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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g+/U^JIc4l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K<w5[E9V.  
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, UuqnL{  
8kc'|F\  
rH:X/i;D  
/~rO2]rZ@  
  class filler [pWDhY  
  { *4^]?Y\*  
public : [<fLPa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8'xnhV  
} ; Z%9^6kdY  
dVt@D&  
+95dz?~  
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: h8-tbHgpb  
c^WBB$v  
%=<NqINM[  
(@o />T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D&m"~wI  
>(ww6vk2  
+}0*_VW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eC`f8=V  
Jc?ssm\%  
nW%=k!''  
p33GKg0i+(  
二. 战前分析 vhEs+ j  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }R5&[hxh4t  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Odtck9L  
%R"/`N9R,  
yaYt/?|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >`|uc  
  /* --------------------------------------------- */ &2]D+aL|h  
vector < int *> vp( 10 ); >T^v4A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r8?Lr-;  
/* --------------------------------------------- */ : 8<^rP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X/7_mU>aKT  
/* --------------------------------------------- */ 3M*[a~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *K.7Zf0  
  /* --------------------------------------------- */ [f(^vlK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~wg^>!E  
/* --------------------------------------------- */ Q4 :r$ &  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0a%ui2k  
~%K(ou=2  
% P)}(e6y  
#=#$b_6*  
看了之后,我们可以思考一些问题: gpvj'Ri7V  
1._1, _2是什么? xa0%;nFKe  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 TXl9c 6  
2._1 = 1是在做什么? c]R![sa  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3&Rqz9W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 RX\O'Zwlj  
@N{Ht)1r  
|+~2sbM  
三. 动工 q;Pz B4#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3D dG$@  
kj=2+)!E7  
:|Nbk58  
>t }D5ah  
template < typename T > 4:PP[2?  
class assignment 3'e 4{  
  { &.4_4"l(  
T value; km^+ mK  
public : O~ 0 1)%  
assignment( const T & v) : value(v) {} #p`7gFl  
template < typename T2 > , tj7'c$0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L^s;kkB  
} ; 8J1.(Mwb?  
J*C*](  
]LOtwY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }jgAV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aKtTx~$@  
B :.;:AEbT  
Ud*[2Oi|R  
B9:0|i!!A`  
  class holder |?=1tS{iT  
  {  "<h#Z(  
public : N|vJrye  
template < typename T > X}Z%@tL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .Q)"F /  
  { K+OU~SED%F  
  return assignment < T > (t); k ,(:[3J  
} i~L7h=__  
} ; 'Jr*oru  
!|c5@0Wr  
2wsZ&y%  
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: 5c7a\J9>  
(Fd4Gw<sq  
  static holder _1; io3'h:+9s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K(<P" g(  
}rZ=j6Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p<19 Jw<  
而不用手动写一个函数对象。 JCfToFB  
R\amcQ 9  
kl"Cm`b)  
)d`$2D&iY  
四. 问题分析 !P3|T\|]+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M0 8Y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 oU?X"B9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W^Y(FUy~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W%cPX0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b7j#a#  
d6&tz!f  
五. 问题1:一致性 9Wrcl ai  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9 <m j@bI$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GqxK|G1  
b;l%1x9r  
struct holder 1*jm9])#  
  { iL1so+di  
  // ,[#f}|s_  
  template < typename T > cfS]C_6d  
T &   operator ()( const T & r) const nHjwT5Q+Q  
  { gMn)<u>  
  return (T & )r; jQ}| ]pj+  
} sTyGi1  
} ; /^G+vhlf\  
$7YLU{0  
这样的话assignment也必须相应改动: a$8?0` (  
b] V=wZ o  
template < typename Left, typename Right > Su#1yw>  
class assignment *2;3~8Y  
  { E5Jk+6EcMa  
Left l; Y))sk-  
Right r; vq:j?7  
public : 6si-IJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r |/9Dn%  
template < typename T2 > r+u\jZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h zE)>f  
} ; (5&"Y?#o,  
+Ti@M1A&  
同时,holder的operator=也需要改动: WpZ^R;eK  
'L/TaP/3  
template < typename T > 8 K!a:{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~O$]y5  
  { kw'D2692  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d o7{  
} xE_[ = 7=  
_Tz!~z  
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。 oZtz"B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sNVD"M,  
h+@t8Q;gGw  
return l(rhs) = r; \gpKQt0  
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。 ! +7ve[z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HfPeR8I%i  
"RA$Twhj  
template < typename Tp > O~VUViS6$  
class constant_t %BKTN@;7  
  { k$!&3Rh  
  const Tp t; Rw`s O:eZ  
