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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6#A g^A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _zAHN0d  
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, Dj Z;LE>  
YCv)DW;  
Tr}z&efY  
lHRs3+  
  class filler grvm2`u  
  { (G:A^z  
public : Gm,vLs9H$T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }2WscxL  
} ; ~r/"w'dB  
3AKT>Wy =  
'r&az BO  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: G,tJ\xMw8  
v"nN[_T  
Bw;gl^:UG  
l;*/F`>c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PI KQ}aq=  
C,*3a`/2M^  
HGuU6@~hu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !Tc jJ2T  
M^q< qS>d  
RJpH1XQ j  
O$Wi=5  
二. 战前分析 1u?h4w C  
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。 #w%d  
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 )7$1Da|.  
p`/"e<TP  
!n;0%"(FH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t)#8r,9c  
  /* --------------------------------------------- */ Gv ';  
vector < int *> vp( 10 ); xC3h m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {1 VHz])I  
/* --------------------------------------------- */ T1$fu(f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nWfzwXP>_  
/* --------------------------------------------- */ j@N z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CSKOtqKQ)  
  /* --------------------------------------------- */ C`G+b{o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L]wWJL  
/* --------------------------------------------- */ W''%{A/'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9+:SS1_  
@uh^)6i]/  
kJQH{n+)R  
i D6f/|g  
看了之后,我们可以思考一些问题: -L4fp  
1._1, _2是什么? Nk.m$  
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。 $|kq{@<  
2._1 = 1是在做什么? ^Rr!YnEN  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  ?cG~M|@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2C6o?*RjyY  
mLEJt,X  
v'Y0|9c  
三. 动工 &a;{ed1B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ro}7ERA  
~]sj.>P  
nt 9LBea  
zd%n)jlwR  
template < typename T > :B^YK].  
class assignment f ZEyXb  
  { A-n@:` n~  
T value;  Mi>!  
public : ZmLA4<  
assignment( const T & v) : value(v) {} pZE}<EX  
template < typename T2 > QN4{xf:}S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BlLK6"gJT  
} ; /9SEW!E  
Y ~TR`y  
`w&A;fR! H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <{ER#}b:O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lEZODc+%Y  
6TR` O  
v3p0  
_4#Mdnh}[  
  class holder AvmI<U  
  { 'hoEdJ]t5  
public : Abw=x4d(i  
template < typename T > V 4#bW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G '1K6  
  { 3_DwqZ 'O  
  return assignment < T > (t); 8O[br@h:5  
} 1>c^-"#e^  
} ; RJ\'"XQ  
<E2n M,  
)r0XQa]@$  
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: VQ R E ]  
 YW14X  
  static holder _1; x?"+Or.h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &@v&5EXOw  
ut*sx9l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g=gM}`X%  
而不用手动写一个函数对象。 /"J3hSR  
]$7yB3S,B  
+6~y1s/B[  
;s$,}O.  
四. 问题分析 9ZD>_a  
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。 nF5\iV  
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。 gAudL)X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4)Bk:K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .5^7Jwh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i5*BZv>e  
B>;`$-  
五. 问题1:一致性 yI{4h $c  
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?| `o4%UkBpM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ykS-5E`  
DqJzsk'd3  
struct holder "C]v   
  { c]/X >8;  
  // B*@0l:  
  template < typename T > e"d-$$'e  
T &   operator ()( const T & r) const &cpqn2Z  
  { -=InGm\Y  
  return (T & )r; 20,}T)}Tm  
} \H4$9lPk  
} ; V;LV),R?  
