选择了。 @m[q0G}  
Gm~jC <  
ErnjIx:  
;EDc1:  
~.;+uH<i  
八. 中期总结 YMb\v4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >)\x\e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m^I+>Bp/:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'B>fRN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AwN7/M~'  
I&%{%*y  
V C$,Y  
Sc#B -4m  
e=e^;K4  
O/ Yz6VQ  
九. 简化 '#pY/,hVB  
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。 Myaj81  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o_R<7o/d|  
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: 'RZ=A+%X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  3 c #oK  
  +-*/&|^等 >zx]% W  
2. 返回引用。 <+o*"z\mI  
  =,各种复合赋值等 d nRbt{`jP  
3. 返回固定类型。 HGM? ?=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sxc^n aK0  
4. 原样返回。 ;r'y/ Y'?  
  operator, E0?R,+>&4  
5. 返回解引用的类型。 6:_@;/03%  
  operator*(单目) `< _A#@  
6. 返回地址。 TkHyXOk"Ky  
  operator&(单目) vM G>Xb  
7. 下表访问返回类型。 %c:v70*h=  
  operator[] OI/m_xx@j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j=c=Pe"?u  
  operator<<和operator>> 7m='-_w)?w  
"pUqYMB2i  
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。 xgeDfpF'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4u0\|e@a  
NEp )V'  
template < typename Left > gJ;jh7e@  
struct value_return d+DdDr  
  { CWKN0HB  
template < typename T > vfBIQfH  
  struct result_1 v_=xN^R  
  { [ =/Yo1:v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9NzK1V0X  
} ; ;6+e!h'1  
=T7lv%u  
template < typename T1, typename T2 > Qg9*mlm`  
  struct result_2 5@c/,6l  
  { n@1;5)&k~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q-? k=RX`  
} ; PH!^ww6  
} ; (S<Z@y+d  
j<,Ho4v}_  
ly_@dsU'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i*ibx;s-  
Z:_ wE62'  
下面我们来剥离functor中的operator() !W\Zq+^^J3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cl\Gh  
@9$u!ny0  
return l(t) op r(t) %3SBs*?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b{+7sl  
return op l(t) M( eu wy  
return op l(t1, t2) HgVPyo  
return l(t) op 4DLp +6zP  
return l(t1, t2) op ui>0?O*G  
return l(t)[r(t)] Dqxtc|vo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [v0[,K  
6>  L)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r [NI#wW  
单目: return f(l(t), r(t)); Ku 'OM6D<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I| V yv  
双目: return f(l(t)); nf%"7y{dd  
return f(l(t1, t2)); dio<?6ZD9P  
下面就是f的实现,以operator/为例 m%$GiNs}  
0;J#".(KQ  
struct meta_divide \}:RG^*m  
  { O8\>?4)  
template < typename T1, typename T2 > }8lvi vR4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nO;*Peob  
  { O\~/J/u <  
  return t1 / t2; ^k#.;Q#4  
} }^b7x;O|  
} ; h eR$j  
|M;tAG$,"y  
这个工作可以让宏来做: 6x]x>:8  
An.Qi=Cv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6_rgj{L  
template < typename T1, typename T2 > \ cu |S|]g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YZ0y_it)  
以后可以直接用 \Ei(HmEU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LvM;ZfAEv  
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 0aWy!d  
(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。。。) 3)ZdT{ MY  
= n>aJ(=Pd  
{.r jp`39  
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 [c`u   
?=^~(x?S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $T#yxx  
class unary_op : public Rettype  UZ*Yt  
  { C<G`wXlP|  
    Left l; M= ]]kJ:I  
public : M "W~%   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $E >)  
u*h+ c8|zI  
template < typename T > {e/6iSpT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U=Hx&g  
      { Hyn*O)q!  
      return FuncType::execute(l(t)); K|a^<| S  
    } ;:`0:Ao.  