public : CuNHDYQ&3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &YNhKm@"  
template < typename T > ZT#G:a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _P:P5H8  
  { *p^MAk9=  
  return t; |t_2AV  
} B#yyO>0k]  
} ; {r)M@@[  
qFk(UazN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 is$d<Y&F  
下面就可以修改holder的operator=了 m<4Lo0?nS  
add-]2`  
template < typename T > L6.R?4B   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /o2eKx  
  { ."O(Ig[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i1C'  
} <0m;|Ai'W  
R?Qou!*]  
同时也要修改assignment的operator() Kw|`y %~  
ZlzFmNe60  
template < typename T2 > { L5m`-x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~-/AKaK}  
现在代码看起来就很一致了。 m/AN*` V  
FCPbp!q6  
六. 问题2:链式操作 /2@@v|QL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PdZSXP4;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。 w[&BY  
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。 -=w.tJD  
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。 x&d<IU)5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jo@9f(hq  
X(\RA.64  
template < typename T > 5Fl|=G+3@g  
struct result_1 C#R9Hlb  
  { hCgNS1%4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .^23qCs  
} ; AdNsY/Y(  
@[Th{HTc.G  
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: <PxEl4  
QZfnoKz  
template < typename T > h! <8=V(  
struct   ref "x11 YM{F  
  { $&!U&uMt  
typedef T & reference; ~nQb;Bdh%  
} ; ra1hdf0"  
template < typename T > W=*\4B]  
struct   ref < T &> m 78PQx H  
  { n|.;g!QDA  
typedef T & reference; o&zV8DE_v  
} ; jX%Q  
z$NLFJvy_-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'zaB5d~l  
R)=<q]Ms  
template < typename T > ?:E;C<Ar  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  e(^O8  
  { D<`X B*  
  return l(t) = r(t); yT4|eHl  
} VWi-)  
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。 :vjbuqN]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {~SR>I3sv  
~EBZlTN  
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 62"ND+D4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @."R9s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #?9o A4Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Jj!T7f*-GX  
最后的布局是: '&Ku Ba  
                Add (:1 j-  
              /   \ Vk"QcW  
            Divide   5 |Bid(`t.  
            /   \ 0czy:d,M%  
          _1     3 LYX+/@OU2  
似乎一切都解决了?不。 >Ry4Cc  
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。 qv:WC TAn  
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。 MAXdgL[]  
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: Z8x(_ft5  
G9 !1Wzs  
template < typename Right > }7V/(K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]O[f#lG  
Right & rt) const MI/1uw  
  { ]mp.KvB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VioVtP0  
} mXr)lA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pnD#RvmW2e  
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。 .f}I$ "2  
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。 EQ28pAZ  
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。 bke 1 F '  
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。 QMIXz[9w  
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? [# _ceg1G  
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: eg3{sDv,  
/mb| %U]~  
template < class Action > *M="k 1P1  
class picker : public Action ^^Ius ]  
  { ,MLPVDN*D  
public : G~JQcJFj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TzOf&cs/r  
  // all the operator overloaded l$FHL2?Cp  
} ; it.l;L_nW  
mp#5V c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,=mn*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 43eGfp'  
{E9Y)Z9  
template < typename Right > /<})+=>6f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Zy'bX* s|  
  { 0zd1:*KR,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c[5>kQ-nq  
} 0<Y)yNsV  
+,smjg:O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d; M&X!Y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 R\<^A~(Gl  
k: {$M yK  
template < typename T >   struct picker_maker ''Hq-Ng  
  { (i`DUF'#y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Eb.{M  
} ; mBNa;6w?{*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =q._Qsj?fu  
  { o5)U3U1|  
typedef picker < T > result; kxKBI{L  
} ; 'K0Y@y  
`:8&m  
下面总的结构就有了: A%9"7]:   
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。 6)TFb,  
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。 B *:6U+I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^x q%P2s0  
至此链式操作完美实现。 wj/r)rv E  
ua0k)4|  
Sh"} c2  
七. 问题3 M?_VYK  
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。 NE(6`Wq`  
4'{j'kuv  
template < typename T1, typename T2 > 9 Hm!B )Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jzr(A^vwo  
  { U $+rlw}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !_]WUQvV?  