b Y2:g )  
这样的话assignment也必须相应改动: ,k9xI<i  
O>@ChQF  
template < typename Left, typename Right > O`^dy7>{U  
class assignment vNDf1B5z  
  { D_Zt:tzO  
Left l; Yn_v'Os2  
Right r; jtv<{7a  
public : X:>,3[hx|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MqAN~<l [  
template < typename T2 > 'PvOOhm,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Mp3nR5@d$  
} ; K'c[r0Ew  
V r7L9%/wg  
同时,holder的operator=也需要改动: I_s*pT  
4n0Iw  I  
template < typename T > Krd0Gc~\|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wBlo2WY  
  { ;S?ei>Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1>=]lMW  
} mVd%sWD  
K2qKkV@  
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。 8b:GyC5L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n`X}&(O  
S*NeS#!v  
return l(rhs) = r; szs.B|3X@*  
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。 {O!B8a    
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4*&2D-8<K  
Tg@:mw5  
template < typename Tp > xyrlR;Sk  
class constant_t SUb:0GUa  
  { ,Ma%"cWVC  
  const Tp t; NtG^t}V  
public : `D?  &)Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q\G7T{t$.  
template < typename T > O %1uBc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T(=Z0M  
  { V` 4/oM`  
  return t; Gm[XnUR7V  
} C/!7E:  
} ; ' j\~> a3\  
bo-lT-I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |Sv}/ P-  
下面就可以修改holder的operator=了 `hDH7u!U.  
HE:]zH  
template < typename T > (&1 56 5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6(/*E=bOKV  
  { K*P:FCz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )@],0yL  
} f<;eNN  
Oh3A?!y#  
同时也要修改assignment的operator() !8I80 :e_~  
!>?*gc.<  
template < typename T2 > KjK-#F,@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iBk1QRdn  
现在代码看起来就很一致了。 C ~Doj  
VQI[ J  
六. 问题2:链式操作 (H;,E-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PQrc#dfc |  
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。 "XLFw;o  
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。 1b<[/g9  
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。 t+#vcg,G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b/d 1(B@  
Tq,dlDDOR  
template < typename T > -#Jp@6'k%  
struct result_1 lvH} 8 lJ  
  { G4^6o[x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i|xC#hV  
} ; ! Q8y]9O  
g~XR#vl$  
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: |qf ef &  
GK[9Cm"v  
template < typename T > pHKc9VC  
struct   ref hm0MO,i"  
  { ~{ucr#]C  
typedef T & reference; FK @Gd)(  
} ; 1fTf+P  
template < typename T > ;NF:98  
struct   ref < T &> !8|?0>3)  
  { K?Jo"oy7  
typedef T & reference; `(xzCRX  
} ; ]VaMulb4  
Uka(Vr:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j/F:j5O*  
sn8l3h)  
template < typename T > GC[Ot~*_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &hJQHlyJM0  
  { _q}^#-  
  return l(t) = r(t); K.Y.K$NjP{  
} ]4B&8n!  
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。 RBpv40n0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zFr#j~L"  
x$z>.4  
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 EKUiX#p: M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /H$:Q|T}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A&V'WahC@I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P}w0=  
最后的布局是: 2>g!+p Ox  
                Add MaZVGrcC  
              /   \ hVNT  
            Divide   5 >]x%+@{|  
            /   \ hX:yn:P~  
          _1     3 sj&1I.@,>  
似乎一切都解决了?不。 z8j7K'vV1  
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。 G_ #MXFWt  
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。 a&Me#H{  
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: }[y_Fr0  
l)f 2T@bHl  
template < typename Right > bZ}T;!U?I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w3M F62:  
Right & rt) const ~&D5RfK5f  
  { B.}j1 Bb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zd=N.  
} esd9N'.Q*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e 3TKg  
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。 \"9ysePI  
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。 CYdYa|  
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。 C?]+(P  
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。 7>3+]njw  
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? %<1_\N7  
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: WH<\f |xR  
f%yNq6l  
template < class Action > (8(P12l  
class picker : public Action <m*j1|^{t  
  { `We?j7O  
public : 6 )lWuY]e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZQyXzERp  
  // all the operator overloaded zor  
} ; 6%MM)Vj+u  
\q"vC1,9  
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。 n`D-?]*  
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,Mg  
2^)_XVX1  
template < typename Right > -kb;h F}.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rnC<(f22  
  { C|RC9b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cXNR<`   
} mcWN.  
