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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fTi5Ej*/?)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =BeJ.8$@VC  
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, 6PLdzZ{  
6+SaO !lR  
g:&PjKA  
Gr~J-#a3~D  
  class filler fs, >X!l+  
  { zy8D&7Ytf  
public : EV R>R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E$4Ik.k  
} ; wqJ1^>TB  
'.XR,\g>  
p '=XW#2 >  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R1Q~UX]d=  
+ ;B K|([#  
F^cu!-L  
41i#w;ojI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OB+QVYk"  
J/c5)IB|  
8 HD I]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^B(:Hv}G(:  
Z07SK ' U  
oox;8d4}y  
ezhK[/E=  
二. 战前分析 LP}'upv  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ({h W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ka8Bed3  
KY9@2JG  
&hIr@Gi@ch  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;@<e]Ft  
  /* --------------------------------------------- */ _TVKvRh  
vector < int *> vp( 10 ); if+97^Oy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Yi|Nd;  
/* --------------------------------------------- */ Ne}x(uRn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S8;5|ya  
/* --------------------------------------------- */ T{lK$j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^7Z.~A y  
  /* --------------------------------------------- */ Y-]Ne"+vf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xepp."O  
/* --------------------------------------------- */ ,veI'WHMB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Bv^5L>JZ/  
.Q DeS|l  
E&\ 0+-Dw  
Ym9~/'%]  
看了之后,我们可以思考一些问题: _[y<u})  
1._1, _2是什么? {s?x NU  
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。 @5cY5e*i{  
2._1 = 1是在做什么? 1j!{?t ?  
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。 ;sY n=r  
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。 k}e~xbh-y  
#6 M3BF  
Tuy5h 5  
三. 动工 OJ<V<=MYZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l'Uj"9r,  
+LaR_n[  
}i9VV+L#1  
G]gc*\4  
template < typename T > 9@ :QBe3]  
class assignment )/BbASO$)Z  
  { 6f;20dn 6  
T value; m@g9+7  
public : evz@c)8  
assignment( const T & v) : value(v) {} *NoixV1>  
template < typename T2 > yzyK$WN\[3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U;FJSy  
} ; g<Y N#  
`'b2 z=j  
.-cx9&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D8)6yPwE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vv*](iM  
Z \;{e'#o  
\T^ptj(0  
vFi+ExBU  
  class holder fD2 )/5j1  
  { mN1n/LNi  
public : c{})Z=  
template < typename T > F;Bq[V)R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S H6T\}X:  
  { ??,/85lM  
  return assignment < T > (t); ed$w5dv  
} Ev0=m;@_  
} ; r!/<%\S  
9+I /bl4  
9QEK|x`8  
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: ;~(yv|f6  
J(Zz^$8]<?  
  static holder _1; nc.:Wm6Mj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |_%q@EID  
T< o8lL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HD>UTX`&mc  
而不用手动写一个函数对象。 >yqFO  
I"HA( +G  
f^G-ba  
Er<!8;{?  
四. 问题分析 gh.+}8="  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [s~6,wz  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 x+,:k=JMT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TECp!`)j"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |eP5iy wg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FR6 PY  
'oF('uR  
五. 问题1:一致性 *)s^+F 0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]+T$ D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QQ./!   
f;obK~b[  
struct holder 4,?WNPqo  
  { O<y65#68Z  
  // SL?YU(a  
  template < typename T > @81N{tg-  
T &   operator ()( const T & r) const * 5(%'3  
  { ) RNB;K~s9  
  return (T & )r; ma@!"Z8 S  
} JHg y&/  
} ; t/h,-x  
wnHfjF  
这样的话assignment也必须相应改动: ?vmoRX  
;e6- *  
template < typename Left, typename Right > YZ6" s-  
class assignment ,z`* 1b8  
  { /?u]Fj  
Left l; -{NP3zy  
Right r; <l<6W-I   
public : ^n*:zmD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c uHF^l  
template < typename T2 > $aHHXd}@t2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1Hs'YzvY  
} ; TVAa/_y2`  
Fmzkbt~oe  
同时,holder的operator=也需要改动: t@q==VHF  
{pC$jd>T  
template < typename T > O6Y1*XTmH6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5jHr?C  
  { - #-Bo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0N_u6*@  
} -!IeP]n#P  
=4gPoS  
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。 Uz%2{HB@{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yacN=]SW5  
$ J!PSF8PL  
return l(rhs) = r; piXL6V@c  
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。 #?'@?0<6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;Swy5z0=ro  
5. +_'bF|  
template < typename Tp > +-qa7  
class constant_t ^;wz+u4^l  
  { 1wBmDEhS  
  const Tp t;  7MQxW<0  
public : b;5 M$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !1Nh`FN  
template < typename T > +NVXFjPC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Cm9#FA  
  { 2IXtIE  
  return t; aev(CY,z  
} ] U,m 1  
} ; }H|'W[Q.  