} O9opX\9  
mFvw s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `T-(g1:9  
@A)gsDt9A  
template < typename T1, typename T2 > 5!?><{k=%  
struct result_2 ?-(E$ll  
  { T-27E$0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  @]A4{  
} ; Tj.;\a|d  
BqR8%F  
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? r+) A)a,  
这个差事就留给了holder自己。 6OVAsmE  
    $ @^n3ZQ4  
QutQG  
template < int Order > rtY0?  
class holder; ^*iZN =\  
template <> Gs-'  
class holder < 1 > )9Jt550(  
  { aeSXHd?+(  
public : D[U5SS!)  
template < typename T > =6? 3c\  
  struct result_1 #j@Su )+  
  {  |,.glL  
  typedef T & result; {4#'`Eejj  
} ; WhvO-WF  
template < typename T1, typename T2 > `/#6k>  
  struct result_2 GXsHc,  
  { x5{ zGv.j  
  typedef T1 & result; lT*Hj.  
} ; \5J/ ?  
template < typename T > Lx2.E1?@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y(<>[8S m  
  { [ h%ci3  
  return (T & )r; D7 .R NXo  
} (zUERw\a X  
template < typename T1, typename T2 > 0E bs-kP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _pW\F(+8  
  { '*W/Bett  
  return (T1 & )r1; W| ~Ehg  
} .4U::j}  
} ; #VD[\#  
E_-CsL%  
template <> KbSIKj  
class holder < 2 > >?I[dYzut  
  { C7,Ol0`v  
public : /f_lWr:9l  
template < typename T > U2!9Tl9".  
  struct result_1 !K_%@|:7%  
  { > `u} G1T\  
  typedef T & result; MLaH("aen  
} ; eFbr1IV  
template < typename T1, typename T2 > g3j@o/Y  
  struct result_2 :tNH Cx  
  { v2dCna\  
  typedef T2 & result; zZseK  
} ; h@/c76}f6p  
template < typename T > |UE&M3S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,D>$N3;  
  { jFnq{L t  
  return (T & )r; H7*/  
} &R>x;&Gj  
template < typename T1, typename T2 > b=.Ikt+y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mM1\s>o  
  { f0}+8JW5h  
  return (T2 & )r2; zR">'bM:  
} 9 *Q/3|   
} ; b4i=eI8  
PWx2<t<;9  
&`GQS|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _=8x?fC:rl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wF[^?K '  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jbGP`b1_  
KE6[u*\  
return l(i, j) = r(i, j); 4w\cS&X~C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (+(YO\ng6  
,J~kwJ$L  
  return ( int & )i; cl30"WK!  
