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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h" W,WxL8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (mB&m@-N  
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, n8[!pH~6  
E]d. z6k  
Ne!lH@ql  
wQf-sk#  
  class filler ?j.,Nw4FC  
  { {YC@T(  
public : ]/6z; ~3U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ix}sK"}[n  
} ; e`s ~.ZF  
4J? 0bZ  
G_JA-@i%  
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: 372rbY  
TX/Xt7#R:  
,p a {qne  
Tidn-2L73O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t?gic9 q  
T!{w~'=F  
kZ:ZtE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qR{=pR  
hfTY.  
?^{Ah}x  
Izc\V9+  
二. 战前分析 %1L,Y  
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。 kD%( _K5  
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 i]4I [!  
n@i HFBb  
WwFm*4{[o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r6qj7}\  
  /* --------------------------------------------- */ z<;HQX,  
vector < int *> vp( 10 ); Or+U@vAnk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  _[3D  
/* --------------------------------------------- */ +sA2WK]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |df Pki{  
/* --------------------------------------------- */ 5qm`J,~k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :Yl-w-oe  
  /* --------------------------------------------- */ b%`1cV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;'K5J9k  
/* --------------------------------------------- */ w& #]-|$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &z3o7rif$  
0d&6lqTo  
NI]N4[8(  
SfyQ$$Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: CRE3icXbQ  
1._1, _2是什么? zw[m9N5\h  
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。 m0SlOgRsk  
2._1 = 1是在做什么? tk`v:t!6U  
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。 /~?*=}c^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。 GxxW&y  
%> eiAB_b  
Kc-W&?~y#1  
三. 动工 fr3d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y%T_pTcU  
kevrsV]/$  
" 8MF_Gu):  
7$=In K  
template < typename T > KpGhQdR#  
class assignment ?`ZU R& 20  
  { =,8]nwgo  
T value; HV|,}Wks6s  
public : r19 pZAc  
assignment( const T & v) : value(v) {} X"Swi&4  
template < typename T2 > +\9NDfYIA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NLqzi%s  
} ; a=2%4Wmz  
CdQ!GS<'y  
t{96p77)=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cwg"c4V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z:*|a+cy  
D,feF9  
_DtV  
bG#>uE J-  
  class holder 5j(k:a+!H  
  { ~>|ziHx  
public : 8Z~EwY*  
template < typename T > %h@EP[\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &8lZNv8;(p  
  { l_p2Riv  
  return assignment < T > (t); ,J@  
} S1_RjMbYM  
} ; #6=  
rILYI;'o  
{<KVx9  
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: ?caSb =f  
[W&T(%(W-  
  static holder _1; S9.o/mr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 77Dn97l)&  
hgq;`_;1,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZECfR>`x  
而不用手动写一个函数对象。 e^voW"?%  
zDG b7S{  
z03K=aZ  
;V!D :5U  
四. 问题分析 @VEb{ w[H  
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。 }K(TjZR  
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。 9* M,R,y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @yYkti;4-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zb3t IRH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ? J0y|  
Bzf^ivT3L  
五. 问题1:一致性 > (<f 0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| $& c*'3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H5|;{q:j  
Pm7}"D'/  
struct holder tw@X> G1z  
  { L/K(dkx  
  // =3P)q"  
  template < typename T > ?@x/E&  
T &   operator ()( const T & r) const : A;RH  
  { d=/F}yP~?s  
  return (T & )r; YmG("z  
} $`8wJf9@w  
} ; {qVZNXDn  
z1a7*)8P  
这样的话assignment也必须相应改动: -9?]IIVb  
QT}tvm@PMq  
template < typename Left, typename Right > A#,ZUOPGH  
class assignment ;'1d1\wiDQ  
  { V7/Rby Q  
Left l; [}m[)L\  
Right r; 53 h0UL  
public : #'}*dy/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hy!3yB@  
template < typename T2 > HzJz+ x:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]?4hyN   
} ; -Y8B~@]P?  
$~)SCbL^5  
同时,holder的operator=也需要改动: (8OsGn  
3so %gvY.'  
