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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;dNKe.`Dg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KE`}P<K&  
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, JV Fn=Mw  
6+e@)[l.zc  
YUat}-S  
ne4hR]:  
  class filler G@ XKE17  
  { _K3?0<=4  
public : NSUw7hnWvz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k/?5Fs!#  
} ; lphQZ{8  
a1_7plg  
\IbGNV`q  
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: g>A*kY  
3G dWq*  
VlXUrJ9&  
fa;\4#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t{| KL<d]  
7 /w)^&8  
v{"$:Z ow  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [84ss;.$  
MJd!J ]E6  
Q}2aBU.f  
J1T_wA_  
二. 战前分析 >uN{cohs  
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。 [nB[]j<R*  
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 ^+^#KC8]W  
anjU3j  
!jGe_xB}~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,&rlt+wE  
  /* --------------------------------------------- */ 1WRQjT=o  
vector < int *> vp( 10 ); a.#`>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UR44 iA]  
/* --------------------------------------------- */ Cb5;l~}L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {M96jjiInf  
/* --------------------------------------------- */ u+a" '*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N?TXPY  
  /* --------------------------------------------- */ lO! Yl:;m%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); //n$#c _}u  
/* --------------------------------------------- */ {b6| wQ\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s4/4o_[W  
A}v! vVg  
*]NG@^y  
)-%3;e<w  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9&}$C]`  
1._1, _2是什么? U,Ya^2h%  
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。 &#^^UT(nj  
2._1 = 1是在做什么? /]zn8 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。 j\iE3:94$  
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。 ^pruQp1X  
jT>G8}h  
byoP1F%  
三. 动工 n]^zIe^6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ul$k xc=N  
e` 9d&"  
+e}v) N  
7yM=$"'d  
template < typename T > ~(OG3`W!  
class assignment CT,PQ  
  { Yl4XgjG  
T value; Is1P,`*!  
public : ^S:S[0\,  
assignment( const T & v) : value(v) {} Cp4 U`]  
template < typename T2 > $`,10uw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *;cvG?V  
} ; :}'5'oVG  
@6\Id7`Ea  
KT$Za  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /9T.]H ~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _)-t#Ve  
fUj[E0yOF  
C+o1.#]JM  
n-zAkKM  
  class holder x7\b-EC  
  { ]!CMo+  
public : vZMb/}-o  
template < typename T > ;Z^\$v9?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \PReQ|[ah  
  { {Tx"G9  
  return assignment < T > (t); U; -2)+  
} gQ90>P:  
} ; >NLG"[\  
rlxZ,]ul  
wW &q)WOi  
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: hOFC8g  
O0^m_  
  static holder _1; )Fk*'6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9o%k [n  
e1cqzhI=nA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e}lF#$  
而不用手动写一个函数对象。 tVfZ~q J  
) uM*`%  
eX)'C>4W  
u}I-#j)wap  
四. 问题分析 O-P'Ff"}t  
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。 `Iwl\x[A  
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。 3yGo{uW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7v'aw"~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J9aqmQj('  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0'wchy>  
xB5qX7*.  
五. 问题1:一致性 lw+54lZX|  
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?| ob3)bI oM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _[)f<`!g_V  
Hk&op P9)  
struct holder |D*a"*1+A  
  { wrP3:!=  
  // mVXwU](N  
  template < typename T > 74_':,u;]~  
T &   operator ()( const T & r) const /{6&99SJcc  
  { &t)$5\r  
  return (T & )r; l,fwF ua  
} &{4KymB:  
} ; Q|KD$2rB  
/]U),LbN  
这样的话assignment也必须相应改动: 8*zORz  
3~q#P   
template < typename Left, typename Right > B*Z}=$1j  
class assignment !NqLBrcv0  
  { &=f] a  
Left l; n4XEyCrD  
Right r; u@]rR&h`  
public : #W$6[#7=I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d+45Y,|  
template < typename T2 > 6~34L{u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d+qeZGg^A  
} ; Xsk/U++  
c1tM(]&  
同时,holder的operator=也需要改动: >o:y.2yCe  
KWS\iu  
template < typename T > HIGTo\]Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8u%rh[g'  
  { QLxe1[qI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *""iXi[  
} hKVb#|$  
Cl6P,C  
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。 `y3*\l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }A}cq!I^  
0g8ykGyx  
return l(rhs) = r; \B4f5 L8k  
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。 ,NAwSmocVP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xWK0p'E0  
C>A} e6o  
template < typename Tp > 8q]_> X  
class constant_t ^*G UcQ$  
  { Prc (  
  const Tp t; t5CJG'!ql  
public : .Te GA;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Skl:~'W.&|  
template < typename T > 5X PoQ^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5Lm-KohT'  
  {  eC[G4  
  return t; lLur.f  
} f4O}WU}l{s  
} ; g-pEt#  
|F4)&xN\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !_q=r[D\  
下面就可以修改holder的operator=了 &E]<KbVx  
r}:D g fn  
template < typename T > %0 p9\I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `*o ko[\3  
  { I p<~Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sF Ph?  