  return ( int & )j; td&W>(3d  
最后执行i = j; ~M2w&g;1  
可见,参数被正确的选择了。 yiiYq(\{  
80LKxA;5N  
b\F(.8  
RT4ns+J1  
C]p3,G,oN  
八. 中期总结 u.gnv dU  
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: O\=3{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5L%A5C&|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }LN +V~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >y &9!G  
k7W7S`H  
X~G!{TT_x6  
<9B\('  
}L3kpw  
D<]z.33  
九. 简化 DI"mi1ObE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A90o X1l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZC@sUj"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: $RfM}!7?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XL1v&'HLV  
  +-*/&|^等 swntz  
2. 返回引用。 5\A[ra  
  =,各种复合赋值等 TG~:Cmc  
3. 返回固定类型。 6V KsX+sd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Uo#% f+t  
4. 原样返回。 T&   
  operator, 51u8.%{4  
5. 返回解引用的类型。 !U/iY%NE  
  operator*(单目) ]g2Y/\)a  
6. 返回地址。 %+ynrg-  
  operator&(单目) _pnJ/YE  
7. 下表访问返回类型。 3.Oc8(N^}  
  operator[] g@BQ!}_#5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J*vy-[w  
  operator<<和operator>> |$`)d87,  
l\vtz5L  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 mp:%k\cF|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7y1J69IK  
mzLDZ# =b  
template < typename Left > I9-vV>:z  
struct value_return Y9F!HM-`  
  { KWq7M8mq  
template < typename T > K3Zc>QL{  
  struct result_1 C0|<+3uND=  
  { '5\7>2fI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @kw#\%Uz  
} ; %6}S1fuA  
\BOZhXfl'  
template < typename T1, typename T2 > '8R5?9"  
  struct result_2 id="\12Bw  
  { n a,j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2>Bx/QF@<  
} ; BFmd`#{l  
} ; ?>SC:{(  
8M9 &CsT6  
j'Z}; 3y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eLXG _Qb"  
U?P5 cN  
下面我们来剥离functor中的operator() W 0%FZ0 l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rnz9TmN:*1  
{p&L wTnf  
return l(t) op r(t)  ^AS*X2y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UT|FV twO  
return op l(t) #05#@v8.f  
return op l(t1, t2) 0*o)k6?q3  
return l(t) op 484lB}H  
return l(t1, t2) op mojD  
return l(t)[r(t)] >DeG//rv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P$?3\`U;  
20h|e+3  
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: (=c R;\s<  
单目: return f(l(t), r(t)); +`O8cHx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :oh(M|;/2  
双目: return f(l(t)); ;O5p>o  
return f(l(t1, t2)); 6Y<'Lyg/  
下面就是f的实现,以operator/为例 _R-[*ucq  
L5=Tj4`  
struct meta_divide {KYbsD  
  { m`l3@ Z  
template < typename T1, typename T2 > ]@)T]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /*\pm!]._^  
  { , v,mBYaU  
  return t1 / t2; <8nl}^d5  
} eJFGgJRIvF  
} ; ij i<+oul  
d5mhk[p7\J  
这个工作可以让宏来做: *F| j%]k~  
*NzHY;e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \,| Xz|?C  
template < typename T1, typename T2 > \ >tTNvb5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EkS7j>:  
以后可以直接用 q|,cMPS3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HO%atE$>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bkk1_X  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R L&z\S  
=@$G3DM  
~RGZY/4  
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 wmbjL=f Ia  
VU6nu4   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^c",!Lp}{  
class unary_op : public Rettype Mr'P0^^  
  { 9fp@d  
    Left l; {Wp+Y9c[  
public : HPJ\]HV(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )vVt{g  
Ln/6]CMl  
template < typename T > >Hb>wlYR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ." 9t<<!  
      { s6Ox!)&  
      return FuncType::execute(l(t)); Zo`Ku+RL2'  
    } j. UQLi&`  
O9y4.`a"  
    template < typename T1, typename T2 > Vp{e1xpY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Khd"  
      { (`h$+p^-y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *{/ ww9fT  
    } q2v:lSFY  
} ; nk.m G ny  
j/"{tMqQp  
eHr|U$Rpo  
同样还可以申明一个binary_op +76{S_CZ  
ds@X%L;_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ($a ?zJr  
class binary_op : public Rettype zs#s"e:jeR  
  { ,M@LtA3g  
    Left l; .KiJq:$H  
Right r; aRFLh  
public :  !]]QbB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;M,u,KH)/  
C? pi8Xg  
template < typename T > +-_71rJc.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -"J6 |Y#8  
      { ="E^9!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3I!xa*u  
    } mEi+Tj zp  
O^fg~g X  
    template < typename T1, typename T2 > 8\,|T2w,X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A)9[.fhx  
      { *Z0Y:"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6{h+(|.(  
    } &0B< iO<f  
} ; d&S4`\g?8  
/*g9drwaa  
~"\qX+  
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 aq-`Bar  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  ut6M$d4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4R_Vi[i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 HSq.0vYl6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [$; \1P/  
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。。。 z{h#l!Edh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `J*~B  
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) L<'8#J[_5  
下面是修改过的unary_op OO%< ~H  
-TnvX(ok4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Fua:& 77  
class unary_op VAkZ@ u3'~  
  { u`E24~  
Left l; YTBZklM  
  'qD5  
public : Cj).  
