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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r 3FUddF'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XF i!=|F  
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,  CT[CM+  
H$!sK  
/L; c -^  
'q7&MM'oS^  
  class filler 58[.]f~0  
  { zOn% \  
public : %'&_Po\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gq =i-I  
} ; Noi+mL  
owe6ge7m  
Q60'5Wt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q7pjF`wu  
d37|o3oC  
r68d\N`.  
%mNd9 ]<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XLj|y#h  
4;)aGN{e  
Psw<9[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NxrfRhaU3  
2|JtRE+  
OR<%h/ \f  
D[Kq`  
二. 战前分析 v{O(}@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !~-@p?kW/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4%>2 >5  
v O@7o  
CH] +S>$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gT#hF]c:  
  /* --------------------------------------------- */ _Eus7  
vector < int *> vp( 10 ); xi}3)5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NU(YllPB  
/* --------------------------------------------- */ d_)VeuE2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =@s{H +  
/* --------------------------------------------- */ DpvMY94Qh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %3es+A@  
  /* --------------------------------------------- */ J?oEzf;M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8Uoqj=5F  
/* --------------------------------------------- */ 3}nkTZG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O>/& -Wk=  
~pPj   
Y~P* !g  
[_1K1i"m  
看了之后,我们可以思考一些问题:  li  
1._1, _2是什么? A ^X1  
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。 H'x) [2  
2._1 = 1是在做什么? }HxC ~J"  
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。 W3]?>sLE*  
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。 6GsB*hW  
kA{eT  
E=RX^ 3+}  
三. 动工 KCi0v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j7 \y1$w  
nrJW.F]S8[  
P*3PDa@  
f;]C8/W  
template < typename T > j)Y68fKK  
class assignment :0vKt 6>Sp  
  { 8~:s$~&r  
T value; !H4C5wDu  
public : !f)^z9QX8  
assignment( const T & v) : value(v) {} r@ v&~pL  
template < typename T2 > ;C~:C^Q\H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UU  DZ  
} ; 1aS66TS3  
KpfQ=~'  
"q3W& @  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @9\L|O'~?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #s0Wx47~  
k'PNfx\K  
`c/mmS  
?.6fVSa  
  class holder o>@9[F,h+  
  { Ht&%`\9s  
public : _7N^<'B  
template < typename T > %]fi;Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R[f@g;h  
  { 9 $ Ud\   
  return assignment < T > (t); LHHDD\X   
} c-=z<:Kf  
} ;  y aLc~K  
K%3{a=1  
<iN xtD0  
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: \) vI-  
2_ CJV  
  static holder _1; y9X1X{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?vV&tqnx%  
^8{:RiN6e~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |\J! x|xy  
而不用手动写一个函数对象。 xv~E wT)  
z1m$8-4  
-"/l)1ox,  
#Y<(7  
四. 问题分析 TRku(w1f  
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。 N\W4LO6  
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。 DH'0#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <a)L5<#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q*d@5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ou wEO   
$-"V 2  
五. 问题1:一致性 F.@U X{J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %617f=(E?!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "Is0:au+?}  
S|/Za".Gr  
struct holder ]_y0wLq  
  { /..a9x{At>  
  // TY]-L1$  
  template < typename T > ),&tF_z:  
T &   operator ()( const T & r) const 0/,Dy2h  
  { +hz S'z)n&  
  return (T & )r; %TS8 9/  
} GCv*a[8?n  
} ; 92 =huV  
fSw6nEXn  
这样的话assignment也必须相应改动: 8 CCA}lOG  
v)-:0 f  
template < typename Left, typename Right > y4`uU1=  
class assignment g: ,*Y^T  
  { u>h|A(<  
Left l; 7f#r&~=  
Right r; } DQ KfS  
public : P= nu&$;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^^{7`X u  
template < typename T2 > * $v`5rP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tP0!TkTo9  
} ; hp!. P1b  
]97`=,OUg  
同时,holder的operator=也需要改动: @V71%D8{  
#/2W RN1L  
template < typename T > XS`=8FQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $p~X"f?0  
  { {p)=#Jd`.P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2y@y<38  
} N]7#Q.(~  
0uwe,;   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y0ouLUlI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *|^}=ioj*  
^>tqg^  
return l(rhs) = r; o.x<h";  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Nc[[o>/Cb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IM*T+iRKqF  
YCS8qEP&  
template < typename Tp > i[rXs/]  
class constant_t Lk:Sju  
  { v&}^8j  
  const Tp t; ,<,#zG[.  