} v}5||s!=  
xsIfR3Ze9  
同时也要修改assignment的operator() J``5;%TJp  
eN'b" _D  
template < typename T2 > FKtG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z*R~dHr   
现在代码看起来就很一致了。 :*M2@  
sa}.o ZpQ  
六. 问题2:链式操作 SJ}PV:x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hwQrmVwvP  
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。 mGpBj9jr1  
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。 zh{I;~syh  
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。 (M?VB*sm0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ov5g`uud  
\#v(f2jPF  
template < typename T > *:% I|5  
struct result_1 DaBy<pGb?  
  { ol1J1Zg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x*!*2{  
} ; Y .E.(\  
]DUmp6  
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: y1h3Ch>Y  
HHerL%/   
template < typename T > @X2zIFm  
struct   ref bw)E;1zo  
  { =)#<u9 qqL  
typedef T & reference; Z6zLL   
} ; %(S!/(LWW  
template < typename T > ]|N"jr?7H  
struct   ref < T &> RA!8AS?  
  { 610u!_-  
typedef T & reference; )8taMC:H^  
} ; hltUf5m'b  
BI<(]`FP;s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pxI[/vS N  
BM9:|}\J65  
template < typename T > .] 0:`Y,;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RWB]uHzE  
  { P_P~c~o  
  return l(t) = r(t); ac,<+y7A  
} j*FpQiBoT  
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!G<sfL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E<p<"UjcCJ  
sZwa#CQKq  
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 Ld'3uM/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6o^O%:0g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v5I5tzt*%H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L*P*^I^1  
最后的布局是: u= Ga}  
                Add NA YwuE-`  
              /   \ f7a"}.D $  
            Divide   5 [U$`nnp  
            /   \ 3t5W wrNh  
          _1     3 e +jp,>(v  
似乎一切都解决了?不。 K<k\A@rv8H  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~iIFe+6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 K#N5S]2yb  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ZftucD|ZY/  
8/}S/$  
template < typename Right > Y3ypca&P9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 29W`L2L  
Right & rt) const *CVI@:Q9  
  { Snq0OxS[v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -aDBdZ;y  
} a ~k*Gd(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MIu'OJ"z~  
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。 bWZ oGFT  
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。 u$ vLwJ|o  
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。 ]'vAeC6{  
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。 )"Wy/P  
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? H:t2;Z'  
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: t4p-pH'9b  
rc}=`D`  
template < class Action > rm<`H(cT  
class picker : public Action Kww+lgzS  
  { >`n)-8  
public : :U faMe5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V.!z9AQ  
  // all the operator overloaded ^fU,9  
} ; }]pOR&o  
0Rn`63#  
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。 t&C0V|s79$  
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: m xy=3cUi  
r3YfY \  
template < typename Right > '<wZe.Q!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kqCUr|M.P  
  { m.U&O=]5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V^\b"1X7N  
} rD>q/,X=\  
/b{Ufo3v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [5]* Be  
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。 Ct0%3]<J  
G)=+Nt\ *  
template < typename T >   struct picker_maker ^56#{~%^?  