cd8ZZ 8L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qd~M;L O"i  
e">$[IhXtV  
template < typename T > ;zy[xg.7  
  struct result_1 ejq2]^O4c  
  { C)^FRnb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :uM2cc^  
} ; >dH5n$Gb  
<^:e)W  
template < typename T1, typename T2 > g=eYl_P6  
  struct result_2 NOOP_:(7H  
  { :,.g_@wvG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  =[Lo9Sg  
} ; $lkd9r1   
x;H#-^LxW=  
template < typename T1, typename T2 > }7k!>+eQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _n9+(X3  
  { $`q8-+{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \Y'#}J"dh  
} KM$5ZbCF:  
?VM#Nf\  
template < typename T > Dd+ f,$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %(4G[R[  
  { ~$g$31/  
  return OpClass::execute(lt(t)); tPO\e]  
} 1$,t:/'-4  
}5n((7@X  
} ; r,p6J7/lfS  
nquKeH  
*SkUkqP9z  
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 AF{k^^|H  
好啦,现在才真正完美了。 K`.wj8zGY  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1](5wK-Z  
F",]*> r  
template < typename Right > DJl06-s V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `?{Hs+4P5  
  { /a7tg+:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,e"A9ik#  
} .y7&!a35  
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。 w, 0tY=h6  
)"7hyW5  
KZ ezA4  
VdpkE0  
YxMOr\B  
十. bind ]a% *$TF  
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。 T!6H5>zA  
先来分析一下一段例子 1j*I`xZ  
'[shY  
_E5%Px5>L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2A3;#v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \Cx) ~bq<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <YbOO{  
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。 $)| l#'r  
我们来写个简单的。 W(*:8}m,p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e_J_rx  
对于函数对象类的版本: ]pLQ;7f7D  
cmDskQ:  
template < typename Func > E-,74B&H  
struct functor_trait A.9,p  
  { W>b(hVBE  
typedef typename Func::result_type result_type; &]~z-0`$!  
} ; @+",f]  
对于无参数函数的版本: G'XlsyaWrb  
bw#zMU^E  
template < typename Ret > STgl{#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kb0OauW  
  { ~CRr)(M  
typedef Ret result_type; s~$kzEtjjU  
} ; 7BCCQsz<  
对于单参数函数的版本: /'1UfjW>  
TX{DZ#  
template < typename Ret, typename V1 > }~lF Rf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OVO0Emv  
  { [KkLpZG  
typedef Ret result_type; jIMaP T  
} ; +MC>?rr_u  
对于双参数函数的版本: K5(?6hr;  
Ah)OyO6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *iF>}yhe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W|=?-  
  { 7Z>u|L($m  
typedef Ret result_type; GCrh4rxgg  
} ; |0(Z)s,  
等等。。。 L>{E8qv>w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [!{*)4$6  
64}Oa+*s  
template < typename Func > M;W{A)0i1  
struct func_return Kp"mV=RG2T  
  { zMX7 #,  
template < typename T > !TY4C`/  
  struct result_1 \s;]Tg  
  {  ,[ +  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P0$q{ j  
} ; u;DF$   
Y',s|M1})\  
template < typename T1, typename T2 > UuxWP\~2  
  struct result_2 9;Ezm<VQ  
  { 'DF3|A],  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !-r@_tn|  
} ; mLD0Lu_Ob3  
} ; zsI0Q47\  
:c,\8n  
Rs)tf|`/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xZFha=#  
AW6]S*rh  
template < typename Func, typename aPicker > v:CYf_  
class binder_1 O7j$bxk/^  
  { :<%K6?'@^  
Func fn; 5L|yF"TI#  
aPicker pk; qB@]$  
public : }.gDaxj  
;: Hfkyy]  
template < typename T > {a_= 4a  
  struct result_1 z>k6T4(  
  {  >0+m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 133lIX+(k  
} ; {i^ ?XdM  
{#q<0l  
template < typename T1, typename T2 > .D^k0V  