=ba1::18  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |nBZ:$D  
下面就可以修改holder的operator=了 DC0O N`  
l YpoS  
template < typename T > Ru4M7 %  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u@t~*E5BpM  
  { >v )V2,P -  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); < Df2  
} \=Od1i  
8L5O5F'  
同时也要修改assignment的operator() gObafIA  
{+V ]@sz  
template < typename T2 > 3!`_Q%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~U5Tn3'~  
现在代码看起来就很一致了。 nK#%Od{GF  
(,b\"Q  
六. 问题2:链式操作 p!K^Q3kO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hx ^l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0bOT&Z^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6VLo4bq 5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *'@ sm*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pUa\YO1J  
yatZ Al(B  
template < typename T > ll*Ez"  
struct result_1 (S2E'L L{  
  { z>)lp$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `nY.&YT  
} ; 1'|gxYT  
{u4AOM=)  
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: Y$s4 *)%  
1C0' Gf)3  
template < typename T > V!NRBXg  
struct   ref wLNk XC  
  { OxUc,%e9P  
typedef T & reference; Pk=0pHH8q  
} ; -Ua&/Yd/}  
template < typename T > Z/d {v:)  
struct   ref < T &> <r m)c.  
  { y{ 2\T  
typedef T & reference; @r(3   
} ; w+a5/i@  
$LiBJ~vV<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .yD5>iBh  
{7%(m|(  
template < typename T > wCu!dxT|,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rPt   
  { tlB -s;  
  return l(t) = r(t); )TEod!]  
} >E3-/)Ti  
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。 $-]I?cWlQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uPE Ab2u="  
=sF4H_B  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 x=kJl GT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z m]R76  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X"7x_ yOZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N#XC%66qy!  
最后的布局是: b1QHZY\g{  
                Add E<7$!P=z`  
              /   \ 9Ais)Wy%p  
            Divide   5 !M(SEIc4A  
            /   \ ! Y&]Y G  
          _1     3 +O^}  t  
似乎一切都解决了?不。 u?F.%j-  
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。 Rtlc&Q.b  
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。 VP<LY/'f  
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: D !{e  
_9q byhS7  
template < typename Right >  cp0yr:~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A4Q{(z-?  
Right & rt) const "=LeHY=9  
  { W }v ,6Oe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c'mg=jH  
} #g'j0N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dI>cPqQ  
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。 |~&cTDd  
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。 db&!t!#,  
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。 \S&OAe/b  
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。 %(]B1Zg6,  
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? ?bg /%o  
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: zKp R:F  
F{rC{5@fj  
template < class Action > *9aI\#}  
class picker : public Action uGHM ]"!)  
  { v=Q!ioE7  
public : 2p4iir  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z?V vFEt%  
  // all the operator overloaded <PM.4B@  
} ; z, FPhbFn  
1/&^~'  
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。 ~z")';I|  
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: 3Tp8t6*nL  
<N>7.G  
template < typename Right > @!}/$[hu1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A.h0H]*Ma  
  { \v$zU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {Ppb ;  
} 7U^{xDg.b  
N(3Bzd)   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oOaLD{g>  
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。 ^bfU>02Q6p  
4wGBB{X  
template < typename T >   struct picker_maker d_ x jW  
  { _~*j=XRs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L\5:od[EP  
} ; Jd',v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }EP}D?Mmu  
  { ii>^]iT  
typedef picker < T > result; /I{K_G@  
} ; 8&3& ^!I  
f( 5; Rf(  
下面总的结构就有了: esq~Ehr=  
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。 BOP7@D  
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。 RLzqpE<rJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W\ mgM2p  
至此链式操作完美实现。 0)7v _|z  
+5 gX6V\  
fEiNHVx  
七. 问题3 rixVIfVF  
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。 {47Uu%XT  
Y3s8@0b3  
template < typename T1, typename T2 > mAET`B "  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mN.  