  { ?o d*"M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1! R:}r3t  
} ; QjsN7h&%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %Gjjl*`E  
  { ks8xxY  
typedef picker < T > result; F'55BY*!  
} ; 7D4I>N'T  
U6M&7 l8  
下面总的结构就有了: )7F$:*e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 s=XqI@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mTa^At"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V/8yW3]Xy  
至此链式操作完美实现。 <h~_7Dn  
w'Jo).OW~  
6o GF6C  
七. 问题3 g1q%b%8T  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rgu7g  
n{E + r  
template < typename T1, typename T2 > 1gH>B5`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >&|/4`HSB  
  { lW@i,1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o&HFlDZ5jO  
} {"^#CSi  
=!2(7Nr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q%FXox~b  
7=4V1FS6i  
template < typename T1, typename T2 > ld'Aaxl&  
struct result_2 c6HH%|  
  { jhE3@c@pT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v?4MndR  
} ; +'D #VG  
"\kr;X'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? D?cE$P  
这个差事就留给了holder自己。 SG3qNM: g  
    EJO6k1  
bhT:MW!  
template < int Order > btB> -pT  
class holder; K9UWyM<(2C  
template <> :sek MNM  
class holder < 1 > G;bE_O  
  { Y.8mgy>   
public : 8KS9!*.iZ  
template < typename T > qC YXkZ%`  
  struct result_1 N:rnH:g+:  
  { iLkP@OYgQ  
  typedef T & result; Ks^EGy+O:-  
} ; J_ `\}55n  
template < typename T1, typename T2 > B ? D|B  
  struct result_2 4N{^niq7  
  { b~m|mb$  
  typedef T1 & result; }MV=t7x9+  
} ; T8J[B( )L  
template < typename T > V: ivnx*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y :8Oc?  
  { z,=k F I  
  return (T & )r; .JL?RH2@8  
} `@i! 'h  
template < typename T1, typename T2 > @&]%%o+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ' |K408i   
  { ~D\ V!  
  return (T1 & )r1; !4 G9`>n  
} nK|WzUtp  
} ; ZIM 5$JdCv  
=ZN~*HLl}  
template <> ]+i~Cbj  
class holder < 2 > i^DZK&B@u  
  { {KalVZX2R  
public : fwi( qx1=}  
template < typename T > EXYr_$gRs  
  struct result_1 W%cJ#R[o  
  { g"L$}#iTsl  
  typedef T & result; fRd^@@,[  
} ; XqTDLM&  
template < typename T1, typename T2 > |0/~7l  
  struct result_2 ~!W{C_*N  
  { _8"%nV  
  typedef T2 & result; qU,u(El  
} ; 3.s.&^  
template < typename T > ] 'ybu&22  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [D%5Fh\0  
  { uVw|fT  
  return (T & )r; yPza  
} o@KK/f  
template < typename T1, typename T2 > QGQ> shIeZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IXef}%1N?  
  { {z/Y~rf  
  return (T2 & )r2; )R'~{;z }  
} ]J7.d$7T  
} ; V}kQXz"9  
=%V(n{7=  
$,~D-~-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 qA6;Q$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :vkTV~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b$:<T7vei  
<)\  
return l(i, j) = r(i, j); 7}e73  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $.2#G"|  
8%wu:;*]%  
  return ( int & )i; h|j $Jy  
  return ( int & )j; 5u-jjUO  
最后执行i = j; 0xYPK7a=L\  
可见,参数被正确的选择了。 jRP9e  
-r5JP[0kP  
{"uLV{d  
%nfaU~IqK  
kq kj.#u  
八. 中期总结 V>&WZY  
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: d}t7bgk'j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [_h/Dh C:+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i7/I8y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 09SLQVo  
sox0:9Oqnf  
RrGFGn{  
j!:^+F/  
&6`h%;a/&  
58@YWv Ak  
九. 简化 EBX+fzjQo  
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。 >qBQfz:U>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hY@rt,! 8  
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: j:;[Y`2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :"9P {xe^  
  +-*/&|^等 $R2iSu{kO  
2. 返回引用。 yIL6Sb  
  =,各种复合赋值等 z_^Vgb]  
3. 返回固定类型。 MM*B.y~TxZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .A. VOf_  
4. 原样返回。 "[rChso  
  operator, Hq*\,`b&  
5. 返回解引用的类型。 U2u\Q1  
  operator*(单目) ^"e|)4_5\  
6. 返回地址。 Is $I;`  
  operator&(单目) ^T#bla893  
7. 下表访问返回类型。 $-}a<UFE;  
  operator[] .m]"lH*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %&RF;qa2xu  
  operator<<和operator>> <B?@,S>  
-<[MM2Y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j<-#a^jb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mu[:b  
Qt@_C*,P  
template < typename Left > +y$%S4>0tp  
struct value_return ;p !|E3o.  