public : vu=`s|R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Lzy Ix!S  
template < typename T > Yo a|.2f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K f}h{X  
  { >gGdzL  
  return t; *$EcP`K$  
} T<S_C$O  
} ; Mxk0XFA  
k(%h{0'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w;8VD`>[|  
下面就可以修改holder的operator=了 E;)7#3gY1  
wh)Ujgd  
template < typename T > z2Kvp"-}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0VwmV_6'<W  
  { ;1Zz-@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7@l.ZECJ1  
} !a<}Mpeg  
|"o/GUI~  
同时也要修改assignment的operator() Ld$e  -dB  
o%V%@q H  
template < typename T2 > >4x~US[VB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rWnZIt"  
现在代码看起来就很一致了。 U1~6o"1H  
+u]L# ].;  
六. 问题2:链式操作 R@Bnrk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V/CZcMY_  
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。 SRBQ"X[M2  
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。 `8<h aU  
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。 Kta7xtu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct siK:?A@4D  
fkW TO"f-  
template < typename T > @l^BW*BCo  
struct result_1 z4iZE*ZS  
  { ~ $QNp#dq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FNB4YZ6  
} ; VT~jgsY  
``9`Xq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =BNS3W6  
[7*$Sd  
template < typename T > <Z58"dg.5  
struct   ref +tSfx  
  { dPO|x+N,  
typedef T & reference; `ot <BwxJ  
} ; dlB?/J<  
template < typename T > (cLcY%$  
struct   ref < T &> |T;NoWO+  
  { fjwUh>[ }  
typedef T & reference; ts=KAdcJ  
} ; A57e]2_  
DC6xet{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ._5"FUg  
^,WXvOy  
template < typename T > &R~)/y0]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \CDzVO0^  
  { :HTV8;yc  
  return l(t) = r(t); :jU u_s}  
} (TQhO$,  
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。 dxAP7v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .Bb86Y=3  
|uRZT3bGyj  
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 u{dI[?@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3El5g0'G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }6#u}^gy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C0. bjFT|  
最后的布局是: bX*c-r:  
                Add ji :E  
              /   \ wS%aN@ay3  
            Divide   5 $`O%bsjX  
            /   \ >y7|@'V[v0  
          _1     3 DS]C`aM9  
似乎一切都解决了?不。 "FfIq;  
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。 =p29 }^@@t  
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。 l S m7i  
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: ((T0zQ7=  
$yY\[C  
template < typename Right > i$b Het  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +rcDA|  
Right & rt) const U~1jmxE  
  { lIDGL05f'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (iO8[  
} 9u2Mra  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k5ZkD+0Jo  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `SH#t3 5,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 oM4Q_An  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~D$?.,=l  
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。 o6LZ05Z-&  
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? 8R;A5o,  
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: E` aAPk_ y  
e"]*^Q  
template < class Action > U6M3,"?  
class picker : public Action ~+r"% KnG  
  { }'.k  
public : pcl '!8&7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nm.~~h+8M  
  // all the operator overloaded h..D1(M  
} ; Am&PH(}L  
?.%'[n>P  
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 0*a.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: f+o%N  
Pk 6l*+"r<  
template < typename Right > Fs|aH-9\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lmjoSINy  
  { @ 4%a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1O{x9a5Z?O  
} 7g a|4j3%  
*4<Kz{NF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _Boe"   
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。 Sy?O(BMo  
Yo$NE  
template < typename T >   struct picker_maker qh<h|C]V  
  { _xVtB1@kLM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RCvf@[y4  
} ; / Q8glLnM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KNZN2N)wR  
  { 3xU in  
typedef picker < T > result; Mw,7+  
} ; XKEd~2h<y  
)1!jv!  