b@B\2BT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |AS9^w  
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。 /5~j"| U'  
OG^#e+  
template < typename T >   struct picker_maker K<v:RbU|[1  
  { T+>W(w i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @Py?.H   
} ; juMHc$d17  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "5"{~3Gw^  
  { HBZtg  
typedef picker < T > result; 5>-~!Mg1  
} ; ",]A.,  
V=E5pB`Pr  
下面总的结构就有了: j3fq}>=  
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 %  
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。 AIw~@*T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |5*:ThC[  
至此链式操作完美实现。 <W/YC 2b  
#(-?i\i  
[ub)`-6 u  
七. 问题3 58]t iP"  
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。 0+k=gO  
vkLyGb7r<  
template < typename T1, typename T2 > +< )H2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gyob q'o-  
  {  >1q:-^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ckbD/+  
} ,S1'SCwVdJ  
CIQ9dx7>  
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: G5UNW<P2C  
v %S$5  
template < typename T1, typename T2 > -pQ0,/}K  
struct result_2 uCj)7>}v{M  
  { 2,p= %  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IeB^BD+j  
} ; V5+|H1=  
9L>ep&u)^  
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? uExYgI`<%&  
这个差事就留给了holder自己。 [pz1f!Wn  
    v"dl6%D"  
jsq|K=x,  
template < int Order > lN7YU-ygz  
class holder; }sM_^&e4X  
template <> >~uKkQ_p  
class holder < 1 > ! ~+mf^D  
  { O>IG7Ujl  
public : y7LM}dH#m  
template < typename T > LHs^Xo18  
  struct result_1 _ !k\~4U  
  { )_K:A(V>  
  typedef T & result; X`7O%HiX/`  
} ; Hm_&``='  
template < typename T1, typename T2 > R".*dC,0'B  
  struct result_2 L7N>p4h]Xj  
  { Bb7Vf7>  
  typedef T1 & result; gh% Q9Ni-  
} ; T8Ye+eP}  
template < typename T > q]v{o8:U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2 '8I/>-  
  { Sv[+~co<l  
  return (T & )r; Obc wmL  
} {mA#'75a#  
template < typename T1, typename T2 > M2M&L,/O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /?S,u,R  
  { "gt*k#  
  return (T1 & )r1; c/,B?  
} u4Z Accj  
} ; on f7V  
<\L=F8[  
template <> L F!S`|FF  
class holder < 2 > MYUL y2)  
  { muKjeg'b  
public : (~^KXJ{->  
template < typename T > 7+m.:~H3}  
  struct result_1 Jg@eGs\*  
  { ORt)sn&~d  
  typedef T & result; U-#vssJhk  
} ; ]u%Y8kBe  
template < typename T1, typename T2 > wfM|3GS+.  
  struct result_2 dEfP272M  
  { [UB]vPXm$  
  typedef T2 & result; M"8?XD%  
} ; / 16 r_l  
template < typename T > cFoeyI#v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bJL,pe+u  
  { /%P,y+<}iG  
  return (T & )r; \m+;^_;5GW  
} %D[6;PT  
template < typename T1, typename T2 > w=ZK=@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5- "aK~@+  
  { Bacmrf  
  return (T2 & )r2; n;r W  
} HG)h,&nc-  
} ; 8b $e)  
1Pd2%  
l6 T5]$  
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> >。 ?8$h%Ov-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @eRv`O"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |@dY[VK>  
Sp@{5  
return l(i, j) = r(i, j); e it%U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f:h<tlob  
!3Q^oR  
  return ( int & )i; 5I0j>{U&  
  return ( int & )j; <#e!kWGR?  
最后执行i = j; U z MIm  
可见,参数被正确的选择了。 *YWk.  
eX o@3/  
ksQw|>K  
S oB6F9  
34qfP{9!N  
八. 中期总结 ! p3vnOX6  
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: fUB+9G(Bx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ml+O - 3T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ce_l\J8G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3$ BYfI3H  
j8ag}%  
zG~nRt{4  
$!:xjb  
g;!,2,De}  
L_fiE3G|>  
九. 简化 X1GM\*BE  
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。 v;IuB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ai5D[ykX  
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: s@|TQ9e |j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HeM-  
  +-*/&|^等 'dcO-A:>  
2. 返回引用。 01o,9_|FL  
  =,各种复合赋值等 VRz9;=m  
3. 返回固定类型。 tnC,1HV0[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >('Z9<|r:  
4. 原样返回。 D<xDj#Z~1  
  operator, G":u::hR  
5. 返回解引用的类型。 `MXGEJF  
  operator*(单目) <_-8)abK  
6. 返回地址。 IHj9n>c)[  
  operator&(单目) r~T3Ieb  
7. 下表访问返回类型。 41\V;yib  
  operator[] 1lf]}V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rTM0[2N  
  operator<<和operator>> o`\@Yq$.  