  { 0'IV"eH2  
template < typename T > (|EnRk-E  
  struct result_1 ]{Ytf'bG  
  { ")t ^!x(v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NYoh6AR  
} ; s^@?+<4:  
I$Bu6x!  
template < typename T1, typename T2 > XvU^DEfW  
  struct result_2 .S l{m[nV8  
  { `5V=U9zdE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; McRAy%{z  
} ; 8T7E.guYr  
} ; wE.CZ% f  
?+]prbt)  
3~I|KF7x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M?i U$qI  
BB?vc( d  
下面我们来剥离functor中的operator() *ydkx\pT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \pXs&}%1,F  
SM;*vkwz~  
return l(t) op r(t) i: 6`Rmz1.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]ZD W+<  
return op l(t) `u z R!^X  
return op l(t1, t2) vU:FDkx*nn  
return l(t) op H\Y5Fd9)  
return l(t1, t2) op ?*36&Iq}  
return l(t)[r(t)] ^u? #fLr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] []'gIF  
8!~8:?6n  
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: g[]UM;D*  
单目: return f(l(t), r(t)); N%hV+># Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eF[CiO8F2  
双目: return f(l(t)); Tq\S-K}4!  
return f(l(t1, t2)); Fgf5OHX  
下面就是f的实现,以operator/为例 9w^lRbn  
3C,G~)= x  
struct meta_divide u?(@hUV.  
  { TY(B]Q_o  
template < typename T1, typename T2 > raWs6b4Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^PnXnH?  
  { 0W92Z@_GY  
  return t1 / t2; ,cgFdOM.  
} e;+6U"Jx*  
} ; n9 LTrhLqp  
x)Y?kVw21"  
这个工作可以让宏来做: Wchu-]  
toq/G,N Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @H{QHi  
template < typename T1, typename T2 > \ NUlp4i~Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D5o[z:V7"  
以后可以直接用 S>-x<'Os  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z*+0gJ<Y  
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 i `m&X6)\j  
(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。。。) ?ztI8 I/  
BB x359  
/s@t-gTi  
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 4pvT?s>68  
w\"~ *(M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -C]k YQ  
class unary_op : public Rettype m#}41<  
  { 9O8na 'w  
    Left l; f<14-R=  
public : g*]hmkYe9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {|KFgQ'\  
V`c"q.8  
template < typename T > -8HK_eQn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dl a }-A:  
      { #\|Ac*>  
      return FuncType::execute(l(t)); 6x'F0{U  
    } <Km ^>9  
BBV"nm_(/  
    template < typename T1, typename T2 > Ic 5TtN~/>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !2.(iuE  
      { \k DQ[4mGq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y:Wq;xEiDo  
    } ~[_u@8l!mN  
} ; PykVXZ7j;  
;6 ?a8t@  
@q98ac*{  
同样还可以申明一个binary_op 9nM_LV  
IhIz 7.|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %DK0s(*w0  
class binary_op : public Rettype (yx^zW7  
  { S!Alno  
    Left l; q9e(YX>  
Right r; /C[Q?  
public : q,i&%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *^ZJ&.  