下面总的结构就有了: H*M)<"X  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 UNB'Xjp}@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !0+!%Nr>J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {vL4:K  
至此链式操作完美实现。 Ka$YKY,  
sMhUVc4  
b9(_bsc  
七. 问题3 q=H dGv  
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。 B-`,h pp  
q\fZ Q  
template < typename T1, typename T2 > Vs0T*4C=n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P$=BmBq18`  
  { ?%Pd:~4D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @! gJOy  
} Hi{1C"%  
K4V\Jj1l  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: f 4Yn=D=_  
^3B&E^R  
template < typename T1, typename T2 > 1dgy-$H~  
struct result_2 ~VqDh*0  
  { wx,yx3c (  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t"]+}]O  
} ; t|ih{0  
#A RQB2V  
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? |*w}bT(PfR  
这个差事就留给了holder自己。 `?H yDny  
    uR:@7n  
@},25"x)  
template < int Order > uIO<6p)  
class holder; }{(dG7G+  
template <> +oT/v3,  
class holder < 1 > 4%(\y"T  
  { IJ`%Zh{f  
public : G; *jL4  
template < typename T > <+tSTc4>r  
  struct result_1 l; ._ ?H  
  { yG`J3++ S  
  typedef T & result; `<z"BGQ  
} ; Wt%+q{  
template < typename T1, typename T2 > ^D=1%@l?#  
  struct result_2 88GS Bg:YH  
  { z!<X{& e  
  typedef T1 & result; 0"vI6Lm  
} ; %}nNwuJ  
template < typename T > >3qfo2K 0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iRIO~XVo  
  { buu /Nz$  
  return (T & )r; 6>Z)w}x^  
} np6R\Q!&  
template < typename T1, typename T2 > Q{:=z6&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U(rY,4'  
  { UID0|+%Y  
  return (T1 & )r1; lvd `_+P$  
} m5_  
} ; <C<z#M'`  
~#];&WE  
template <> B~h3naSe  
class holder < 2 > _g2"D[I%  
  { =MjkD)l  
public : dQQ!QbI(.  
template < typename T > 6BdK)s  
  struct result_1 ) -^(Su(!  
  { @j`gx M_-O  
  typedef T & result; oB$c-!&  
} ; L:_GpZ_  
template < typename T1, typename T2 > )jPIBzMys  
  struct result_2 : =f!>_r+  
  { i1 >oRT{Z  
  typedef T2 & result; m|]:oT`M  
} ; Ju@8_ ?8=  
template < typename T > A:4?Jd>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xS+!/pBf"Y  
  { %5 ovW<E:  
  return (T & )r; ?P%-p  
} BS|$-i5L  
template < typename T1, typename T2 > HD YWDp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mpx98xcO  
  { ^5n#hSqZ=M  
  return (T2 & )r2; PSHzB! H=n  
} <f9a%`d  
} ; [C`LKA$t  
<]f{X<ef  
cw/E?0MWb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +'0V6 \y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O)8$aAJ)V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &[7z:`+Y##  
AaLbJYuKd  
return l(i, j) = r(i, j); rcAPp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;Xl {m`E+  
FI"KJk'  
  return ( int & )i; >K!$@]2F  
  return ( int & )j; T$"sw7<  
最后执行i = j; d<cqY<y VA  
可见,参数被正确的选择了。 W P9PX  
Vj[hT~{f  
_-|+k  
& d_2WQ}  
sH.,O9'r  
八. 中期总结 JLak>MS  
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: GMlJM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f7b6!R;z_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y~k,AJ{ ^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &)izh) FA  
_%wB*u,X  
`O]$FpO  
<<PXh&wu0  
S1o[)q   
}z F,dst  
九. 简化 #Q"04'g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ( TJGJY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9Cs/B*3)b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1T}jK^"  
  +-*/&|^等 NpH9}, 1i  
2. 返回引用。 2 b80b50  
  =,各种复合赋值等 %)w7t[A2D  
3. 返回固定类型。 AAF']z<4_"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B:VGa<lx5  
4. 原样返回。 =wMq!mBd  
  operator, Z#%s/TL  
5. 返回解引用的类型。 +`7!4gxwK!  