  { S)W?W}*R\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ecO$L<9>  
} ;PnN$g]Q  
R3.w")6  
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: f`_{SU"3  
f9 :=6  
template < typename T1, typename T2 > w'XSkI_ay  
struct result_2 {d]B+'  
  { :>Qu;Z1P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )X:Sfk  
} ; og~a*my3  
c5:0`~5Fn  
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? 5rc3jIXc{|  
这个差事就留给了holder自己。 o iC@ /  
    !&3"($-U3G  
R lbJ4`a  
template < int Order > D>ou,  
class holder; B&y?Dc  
template <> r!w*y3  
class holder < 1 > % tC[q   
  { 3gD <!WI  
public : 2X*n93AQi  
template < typename T > {P\Ob0)q  
  struct result_1 {K}Dpy  
  { P}(c0/  
  typedef T & result; a=x &sz\x  
} ; dmcY]m  
template < typename T1, typename T2 > L/,g D.h^  
  struct result_2 VUP. \Vry  
  { VS_\bIC  
  typedef T1 & result; q?)5yukeF  
} ;  TU6YS<  
template < typename T > aY;34SF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "gzn%k[D9m  
  { e'c3.sQ|?  
  return (T & )r; 'HCRi Z<  
} 3Zs0W{OxU  
template < typename T1, typename T2 > X+<9 -]=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9`5.0**  
  { \2#K {  
  return (T1 & )r1; Pn4jI(  
} Z_<NUPE  
} ; RlU?F  
-*hPEgcV9  
template <> [+#k+*1*o  
class holder < 2 > 2PUB@B' +  
  { [;4ak)!  
public : I9rQX9#B  
template < typename T > O8N1gf;t  
  struct result_1 ygX!'evY  
  { ,,6lQ]wG  
  typedef T & result; ;-l^X%r  
} ; |nr;OM  
template < typename T1, typename T2 > }H saJ=1U  
  struct result_2 RBg2iG$ 8|  
  { $G9E=wn  
  typedef T2 & result; c,ct=m.|6A  
} ; &B=z*m  
template < typename T > 'J!Gip ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yB=R7E7  
  { 2 n2,MB  
  return (T & )r; 'MB+cz+v  
} ZtP/|P5@  
template < typename T1, typename T2 > o8IqO'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5p:2gsk  
  { -]Mk} z$  
  return (T2 & )r2; GukwN]*OY  
} /R?*i@rvf  
} ; G&MO(r}B  
!=yO72dgLY  
T nyLVIP  
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> >。 QwF.c28[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K|6}g7&X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xG Y!r"[  
f,LeJTX=  
return l(i, j) = r(i, j); AXi4{Q,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PJe \PGh  
m7XN6zX  
  return ( int & )i; %u<r_^w5  
  return ( int & )j; jGJf[:M&Pm  
最后执行i = j; +9' )G-`qj  
可见,参数被正确的选择了。 pCa~:q*85  
W?.xtQEv  
K:Z,4Y  
A)d0Z6G`  
5GPAt  
八. 中期总结 Vhb~kI!x  
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: b}u#MU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 66+]D4(k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9)j"|5H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KBI 1t$  
t=p"nIE  
 :J)^gc  
FT}^Fi7  
%$Q!'+YW  
/BF7N3  
九. 简化 '=Jz}F <  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >qGWDCKr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 20`XklV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L]BTX]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >SYOtzg%  
  +-*/&|^等 P>x88M  
2. 返回引用。 7ruWmy;j  
  =,各种复合赋值等 >Yv#t.!  