J!{t/_aw  
template < typename T > B(pxyv)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f`$F^=  
      { ,4Q1[K35B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3WVH8Sb  
    } TpAE9S  
fH@P&SX  
    template < typename T1, typename T2 > ty"|yA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r}**^"mFy  
      { XIGz_g;#'w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H*m3i;"4p\  
    } B\73 Vf  
} ; kB)u@`</mV  
h SeXxSb:  
?*zDsQ  
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 l&/V4V-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GM~Ek] 9C%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xU1_L*tu '  
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。 |rgp(;iO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3s]aXz:  
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。。。 <2n5|.:>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NihUCj"  
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) {\WRW}iO  
下面是修改过的unary_op 2;wp D2  
>1}@Q(n/}{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o2 ;  
class unary_op 9-W3}4'e  
  { eh39"s  
Left l; 0.aIcc  
  ]\C wa9  
public : Sl;[9l2  
[u $X.=(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dwpE(G y6c  
RoFOjCc>D.  
template < typename T > tEN8S]X  
  struct result_1 (GW"iL#.  
  { `<Q[$z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kl~)<,/@  
} ; UkTq0-N;2  
Ke;eI+P[  
template < typename T1, typename T2 > z/I\hC9i  
  struct result_2 ,M.phRJ-`  
  { }Q?a6(4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K1+4W=|  
} ; )ZW[$:wA  
KB"N',kG  
template < typename T1, typename T2 > 9Q.@RO$%C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;*G';VuT  
  { ;/h&40&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &RHZ7T  
} mDXG~*1   
j S4\;  
template < typename T > /V {1Zw=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bess b>=  
  { -d.i4X3j  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ei7Oi!1  
} +8|9&v`  
Ox5Es  
} ; *N |ak =  
TE5J @I  
tb^/jzC  
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 4J1_rMfh  
好啦,现在才真正完美了。 S\SYFXUl  
现在在picker里面就可以这么添加了: F%:74.]Y  
l*$~Y0  
template < typename Right > bZ>dr{%%e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WM;5/;bB  
  { Dv*d$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cy(4g-b]@e  
} 9/`3=r@  
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。 9SBTeJ$RZ  
K(uz`(5  
X<D fzd oI  
8wrO64_NO  
Bp_8PjQ  
十. bind sVpET  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &P,uK+C4  
先来分析一下一段例子 ' Tk4P{  
l>?f+70  
HUChg{[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jqj4(J@%yr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Uc, J+j0F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v5 @9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 BM{*5Lf  
我们来写个简单的。 >m:n6M'r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~>H,~</`  
对于函数对象类的版本: o-o -'0l  
?t/G@  
template < typename Func > `TYC]9  
struct functor_trait 1bFGoLAEFl  
  { ?iZM.$![  
typedef typename Func::result_type result_type; l;r A}?,.^  
} ; ^?2zoS#iw  
对于无参数函数的版本: !' 0PM[  
ck b(+*+l  
template < typename Ret > &ty-aB=F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &Hyy .a  
  { qj/Zk [  
typedef Ret result_type; Dkx}}E:<  
} ; BCuoFw)  
对于单参数函数的版本: "L;@qCfhO  
po(pi|  
template < typename Ret, typename V1 > =CW> ;h]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MGf*+!y,  
  { +w7U7" xQ  
typedef Ret result_type; |2=@8_am  
} ; /:^nG+  
对于双参数函数的版本: O+|ipw*B%  
V!(7=ku!`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @^<&LG5^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '"+Gn52#  
  { %JH/|mA&|  
typedef Ret result_type; lcLDCt ?  
} ; XDAP[V  
等等。。。 E+|K3EJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DgK*> A  
m[%':^vSr  
template < typename Func > ?6\N&MTF  
struct func_return ]imVIu   
  { d'&OEGb<  
template < typename T > jhPbh5E  
  struct result_1 3d]~e  
  { %wXj P`#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +!W:gA  
} ; Wx8:GBM$2  
k& uh  
template < typename T1, typename T2 > gKcBx6G Q  
  struct result_2 lXF7)H&T  
  { rT=C/SKP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lo1bj*Y2  
} ; EP"Z58&$R  
} ; op/_ :#&'  
^eyVEN  
OSfT\8YA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,(-V<>/*.|  
~1E!Co  
template < typename Func, typename aPicker > ce#Iu#qT  
class binder_1 xAl8e  
  { .zl[nx[9"D  
Func fn; F:d2;  
aPicker pk; zy%0;%  
public : Trs2M+r)  
'&hd^9]Lo  
template < typename T > d"IZt;s/,  
  struct result_1 Phk3Jv  
  { 2 S~(P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2@lGY_O!m  
} ; !*L)v  
by0K:*C  
template < typename T1, typename T2 > x`FTy&g  
  struct result_2 + kT ]qH  
  { pdR\Ne0P*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G[JWG  
} ; W!R0:-  
:<bhQY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |O6/p7+.  