  operator*(单目) ~(`&hYE  
6. 返回地址。 NQcNY=  
  operator&(单目) aMJJ|iiU  
7. 下表访问返回类型。 aUi^7;R&<  
  operator[] k'NP+N<M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }yaM.+8.  
  operator<<和operator>> |j4p  
>avkiT2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X]_9g[V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8~sC$sIlE  
K7t_Q8  
template < typename Left > aF[#(PF  
struct value_return Sq x'nXgO  
  { Te`MIR  
template < typename T > LRR)T: e}q  
  struct result_1 kP1cwmZ7F  
  { ( 6ucA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |-TxX:O-  
} ; |S]T,`7u  
IdCE<Oj\  
template < typename T1, typename T2 > R[l~E![!j  
  struct result_2 `neo.]  
  { 0J6* U[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X o[GD`t  
} ; }L @~!=q*  
} ; Oq:$GME  
h0C>z2iH  
d.Q<!Au3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U ]7;K>.T  
*xN?5u%  
下面我们来剥离functor中的operator()  +F~B"a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :kC*<f\  
!+DhH2;)F  
return l(t) op r(t) o(C;;C(*{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jW{bP_,"  
return op l(t) XePGOw))O  
return op l(t1, t2) eH~T PH  
return l(t) op o7^0Lo5Z?  
return l(t1, t2) op </b_Rar  
return l(t)[r(t)] %pLqX61t=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S263h(H  
Gr'|nR8  
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: NZ?dJ"eq7  
单目: return f(l(t), r(t)); U?ZWDr"*`w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E)|Bl>  
双目: return f(l(t)); fOdX2{7m  
return f(l(t1, t2)); 7d/I"?=|rA  
下面就是f的实现,以operator/为例 BY':R-~(  
%~M#3Ywa  
struct meta_divide ] G^9PZ-  
  { \(}pm#O  
template < typename T1, typename T2 > Wiyiq )^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `/9I` <y  
  { Cq[Hh#q  
  return t1 / t2; 4ves|pLET  
} 1@9M[_<n5  
} ; X`fm5y  
LYiIJAZ.  
这个工作可以让宏来做: D~M*]&  
^>^h|$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +|H,N7a<  
template < typename T1, typename T2 > \ GiKhdy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ""m/?TZq'  
以后可以直接用 0<##8m@F8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ' Er\ 68  
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 wh!8\9{g  
(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。。。) ZZ/k7(8  
Y~w1_>b  
:  @$5M  
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 $LG.rJ/*  
N,.awA{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .HRd6O;  
class unary_op : public Rettype iBmvy 7S?  
  { 8"A0@fNz  
    Left l; +11 oVW  
public : v^;vH$B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ..w$p-1  
" t?44[  
template < typename T > Hz=s)6$ey  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *?VB/yO=0  
      { ~6+Um_A_L  
      return FuncType::execute(l(t)); c:+UC  
    } H%Z;Yt8^gt  
-:~z,F  
    template < typename T1, typename T2 > qIB2eCXw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1]VY/  
      { \FF|b"E_=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ",' Zr<T  
    } V;Q@' <w  
} ; Wys$#pJ  
Z-yoJZi  
$ e.Bz `  
同样还可以申明一个binary_op {bG.X?b  
:&LV^ A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "ZA`Lp;%w  
class binary_op : public Rettype _ q AT%.  