  struct result_2 2U>1-p&dn  
  { iUA2/ A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >;o^qi_$  
} ; *P:`{ZV7=W  
FH M^x2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $ sEe0  
.)})8csl.d  
template < typename T > JU<<,0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -O~WHi5}  
  { |IH-a"  
  return fn(pk(t)); 0"u*Kn  
} j3`:;'L  
template < typename T1, typename T2 >  ^]wm Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4'+/R%jk"  
  { _@sqCf%|  
  return fn(pk(t1, t2)); S=[K/Kf-  
}  A`#v-  
} ; /lttJJDU  
5#d"]7  
~n]:f7?I  
一目了然不是么? t>&$_CSWK  
最后实现bind  ceVej'  
;^}cZ  
O:r<es1  
template < typename Func, typename aPicker > CJjma=XH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) / c/!13|  
  { MnKEZ: 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jY>KF'y  
} ErB6fl  
{>QrI4*A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +ls *04  
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。 HJBUN1n  
}K"=sE  
十一. phoenix (' `) m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dSIMwu6u  
kp<9o!?)  
for_each(v.begin(), v.end(), (U!WD`Ym  
( E_WiQ?p   
do_ Dr(.|)hv[&  
[ I" sKlMD  
  cout << _1 <<   " , " l:Ci'=  
] ]t0?,q.$7  
.while_( -- _1), N Ja]UZx  
cout << var( " \n " ) {+ [rJ_  
) 3dadeu^{A  
); ,PRM(n-  
=h&DW5QC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f`WmRx]K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^ 9;s nr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X~GZI*P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &xH>U*c  
f=~@e#U  
i-sE\m  
template < typename Cond, typename Actor > xZ`t~4qR  
class do_while ]}>GUXe)^  
  { <%pi*:E|  
Cond cd; jE2ziK  
Actor act; J[LGa:``  
public : _z,/!>J  
template < typename T > Y0|~]J(B  
  struct result_1 p4{?Rhb6  
  { Yz-b~D/=}  
  typedef int result_type; J9poqp@`MG  
} ; HaB=nLAT  
n{4&('NRFP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kh<v2  
;1{S"UY  
template < typename T > N@Slc 0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %l: %c  
  { v~uwQ&AH  
  do 4pA<s-  
    { #J2856bzS  
  act(t); j?w7X?1(  
  } D ?,P\cp  
  while (cd(t)); >Cd%tIie*  
  return   0 ; q;kM eE*  
} u#J5M&#  
} ; 0C3Yina9 *  
)E6m}?H5  
A*\4C3a'%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y 3KCIL9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^o?.Rph|i]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c$uV8_V  
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。 &rw|fF|]  
下面就是产生这个functor的类: 5^* d4[&+  
[&FMVM`  
BvX!n"QIb  
template < typename Actor > aN;L5;m#>{  
class do_while_actor ZV;#ZXch  
  { D"A`b{z  
Actor act; #XJYkaL  
public : !xe<@$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C=PBF\RkKu  
;2dhue  
template < typename Cond > 7!MW`L/`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HCHC~FNd  
} ; 00b )Bg  
&,)9cV /  
!(SaE'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2d$hgR#v  
最后,是那个do_  ZfvFs  
uE5kL{Fv  
aYPzN<"%  
class do_while_invoker EWqKd/  
  { hrcR"OZ~X  
public : )QI]b4[  
template < typename Actor > W&bh&KzCW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H,H'bd/  
  { Q`19YX  
  return do_while_actor < Actor > (act); eKStt|M'  
} NaVZ)  
} do_; L}:u9$w  
6x[gg !;85  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U.wgae].O;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 { Ja#pt  
最后来说说怎么处理break和continue  d(v )SS  
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。  NsJUruN  
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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