(?~*.g!  
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。 [2nPr^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jLreN#:9  
/` 4B-Y4M4  
template < typename Left > k_7agW  
struct value_return cy#N(S[ 1  
  { ]o*-|[^?  
template < typename T > D,, x<JG|  
  struct result_1 -P=Hp/ELi  
  { n}4Lq^$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _u8d`7$*%  
} ; "9!CsloWhz  
Z+C&?K  
template < typename T1, typename T2 > %ysf FE  
  struct result_2 A@JZK+WB}  
  { Iih]q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^|=3sJ4[U  
} ; 3Uni{Z]Q)  
} ; pc/]t^]p  
Q#*Pjl  
$rz'Ybs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hOIk6}r4X  
)n17}Qm`V  
下面我们来剥离functor中的operator() "6o5x&H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C/A~r  
#nJ&`woZt  
return l(t) op r(t) Ixv/xI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %B-m- =gz  
return op l(t) !gFUC<4bu  
return op l(t1, t2) KZ/ 2#`  
return l(t) op i{6wns?KMj  
return l(t1, t2) op B;xGTl@8  
return l(t)[r(t)] %Dm:|><V$b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $7bux 1L  
glP W9q,f  
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: pt- 1>Ui  
单目: return f(l(t), r(t)); +@5*_n\e`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y7Sj^muBY  
双目: return f(l(t)); m6M:l"u  
return f(l(t1, t2)); {-)*.l=  
下面就是f的实现,以operator/为例 x>~.cey  
Q1?0 ]5  
struct meta_divide y`.m'n7>P  
  { UvM_~qo  
template < typename T1, typename T2 > dLy-J1h\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {]dH+J7  
  { .3,6Oo  
  return t1 / t2; z+6%Ya&ls  
} DU1\K  
} ; Gu@Znh-D  
bdkxCt  
这个工作可以让宏来做: }uk]1M2=  
lF.yQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !0 -[}vvU  
template < typename T1, typename T2 > \ '7TT4~F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d3K-|  
以后可以直接用 Hnc<)_DF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3eP7vy  
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 SjB#"A5  
(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。。。) ]<?7Cp P  
mL[Y{t#N  
088"7 s  
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 u3@v  
e&J_uG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qI#ow_lL#  
class unary_op : public Rettype uV+.(sjH  
  { %t<ba[9F  
    Left l; 52d8EGC  
public : ZMI vzQYI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N"rZK/@}  
dt|f4 XWF  
template < typename T > ~ 6-6aYhe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`b[c.%  
      { {kp^@  
      return FuncType::execute(l(t)); %e'Z.vm  
    } , 1` -u$  
2%(RB4+  
    template < typename T1, typename T2 > *oU-V#   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '`fz|.|cbB  
      { <tp#KZE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u.Z,HsEOb  
    } @O%d2bgEWV  
} ; ;IYH5sG{  
6`l7saHXE  
"[BDa}Il  
同样还可以申明一个binary_op J=C63YB  
A/#Xr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rc9Y:(S1l  
class binary_op : public Rettype ~^R?HS  
  { ;_hL  
    Left l; &33.mdBH  
Right r; jwd{CN%  
public : '{(/C?T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KGoHn6jM  
@Xb>GPVe#L  
template < typename T > ie%_-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X0"f>.Lg  
      { --9Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SJdi*>  
    } 2>bV+[@B  
mv+K!T6  
    template < typename T1, typename T2 > .6D9m.Q,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }.R].4gT  
      { (ATCP#lF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !(wH}ti  
    } N2x!RYW  
} ; bG6<=^  
>)IXc<"wq  
;y{VdT  
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 J|BZ{T}d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ttK`*Ng  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }lzQMT  
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。 m*^|9*dIC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mn=5yU  
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。。。 n_Ka+Y<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U5z}i^8a  
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) qJ|n73yn  
下面是修改过的unary_op J '^xDIZX  
v8`)h<:W?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X}5aE4K/  
class unary_op k<M~co;L  
  { P;dp>jL  
Left l; l?/.uNw  
  0kD8wj%  
public : r_kw "9  
z]YP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yT>t[t60/S  
cc%O35o  
template < typename T >  yq ?_#r  
  struct result_1 VhAZncw  
  { #89h}mp'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; elgCPX&:W  
} ; Hh bf9)  
7 \ <4LX  
template < typename T1, typename T2 > FBGHVV w!  