LGW:+c  
template < typename T > fI`gF^u(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,}]v7DD  
  { |1tpXpe  
  return fn(pk(t)); i-w$-2w  
} ^"p . 3Hy  
template < typename T1, typename T2 > VBix8|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I|c!:4  
  { Xp9I3nd|  
  return fn(pk(t1, t2)); NA/`LaJ  
} ^"D^D`$@  
} ; {Q37a=;,  
TE$6=;  
ZfX$q\7  
一目了然不是么? UimofFmI%  
最后实现bind J _dgP[  
{J izCUo_'  
3N-pND0>p  
template < typename Func, typename aPicker > $[Z~BfSQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2"?DaX  
  { SepwMB4@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J'sa{/ #  
} #+p-  
P`{$7ST'Hh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 14 ,t  
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。 U;WwEta ]  
$/C1s"C@O  
十一. phoenix q`/J2r+O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W>i%sHH6  
zG<<MR/<  
for_each(v.begin(), v.end(), tuIZYp8tIN  
( ,pI9=e@O/z  
do_ p&x!m}!  
[ /+J nEFf  
  cout << _1 <<   " , " Li} 5aK  
] hHmm(~5gR  
.while_( -- _1), 2b"DkJj'  
cout << var( " \n " ) Cs[ d:T  
) .l_Nf9=  
); p*,T~(A6  
ssx#|InY  
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: 3: WEODV2  
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 wpYk`L r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OqIXFX"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5N $XY@  
aIFlNS,y  
5v)bs\x6  
template < typename Cond, typename Actor > o ?vGI=  
class do_while Q17dcgd  
  { dt:$:,"   
Cond cd; a{r"$>0  
Actor act; r9&m^,U  
public : yD7}  
template < typename T > x1#>"z7  
  struct result_1 7~QI4'e  
  { ur8+k4] \"  
  typedef int result_type; )Ln".Bu,  
} ; ciN\SA ZY  
4>0q0}J=5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0=3)`v{S@  
X>=`l)ZR  
template < typename T > M yHv>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pg4pfi^__V  
  { f\dfKNm6  
  do v.Q#<@B^:  
    { v;e8W9M  
  act(t); clV^Xg8D  
  } g?v(>#i  
  while (cd(t)); |mQ Fi\  
  return   0 ; $U]T8;5Q  
} O1\Hx8^  
} ; 9D1WUUa  
E3O^Tg?j  
}|=/v( D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;\2Z?Kq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 T9Q3I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o= ($'(1  
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。 hA 5')te<  
下面就是产生这个functor的类:  A\Ib  
ft(o-f7,  
4($"4>BA  
template < typename Actor > n_km]~  
class do_while_actor ? /z[Jx.  
  { vHpw?(]  
Actor act; xt5/`C  
public : `T[@-   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R\3a Sx L  
R>"Fc/{y  
template < typename Cond > e9h@G#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PmE)FthdP(  
} ; X n!mdR  
)/::i O&$:  
j %gd:-tA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +,>%Yb =EA  
最后,是那个do_ +n;nvf}(  
@h{|tP%"  
f<@!{y 2Xe  
class do_while_invoker ^-~JkW'z  
  { ? x #K:a?  
public : zW%Em81Wd  
template < typename Actor > %DKFF4k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yn }Gj'  
  { M/Yr0"%Q<.  
  return do_while_actor < Actor > (act); +`Z1L\gmA  
} ~#*C,4m  
} do_; *pJGp:{6V?  
^)gyKl:E'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f?sm~PwC-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |^1U<'oM#  
最后来说说怎么处理break和continue dyWp'vCQs\  
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。 4Lt9Dx1  
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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