3. 返回固定类型。 Qt^6w}&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e U-A_5  
4. 原样返回。 /8hjs{(;  
  operator, b+Vlq7Bc  
5. 返回解引用的类型。 !4t%\N6Ib  
  operator*(单目) oW(8bd)  
6. 返回地址。 [`KQ \4u  
  operator&(单目) tEibxE  
7. 下表访问返回类型。 \S~<C[P  
  operator[] n iB<h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b Hy<`p0  
  operator<<和operator>> [ei5QSL |  
;[Eso p  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 qzo)\,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `<Hc,D; p  
#SD2b,f  
template < typename Left > HDu|KW$o1  
struct value_return )coA30YR  
  { Th~pju  
template < typename T > (ueH@A"9;  
  struct result_1 6Hd^qouid  
  { D6e<1W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *1>Tc,mb  
} ; _F8-4  
:b#5 cMUe  
template < typename T1, typename T2 > ~n/:a  
  struct result_2 K:pG<oV|}  
  { 1'B=JyR~K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xelh!AtE  
} ; 7FP"]\x  
} ; ~$Z_#,|i?  
o i~,}E_  
_tO2PI L@Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r&L1jT.  
Vr&v:8:wb  
下面我们来剥离functor中的operator() pcm1IwR`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qEkhgJqk  
Ac[;S!R  
return l(t) op r(t) x_H"<-By  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [Kbna>`  
return op l(t) O9p^P%U"  
return op l(t1, t2) G0ENk|wbbj  
return l(t) op !A_KCM:Ym  
return l(t1, t2) op 2b :I .  
return l(t)[r(t)] mFIIqkUAL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v\kd78,  
?/p."N:]H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0E&XD&D  
单目: return f(l(t), r(t)); +.hJ[|F1&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Pt*|@i2c  
双目: return f(l(t)); _&xkj8O  
return f(l(t1, t2)); fAvB!e  
下面就是f的实现,以operator/为例 HlX7A 1i/  
VAa;XVmB  
struct meta_divide &0-Pl.M  
  { H{Na'_sL  
template < typename T1, typename T2 > bW'Y8ok[v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'FN3r  
  { r8L'C  
  return t1 / t2; B#4 J![BX  
} H329P*P  
} ; yhyh\.  
)#Y:Bj7H@2  
这个工作可以让宏来做: P~"""3de4  
xtp55"g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KV'-^\  
template < typename T1, typename T2 > \ 6r,zOs-I]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q.lh  
以后可以直接用 'wTJX>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WF <*rl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +Nka,C^O"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) sM%.=~AN  
cACnBgLl  
OL#RkD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [dXRord  
VU|Cct&)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I~c}&'V  
class unary_op : public Rettype DAd$u1  
  { 9, 792b  
    Left l; N{zou?+  
public : E`uK7 2j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /s`xPxvt  
3-2?mV>5  
template < typename T > C6b(\#g(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xec U&  
      { _Hq)mF  
      return FuncType::execute(l(t)); N;e*eMFE  
    } RjX#pb  
H*>5ne=x  
    template < typename T1, typename T2 > . J*2J(T,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K+c>Cj}H  
      { ;4]l P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^KFwO=I@PV  
    } HC ?XNR&  
} ; V{kgDpB  
i{/nHrN  
woK?td|/  
同样还可以申明一个binary_op 7PI|~Ifi  
= G3A}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y|Zj M  
class binary_op : public Rettype 2c<phmiK  
  { *r]#jY4qx  
    Left l; ~wRozV  
Right r; Z7R+'OC  
public : &,`P%a&k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Aaix? |XN  
GpM_ Qp  
template < typename T > J)Td'iT(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )F35WP~  
      { BLhuYuON  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eM`"$xc Oe  
    } aA.TlG@zP  
y<5xlN(+v  
    template < typename T1, typename T2 > uM~j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .](s\6'  
      { M3 $MgsN:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LHP?!rO0  
    } $rE_rZ+]="  
} ; 1YMu\(  
x; *KRO  
Ss7XjWP.}  
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 *,DBRJ_*7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !b+Kasss9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D<cHa |  
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。 V]9 ?9-r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3bPvL/\Lb  
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。。。 ~UJ_Rr54  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KcjP39@I  
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) I*K~GXWs#  
下面是修改过的unary_op DavG=kvd  
`_v|O{DC{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^UK6q2[  
class unary_op x_5H_! \#  
  { ];go?.*C  
Left l; XX(;,[(_  
  ?wx|n_3<:  
public : 1cdM^k  
C,D~2G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z5o6RTi  
dGzZ_Vf  
template < typename T > Oj0/[(D-  
  struct result_1 `W8dayZt  
  { ABp/uJI)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ #+~#U%5n  
} ; Kq';[Yc  
s0"1W"7vh  
template < typename T1, typename T2 > RtR]9^:~  
  struct result_2 VscEdtkd  
  { uIvE~<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fz8eL:i:  
} ; cf0D q~G  
HIi 5kv]}|  
template < typename T1, typename T2 > O=St}B\!m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OPwj*b:-m  
  { ( Qw"^lE3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $9\!CPZ2  
} ;HJ|)PN5L  
g+k0Fw]!  