  struct result_2 6rnehv!p  
  { I>27U<PX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4nhe *ip  
} ; O^ ]I>A#d  
toipEp<ci  
template < typename T1, typename T2 > F$K-Q;r]<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {}3kla{  
  { 3_atv'I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X*~NE\  
} G5Ci"0  
dv0TJ 0%  
template < typename T > Gc9^Z=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DJE/u qE  
  { xLZQ\2q  
  return OpClass::execute(lt(t)); TKc&yAK  
} ru`;cXa,  
Yi[dS`,d  
} ; s\&_Kbw] c  
4[3T%jA  
-aNTFt~|[  
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 4(4JQ(5  
好啦,现在才真正完美了。 e>t9\vN#bx  
现在在picker里面就可以这么添加了: |Z;w k&  
^+[o +  
template < typename Right > 4C /8hsn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LM'` U-/e$  
  { ](0 Vm_es  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ) WIlj  
} 0iX qAa  
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。 ~~1~_0?e  
~rCnST  
RQ,(?I*8\  
vP}K(' (  
l``1^&K  
十. bind ID+'$u &  
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。 QBsDO].J<  
先来分析一下一段例子 o33{tUp'  
:e@JESlLf  
;oFaDTX]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ux icqkX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )+t5G>yKK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .%wEuqW=0  
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。 )dL?B9d:  
我们来写个简单的。 z3*G(,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \>=YxB q  
对于函数对象类的版本: -N\{QX1Yd  
/1li^</|p`  
template < typename Func > Rg[e~##  
struct functor_trait {t/!a0\HS  
  { KR^peWR  
typedef typename Func::result_type result_type; `4EOy:a  
} ; x#8=drh.:C  
对于无参数函数的版本: MZjiJZaO:L  
hTG d Uw]  
template < typename Ret > @&ZTEznbyt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _TPo=}Z  
  { pV("NJj!  
typedef Ret result_type; $m=z87hX  
} ; 1UM]$$:i  
对于单参数函数的版本: ~v54$#CB  
Y!7P>?)`,X  
template < typename Ret, typename V1 > a+~o: 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "tj#P  
  { }\0"gM  
typedef Ret result_type; \~)573'  
} ; ^w12k2a  
对于双参数函数的版本: Nz}Q"6L  
S-/ #3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :9h8q"T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kTk?[BK  
  { {PVu3 W  
typedef Ret result_type; }[DAk~  
} ; !>:tF,fcB  
等等。。。 oPbD9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )ED[cYGx  
3 #wj-  
template < typename Func > |@g1|OWd|  
struct func_return kxmS   
  { YQ)m?=+J  
template < typename T > ~+np7  
  struct result_1 "QF083$  
  { Na6z,TW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ji!-G4.n"  
} ; S }n;..{  
2bJFlxEU  
template < typename T1, typename T2 > |:#mw 1  
  struct result_2 2$o[  
  { Fq9[:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HxMsH5;  
} ; u .2sB6}  
} ; 19.cf3Dh  
".)_kt[  
}m H>lN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C#~MR+;  
W*<]`U_.  
template < typename Func, typename aPicker > EDo@J2A  
class binder_1 %8L<KJd  
  { 8[C6LG  
Func fn; AVr!e   
aPicker pk; DOerSh_0W  
public : I5L7BTe  
Ng"vBycy  
template < typename T > %&Cl@6  
  struct result_1 +I<Sq_-  
  { _")h %)f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W\,lII0  
} ; pNlisS  
pD#"8h  
template < typename T1, typename T2 > ElXe=5L\#  
  struct result_2 uB1!*S1f  
  { k^pu1g=6I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hzLGmWN2j8  
} ; nEm7&Gb  
 W6O.E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @WHd(ka!  