  { ~f( #S*Ic  
    Left l; s>[Oe|`  
Right r; =h|7bYLy  
public :  )\kNufP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z_7TD)  
Fq`@sM $  
template < typename T > 1lJ^$U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k(v &+v  
      { Do5{t'm3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i[w&!mn%  
    } B9 ,  
7[i&EPN  
    template < typename T1, typename T2 > qD /h/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |tz{Es<`B  
      { _X@ Q`d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 88 ca  
    } L(X}37  
} ; lQ"t#b+  
P ?96;  
Q5u3~Q'e  
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 O2fFh_\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *Wcq'S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aC<fzUD;  
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。 jpOcug`f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $$*0bRfd4=  
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。。。 |!1iLWQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \`%#SmQF  
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) (a~V<v"  
下面是修改过的unary_op Yp8XZ 3  
1F+nWc2b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ey\(*Tu9  
class unary_op ?,C'\8'  
  { 75A60Uw  
Left l; pK'D(t  
  Ye^xV,U@  
public : Q8h=2YL  
9WHarv2@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]eX(K5 A  
rP/W,! 7:K  
template < typename T > &ha<pj~  
  struct result_1 T(k:\z/  
  { L Z3=K`gj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q^~w:$^ U  
} ; o[S Mt  
$N|Spp0  
template < typename T1, typename T2 > RLGIST`  
  struct result_2 %6Y}0>gY  
  { Ie8SPNY-H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q~X}&}UT  
} ; QqcAmp  
M?kXzb\O  
template < typename T1, typename T2 > 5 RYrAzQo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2%MS$Fto  
  { |Z$)t%'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qSaCl6[Do  
} E.^u:0:P  
APU~y5vG (  
template < typename T > pvRa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s&DAO r!i  
  { dQ#oY|a  
  return OpClass::execute(lt(t)); H{_6e6`e.  
} lg 1r]  
u:,B&}j  
} ; : %U lNk  
w2K>k/v{-  
6*I=% H|  
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 t3!~=U  
好啦,现在才真正完美了。 ~$7YEs)  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0f;|0siTAm  
u0$}VO5/a  
template < typename Right > wqyF"^It"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s##XC^;p[  
  { T'N/A9{q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gpCWXz')i  
} g=Nde2d?  
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。 ;3Q3!+%j  
P+0 -h  
p#gf^Y5  
cWI7];/d;  
5)gC<  
十. bind _G%kEt_4  
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。 u#3Cst8Y  
先来分析一下一段例子 ETfoL.d$(  
cOP%R_ak?  
i^rHZmT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5[^Rf'wy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BIT<J5>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  x![ut  
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。 f6#1sO4"  
我们来写个简单的。 S^~ lQ|D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4>]B8ZxH  
对于函数对象类的版本: Qaiqx"x3  
hr g'Z5n  
template < typename Func > ;Udx|1o  
struct functor_trait <In+V  
  { x0xQFlGk  
typedef typename Func::result_type result_type; IN"6 =2:  
} ; dAjm4F -  
对于无参数函数的版本: Q*/jQC  
rP}0B/  
template < typename Ret > `QT9W-0e^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o7yvXrpG(U  
  { ~VPE9D@  
typedef Ret result_type; P_M!h~  
} ;  Lvn+EM  
对于单参数函数的版本: _,*QJ  
#?bOAWAwLh  
template < typename Ret, typename V1 > 2*zMLI0.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nB%[\LtZ?  
  { }]j#C  
typedef Ret result_type; IpVtbDW  
} ; U@)WTH6d  
对于双参数函数的版本: 7#9fcfL  
~8[`(/hj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j8ac8J,}c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uecjR8\e  
  { CbT ;#0  
typedef Ret result_type; wd Di5-A4  
} ; tj tN<y  
等等。。。 Qs_]U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F>5)Clq  
<ceJ!"L  
template < typename Func > #LG<o3An  
struct func_return N\x<'P4q  
  { P)UpUMt;k  
template < typename T > l,j0n0h.  
  struct result_1 J8DKia|h(  
  { smuQ1.b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @Sz7*p  
} ; , L8(Vo`-  
Ewo6Q){X  
template < typename T1, typename T2 > vH]2t.\  
  struct result_2 [uu<aRAg3O  
  { zB+zw\ncN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @G=_nZxv  
} ; 49 1 1  
} ; f7 zGz  
kfy|3KA3m  
5+*CBG}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2Vg+Aly4D  
vNAQ/Q  
template < typename Func, typename aPicker > MNKY J  
class binder_1 Qr[".>+  
  { ]DI%7kw'  
Func fn; ;x4yidb6  
aPicker pk; Njs'v;-K  
public : *0%G`Q  
nsi&r  
template < typename T > \p J<@  
  struct result_1 6am<V]Hw0F  
  { 2B]mD-~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +InFv" wt  
} ; 4J2C# Cs  
O4,? C)  
template < typename T1, typename T2 > uq@_DPA7  
  struct result_2 HQrx9CXE  
  { 7]8apei|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (EOYJHZB!  