template < typename T > 3B|o   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T!)v9L  
  { `:A`%Fg8<  
  return OpClass::execute(lt(t)); F XOA1VEg  
} l7P~_X_)"  
fNx3\<~V=  
} ; X] &Q^  
m>'sM1s  
fgP_NYfOj  
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 <gKT7ONtg  
好啦,现在才真正完美了。 T?c:z?j_9  
现在在picker里面就可以这么添加了:   Hs8c%C  
|}\et ecB  
template < typename Right > ,!3G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >T4.mB7+>  
  { :d-+Z%Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ND7 gxt-B  
} A|8(3PiP  
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。 ^l6q  
?y7x#_Exc  
`2?9eXC  
y!Q&;xO+!  
kQ~*iY  
十. bind $aX}i4F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BXVmt!S5F  
先来分析一下一段例子 D`LcL|nmH  
,.uPlnB_  
4*_9Gl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M yr [  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5 d S5,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 : \w\K:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @ Sw[+`  
我们来写个简单的。 ]dc^@}1bN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A\_cGM2  
对于函数对象类的版本: 2hl'mRW  
5~CHj  
template < typename Func > WLEjRx  
struct functor_trait uHUicZf.  
  { V7!x-E/  
typedef typename Func::result_type result_type; C9U~lcIS  
} ; *S_eYKSl  
对于无参数函数的版本: e qQAst#~  
m#mM2Guxe  
template < typename Ret > !h{qO&ZH=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `6b!W0$ -  
  { }r6SV%]:  
typedef Ret result_type; HP2]b?C  
} ; #m6 eG&a  
对于单参数函数的版本: _U)DL=a'  
"EQ-`b=I4  
template < typename Ret, typename V1 > X6/k `J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E/9 U0  
  { _ pM&Ya  
typedef Ret result_type; XS]=sfN  
} ; M& GA:`  
对于双参数函数的版本: cTFyF)  
r"SuE:D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yK<%AV@v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > utC]GiR  
  { ;-47d ^  
typedef Ret result_type; 69 R8#M  
} ; :Q=Jn?Gjb  
等等。。。 1GVJ3VXt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q d]5e  
;$ =`BI)  
template < typename Func > Jeyy Z=  
struct func_return /+ vl({vV  
  { 7$+n"Cfm  
template < typename T > 'Uew(o  
  struct result_1 (CS"s+y1  
  { [L8Bgw1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _K>cB<+d  
} ; K>9]I97g'  
7M<Ae D%  
template < typename T1, typename T2 > <XX\4[wb  
  struct result_2 [XjJsk,  
  { -@-cG\{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eXWiTi@  
} ; _) 2fXG!  