5uo(z,WLR  
template < typename T > XQOprIJ U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const winJ@IYW  
  { M:M>@|)  
  return fn(pk(t)); RuNH (>Eb  
} z[%v _S  
template < typename T1, typename T2 > 0NtsFPO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f#kevf9zc  
  { !2| `aa  
  return fn(pk(t1, t2)); 9'q/&uH  
} {H; |G0tR  
} ; "IG$VjgcB  
 hu(K!>{  
-Y=c g;  
一目了然不是么? `U_>{p&x  
最后实现bind 8.Ef5-m  
}8M`2HMFR  
j' KobyX<  
template < typename Func, typename aPicker > SP7g qM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @Q\$dneY  
  { = )l:^+q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0D3+R1>_D  
} [y[v]'  
s<_LcQbt{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /B@% pq  
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。 SE9u2Jk  
jjwMvf.R  
十一. phoenix %[\x%m)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d)1sP0Z_@  
vDeG20.?Z  
for_each(v.begin(), v.end(), p:<gFZb  
( *DC Nu{6  
do_ a]Da`$T  
[ oB06{/6  
  cout << _1 <<   " , " |z|)r"*\4  
] _2X6bIE  
.while_( -- _1), <fsn2[V:B%  
cout << var( " \n " ) Sd$]b>b4O  
) mGpkM?Y"  
); 2PP-0 E  
";?C4%L  
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: 2}`Vc{\  
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 ?sf2h:\N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ds$\vSd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: />^`*e_  
-=Eq/s u%  
b8{h[YJL2  
template < typename Cond, typename Actor > Z>Kcz^a#  
class do_while `k{ff  
  { @t; O"q'|  
Cond cd; ;TV'PJ  
Actor act; me[J\MJ;w^  
public : 5lHN8k=mm2  
template < typename T > "l[ V%f E  
  struct result_1 %YvSHh;c  
  { A.$VM#  
  typedef int result_type; j^$3vj5E[  
} ; o.A} ``  
<7FP"YU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *@G(3 n  
i_9Cc$Qh<  
template < typename T > ^E<~zO=Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q0b`HD  
  { @u"kX2>Eq  
  do +6#%P  
    { >xU72l#5  
  act(t); ,Og[[0g  
  } 9#s95R O  
  while (cd(t)); ]cLEuE^&  
  return   0 ; :rTKqX&"j  
} Ft"&NtXeZZ  
} ; 7SA-OFM  
7>t$<J  
 J:~[ j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &3 XFg Ho  
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。 J/]o WC`u  
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。 oieQ2>lYh  
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。 _Qm7x>NT4  
下面就是产生这个functor的类: Y @XkqvX  
H)j [eZP  
_>jrlIfc  
template < typename Actor > ;9p#xW6  
class do_while_actor =q"w2b&  
  { [$1: &!(!  
Actor act; {m_A1D/_  
public : RWh9&O:6'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !!-}ttFA  
h7de9Rt  
template < typename Cond > nCffBc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  e8XM=$@  
} ; y(/jTS/ hd  
Xc8= 2n  
JK(`6qB>(6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 up+.@h{  
最后,是那个do_ ?dJ/)3I%F  
zt)p`kdD  
L)kb (TH  
class do_while_invoker (<]\,pP0_  
  { G!!-+n<  
public : #RR:3ZP ZC  
template < typename Actor > HsjELbH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p@cfY]<7  
  { 5eiZs  
  return do_while_actor < Actor > (act); q9>Ls-k  
} b!4N)t>gl  
} do_; ;PfeP ;z  
R "/xne  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5';/@M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SZim>@R  
最后来说说怎么处理break和continue B^8ZoF  
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。 LaIW,+  
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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