} ; Gv 6#LcF#  
N`5 mPE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _(:bGI'.m  
3F9AnS  
template < typename T > B%KfB VC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6?3\P>`3Y  
  { ?rgtbiSW-  
  return fn(pk(t)); (e[8`C  
} 6"jV>CNc@  
template < typename T1, typename T2 > 4G=KyRKh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O@,9a~Ghd  
  { 6>/g`%`N  
  return fn(pk(t1, t2)); Y/G~P,9  
} n7'X.=o7  
} ; Na_O :\x#  
^9oJuT!tu  
GhY MO6Q4  
一目了然不是么? ]llvG \  
最后实现bind 0%]F&|  
Z`kI6  
}e&Z"H |  
template < typename Func, typename aPicker > gJuA*^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EY[J;H_b  
  { q!}O+(kt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y f;Slps  
} l\~F0Z/O  
EB[B0e 7}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :<`po4/  
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。 O `a4 ")R  
5U%a$.yr  
十一. phoenix 9Zpd=m8dU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F]^ZdJ2  
# ,27,#  
for_each(v.begin(), v.end(), <5l!xzvw  
( ,{{Z)"qaH  
do_ C(5B/W6  
[ 4$jb-Aw  
  cout << _1 <<   " , " "9yQDS:  
] hIMD2  
.while_( -- _1), M\dZxhQ-l  
cout << var( " \n " ) _tpqo>  
) Y'2 |GJc2  
); Fs;_z9ej-u  
 .'^Pg  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: L:RMZp*bK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor KJN{p~Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e'1}5Ky  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ra^GbT|Z  
nn6&`$(Q~  
Cw&U*H  
template < typename Cond, typename Actor > 0?8{q{ o+  
class do_while >TZyax<:  
  { =$awUy  
Cond cd; g:CMIe4  
Actor act; ekhx?rz  
public : X\'+);Z  
template < typename T > Kq2,J&Ca3  
  struct result_1 ^%k[YJtB=i  
  { KcNh3CR  
  typedef int result_type; tu0agSpU  
} ; e-e*%  
k\wI^D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @EzO bE{  
2/V9Or 52  
template < typename T > ![4<6/2gy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) v^;"q"  
  { 8.4+4Vxh   
  do \*k}RKDwT  
    { eNw9"X}g  
  act(t); @XFy^?  
  } b6A]/290x  
  while (cd(t)); *&lNzz5&  
  return   0 ; %vFoTu)2  
} .3yxg}E>{  
} ; kA%"-$3  
CP!>V:w%9!  
$d _%7xx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E8s&.:;+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 U<H< !NV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1Ydym2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 maR5hgWCHe  
下面就是产生这个functor的类: ([a[ fi  
DKxzk~sOM  
XK t">W  
template < typename Actor > tW |K\NL  
class do_while_actor sX$EdIq  
  { _MC\\u/C/  
Actor act; 2dUVHu= +  
public : 'CSIC8M<j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |VRzIA4M\  
O4i5 fVy{  
template < typename Cond > }+Ne)B E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jLu`DKB  
} ; K}p!W"!o  
&E&e5(&$  
8Qt'Y9|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cy-Bhk0H  
最后,是那个do_ {@8TGHKv  
'8b/TL  
NWq>Z!x`  
class do_while_invoker }- P ='AyL  
  { | p"E0av  
public : ee|i  
template < typename Actor > 1EvK\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vx6/Rehj  
  { B5Y 3GWhrx  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8V$:th('  
} ,AO]4Ec  
} do_; 42wa9UL<Ka  
EgT2a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %8a886;2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #}Qzu~  
最后来说说怎么处理break和continue  mOkf   
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。  DlWnz-  
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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