} ; )Fk%, H-1  
h*{{_3,  
qC40/1-m8K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EX7cjQsml  
CE:TQzg  
template < typename Func, typename aPicker > *[(O&L&0  
class binder_1 fP%hr gL  
  { >Qz#;HI  
Func fn; $ckX H,l_  
aPicker pk; 1g5%Gr/0$5  
public : 7\'vSHIL  
i2A>T/?{  
template < typename T > 9~bje^M  
  struct result_1 g= k}6"F~  
  { i2/:' i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zh]d&Xeq  
} ; Glcl7f"<^  
&xMR{:  
template < typename T1, typename T2 > [S9T@Q  
  struct result_2 R3<>]/1p|P  
  { c 's=>-X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7-.Y VM~R  
} ; ?N<* ATC L  
6]rIYc[,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k!b\qS~Q  
Mb=vIk{B f  
template < typename T > Tk9u+;=6$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >nkd U  
  { MQY^#N  
  return fn(pk(t)); L"A,7@:Vd  
} g8 ,V( ^  
template < typename T1, typename T2 > ',?v7&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kXA o+l  
  { aErms-~  
  return fn(pk(t1, t2)); 4<)%Esyb  
} b"t95qlL  
} ; iXK.QktHw  
ao#{N=mn  
s\,F 6c  
一目了然不是么? qP6]}Aj]  
最后实现bind :TqvL'9o  
j{SRE1tqh  
t/LQ|/xo  
template < typename Func, typename aPicker > fGHYs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _?kjIF  
  { j1%o+#df  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k`U")lv  
} xGCW-YR9  
!*ct3{m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 > $DMVtE0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wd2GKq!  
3r!6Z5P7{'  
十一. phoenix E1usxF)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :jB~rhZ~  
Ikql  
for_each(v.begin(), v.end(), i-w^pv'  
( aa2&yc29hp  
do_ lfp[(Ph)9  
[ &[$qA  
  cout << _1 <<   " , " eRc+.m[  
] IL`X}=L_  
.while_( -- _1), G?CaCleG  
cout << var( " \n " ) q,3_)ZOq  
) |9T3" _MmJ  
); '=K [3%U  
bhDV U(%I6  
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: ma[%,u`  
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 O*xC}$OOn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u9My.u@-*%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A(G%9'T  
h3D~?Iom  
!|;^  
template < typename Cond, typename Actor > M3ihtY  
class do_while 'g.9 goQ  
  { YyEW}2  
Cond cd; 8+K=3=05#U  
Actor act; v7&oHOk!  
public : u :AKp<'  
template < typename T > xDU>y  
  struct result_1 lx$]f)%~  
  { ivDmPHj{  
  typedef int result_type; 6x|"1 G{  
} ; ' RK .w^  
~sj'GEhEg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I.BsKB  
([SrIG>X  
template < typename T > &HBqweI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i3#To}g5V  
  { idW=  
  do F5la:0fb  
    { !=%0  
  act(t); )rcFBD{vM  
  } \Jm fQrBQ  
  while (cd(t)); )a"rj5~-  
  return   0 ; .XDY1~w0  
} U$jw8I'.  
} ; D#Qfa!=g  
afrU>#+"  
" !43,!<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \ldjWc<S  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 nF$n[:  
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。 ,ab_u@  
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。 W[Kv Qt3%  
下面就是产生这个functor的类: )c|S)iJ7=z  
V@krw"vW  
XJJdCv^  
template < typename Actor > gwVfiXR4  
class do_while_actor wMFo8;L  
  { -7jP'l=h  
Actor act; J |4q9$  
public : n.9k<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vC$Q4>m  
HQPb  
template < typename Cond > fXfBDB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4CAV)  
} ; 4Uz1~AuNxb  
h1O^~"x  
Z{-x}${  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zx$q,Zo<  
最后,是那个do_ Gt;@. jY&  
oVi_X98R  
a(Q4*XH4  
class do_while_invoker =2+';Xk\  
  { 81?7u!=ic+  
public : x~1.;dBF  
template < typename Actor > T'YHV}b}vX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kg@D?VqJP  
  { HqM>K*XKU  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~yacJU=  
} :(IP rQ  
} do_; BC!n;IAe  
&?+vHE}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ifA=qn0=}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cfZG3 "  
最后来说说怎么处理break和continue KKMzhvf]#  
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。 epz'GN]V  
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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