X:/Y^Xu  
    template < typename T1, typename T2 > 6he (v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G+k~k/D6  
      { 1s"/R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R3dt-v  
    } asj*/eC$/i  
} ; >}I BPC  
Ho^rYz  
2a,l;o$2&  
同样还可以申明一个binary_op USDqh437  
mh$Nwr/W:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `@tn Eg  
class binary_op : public Rettype 3;E,B7,mQ  
  { VV%Q "0 \  
    Left l; 8am/5o  
Right r; =rL^^MZp  
public : ^#0k\f>_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P;8D|u^\*  
Shag4-*@hi  
template < typename T > BKJwM'~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^_0l(ke  
      { Cju%CE3a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Jx-dWfe  
    } ", Ge:\TR=  
uG:xd0X+W  
    template < typename T1, typename T2 > l,w$!FnmR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9$iDK$%  
      { $%GW~|S\C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G&DL)ePu]m  
    } wF\5 X  
} ; Fx]}<IudA^  
7%7 \2!0J}  
y]YUuJ9a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 tUrwg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [@4.<4Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Dpf"H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I5$]{:L|9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .$s>b#mO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Osj/={7g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^?Y x{r~9  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) FVo_=O)  
下面是修改过的unary_op h,Nq:"}  
EWZ?q$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \|wUxijJ*,  
class unary_op <<iwJ U%:  
  { &}+^*X  
Left l; caC-JcDXy  
  {wS)M  
public : }iBFo\vU  
#CcC& I :c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w1q`  
b$,~S\\c  
template < typename T > >`S $(f  
  struct result_1 ~L55l2u7  
  { <5fb, @YN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MzP q(`W  
} ; )_-EeH  
Yg<4}l."  
template < typename T1, typename T2 > mAZfo53  
  struct result_2 P-25]-  
  { KJQW))%e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V W2+ Bs}  
} ; jSKhWxL;'  
!h[xeLlU  
template < typename T1, typename T2 > a%igc^GS2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VAL]\@Q}  
  { +C8yzMN\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~IhLjE  
} L&nqlH@+~  
N#!**Q 0  
template < typename T > hALg5.E{T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /ZpwJc`e  
  { ) Z^b)KAk  
  return OpClass::execute(lt(t)); F caO-  
} B*c@w~E  
4eh~/o&h  
} ; W5c?f,  
:IB@@5r1  
!STa}wl  
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 ("!P_Q#  
好啦,现在才真正完美了。 xoQ;fVNp  
现在在picker里面就可以这么添加了: KO''B or  
J}M_Ka  
template < typename Right > G-#]|)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2]i>kV/,0  
  { :u4q.^&!e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a"Q>K7K  
} )u67=0s2i+  
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 LxC  
gfU@`A_N"  
$6Az\Iu *  
wSGW_{;-  
>v9@p7Dn  
十. bind %'`L+y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Xpp%j  
先来分析一下一段例子 Mb +  
q8-*3K  
//O9}-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ku3/xcu:My  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +61h!/<W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x4 .Y&Wq#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G0^,@jF?b  
我们来写个简单的。 nbf w7u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2"IsNbWV  
对于函数对象类的版本: ~V`F5B  
%'vLkjI.  
template < typename Func > 27CVAX ghV  
struct functor_trait 898=9`7e  
  { \'[C_+;X  
typedef typename Func::result_type result_type; 5<=ktA48[  
} ; W%,h{  
对于无参数函数的版本:  L4 )  
1nAAs;`'  
template < typename Ret > 23_\UTM}1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > miv)R  
  {  FKpyD  
typedef Ret result_type; ^PrG5|,s  
} ; x |0@T?  
对于单参数函数的版本: r@v_hc  
YI!@ ,t  
template < typename Ret, typename V1 > 9@{=2 k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _4lhwKYU  
  { !%,k]m'  
typedef Ret result_type; Fmo^ ?~b  
} ; 9u%S<F"  
对于双参数函数的版本: ^\Gukkmh}  
(w/)u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :0o,pndU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SGK=WLGM8  
  { azT@S=,  
typedef Ret result_type; R.rxpJ+kU  
} ; -!JnyD   
等等。。。 \Ng|bWR>LQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gPYF2m  
%`b %TH^  
template < typename Func > XI8rU)q  
struct func_return tLc 9-  
  { rV6SN.  
template < typename T > n)6mfoe  
  struct result_1 W^sH|2g  
  { ZlEH3-Zv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KDUa0$"  
} ; L,PD4H"8  
lemE/(`a_  
template < typename T1, typename T2 > KBSO^<7  
  struct result_2 9EIOa/*  
  { |',$5!:0O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H}}g\|r&  
} ; %"{jNC?  
} ; n k@e#  
sn=_-uoU  
_A5.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k6|wiSyu  
X@cO`P  
template < typename Func, typename aPicker > 2F- ]0kGR|  
class binder_1 ^9wQl!e ob  
  { 8/oO}SLF  
Func fn; l:?w{'i$  
aPicker pk; /_g-w93   
public : pipO ,n  
+D&aE$<  
template < typename T > [\ALT8vC?m  
  struct result_1 E%tGwbi7  
  { (I7s[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p#DJow  
} ; ,4`=gKn  
oBqWIXM  
template < typename T1, typename T2 > 6OOdVS3\J  
  struct result_2 XA4miQn&  
  { y/d/#}\:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +;*dFL  
} ; Tu*"+*r>s  
SuuLB6{u3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d> OLnG> F  
`L#`WC@[o  
template < typename T > "S ~(|G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f:_mrzz  
  { 6r3.%V.&  
  return fn(pk(t)); LH_rc  
} +#Q\;; FNP  
template < typename T1, typename T2 > `eXTVi|0"~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Bfgvws;  
  { l*(Ml= O{  
  return fn(pk(t1, t2)); AIK99  
} N# ?}r>W3  
} ; .{}=!>U2  
h:qt?$]J  
hI Q 2s  
一目了然不是么? |2'u@<(Z/  
最后实现bind q` Z_Bw  
DE659=Tq  
h|Z%b_a  
template < typename Func, typename aPicker > /%4wm?(eA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P9/Bc^5'  
  { +T|M U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >3\($<YDZM  
} vC1D}=Fp  
pY T^Ug  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C 7e  
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。 F{;{o^Pv  
X4z6#S58  
十一. phoenix XoZPz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GiH<6<=  
5&QDZnsl  
for_each(v.begin(), v.end(), g.9:R=JPT  
( v vvH5NRm  
do_ ~8#Ku,vEy  
[ Hvj1R.I/  
  cout << _1 <<   " , " VP\'p1a  
] vSf ?o\O  
.while_( -- _1), _5%NG 3c  
cout << var( " \n " ) F4T}HY>nZ  
) w4UaWT1J  
); U|2*.''+Q  
%; 0l1X  
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: I]dt1iXu_{  
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  I0v$3BQ4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .>A`FqV$~+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d@u)'AY%/  
N~/D| ?P~2  
NrTK+6 z  
template < typename Cond, typename Actor > e_iXR#bZc  
class do_while yi-S^  
  { ZM$}Xy\9  
Cond cd; FR%u1fi  
Actor act; PRo;NE  
public : A"$UU6Z4  
template < typename T > Aqp$JM >  
  struct result_1 FdZG%N>Z  
  { 9 f+S-!  
  typedef int result_type; Ta 0Ln  
} ; ;WG6|QgV?-  
6.|Q yk*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wy)I6`v  
?oKY"C8/  
template < typename T > P*M$^p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nm3/-Q},  
  { xdqiogue  
  do D%k`udz<  
    { &N^^[ uG  
  act(t); ]EhU8bZ  
  } (w+dB8 )X  
  while (cd(t)); ~ R:=zGDV  
  return   0 ; N4z(2.  
} %M/rpEE"b%  
} ; -N4km5  
)C0dN>Gb  
bF#1'W&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )X dpzWod  
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。 }>|!Mf]W?R  
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。 beN(7jo  
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。 1`;,_>8  
下面就是产生这个functor的类: 5*he  
ecjjCt2S  
}RT#V8oc  
template < typename Actor > '=^$ ;3Z  
class do_while_actor l'#P:eW  
  { {8YNmxF#  
Actor act; m:{ws~   
public : >gqd y*Bg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AlQE;4yX  
$u`v k|\R  
template < typename Cond > R"0fZENTG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9*"Ae0ok1  
} ; YH%aPsi  
T9,T'y>BD  
oK!W<#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zURob MpE#  
最后,是那个do_ 6)QJms  
'W>Zr}:  
iTgv8  
class do_while_invoker T{VdlgL  
  { E(l'\q'.  
public : ELlTR/NW  
template < typename Actor > GG KD8'j]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pjh o#yP  
  { g'F{;Ur  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;is*[r\|1  
} 13X0LN  
} do_; < mb.F-8  
s?j` _ B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C6-71 `C0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z 5T_  
最后来说说怎么处理break和continue ~qk5Mk4$  
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。 ~sd+ch*  
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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