template < typename T > l]SX@zTb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j~MI<I+l[  
  { >\8+: oS^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K 8O|?x]  
} /dHF6yW  
/bmN\I  
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。 a+QpM*n7Lq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ny# ^&-K  
Gc7=  
return l(rhs) = r; LP=)~K<  
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。 RnN!2K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W,u:gzmhw  
;.C\Ss<>*  
template < typename Tp > j8gdlIx  
class constant_t zuCSj~  
  { ,!9zrYi}  
  const Tp t; :!QAC@  
public : \M-OC5fQv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O/LXdz0B  
template < typename T > `vV7c`K?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !r-F>!~  
  { Q2> gU#  
  return t; 7HWmCaa[  
} []T8k9g/-  
} ; v@pky0  
5r0YA IJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lhJ'bYI  
下面就可以修改holder的operator=了 :6dxtl/{b:  
Y);=TM6s  
template < typename T > I1J-)R+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AZ<= o  
  { PvL[e"p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H?w6C):]  
} Y/oHu@ _  
Xa&kIq}(g  
同时也要修改assignment的operator() /wv0i3_e  
<3 uNl  
template < typename T2 > '%;m?t% q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dp:BU|r  
现在代码看起来就很一致了。 vQ.R{!",>  
EM_d8o)`B  
六. 问题2:链式操作 gM]:Ma  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y-9I3?ar  
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。 &5;"#:ORcK  
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。 (k P9hcV  
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。 18Emi<&A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e+|sSpA  
p<%d2@lp  
template < typename T > 4ppz,L,4  
struct result_1 \U0'P;em  
  { E{@[k%,_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I+(nu47ZT  
} ; qgB_=Q#E  
9H~n _   
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: -g<oS9   
n+p }\msH  
template < typename T > <ZW-QN4  
struct   ref 9M ]_nPY  
  { VN.Je: Ju  
typedef T & reference; =MWHJ'3-/  
} ; }B^tL$k  
template < typename T > b2*TgnRq  
struct   ref < T &> u@444Vzg  
  { `@%LzeGz  
typedef T & reference; ]###w;  
} ; y>LBl]  
fsXy"#mOkD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d_ CT $  
VaPG-n>Vf  
template < typename T > R!1p^~/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {)Xy%QV  
  { 7Yy ;  
  return l(t) = r(t); /V By^L:  
} ABkl%m6xf  
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。 "jCu6Rjd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _ dg\\c  
WzWX E(  
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 [B3RfCV{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0 "#HJA44  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /@5YW"1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 13f)&#, F  
最后的布局是: )}v l\7=  
                Add P {'b:C  
              /   \ `_h&glMJ,q  
            Divide   5 R#KU^]"(  
            /   \ 8k79&|  
          _1     3 :KO2| v\  
似乎一切都解决了?不。 Va8&Z  
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。 z%kULTL  
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。 !9x}  
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: R-Sym8c  
-qoH,4w  
template < typename Right > JI5Dy>u:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X?Au/  
Right & rt) const 'q.!|G2U  
  { B<-Wea  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (.,G=\!  
} Ca\6vR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,?3G;-  
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。 z{>Rc"%\  
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。 K^[?O{x^B  
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。 Ho%CDz z  
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。 Gh$^{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Zc2PepIg  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M3AXe]<eC1  
Pc9H0\+Xk  
template < class Action > zreU')a  
class picker : public Action iQ{VY ^ 0  
  { PW4q~rc=:  
public : 0$njMnB2l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SX*RP;vHy  
  // all the operator overloaded gZ5 |UR<  
} ; W9)&!&<o  
9FX-1,Jx  
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。 H.0K?N&\?>  
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: 4\i[m:e=@  
f 1d?.)  
template < typename Right > bZ6+,J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @XVTU  
  { E.f%H(b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ep}s}Stlr}  
} uw7zWJ n  
tVjsRnb{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M(fTKs  
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。 s@C}P  
=Sv/IXX\di  
template < typename T >   struct picker_maker \Cj B1] I  
  { 7 d vnupLh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Uz7<PLxd  
} ; p#Bi>/C6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z ]ONh  
  { <}LC~B!  
typedef picker < T > result; ;PH~<T  
} ; #1[u (<AS  
=QsYXK7Mn4  
下面总的结构就有了: o}!PQ#`M  
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。 ME dWLFf  
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。 UI#h&j5pW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W4N{S.#!  
至此链式操作完美实现。 F5Va+z,jg  
j@9T.P1  
;);kEq/=P  
七. 问题3 h\e.e3/  
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。 $u.z*b_yy  
D]}G.v1  
template < typename T1, typename T2 > {8OCXus3m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "]dI1 g_  
  { AR=]=8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kP"9&R`E  
} ceV}WN19l  
4Up/p&1@  
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: }'.m*#Y  
4z? l  
template < typename T1, typename T2 > Ned."e  
struct result_2 $?Wb}DU7_L  
  { 7Wno':w8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pUTr!fR  
} ; OCUr{Nh  
&vJH$R  
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? :>*7=q=  
这个差事就留给了holder自己。 68 sB )R  
    ;fJ.8C  
TN.rrop`#g  
template < int Order > uc=B,3  
class holder; Fp:'M X  
template <> @VBcJ{e,  
class holder < 1 > 6-I'>\U~  
  { !?XC1xe~R  
public :  eIlva?  
template < typename T > FtZ?C@1/  
  struct result_1 >bxS3FCX  
  { -%~4W?  
  typedef T & result; M{\I8oOg  
} ; q@&6#B  
template < typename T1, typename T2 > J1vR5wbu  
  struct result_2 p[-O( 3Y  
  { Jv i#)  
  typedef T1 & result; rZF*q2?  
} ; :t[_:3@  
template < typename T > KP"+e:a%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rv=YFo[B  
  { S:Hl/:iV  
  return (T & )r; 74u&%Rj  
} <[phnU^ 8  
template < typename T1, typename T2 > sS Mh`4'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (ZGbh MK  
  {  <Uur^uB  
  return (T1 & )r1; y(&Ac[foS}  
} Z.WW(C.  
} ; S 5U;#H  
VQs5"K"  
template <> C}X\|J  
class holder < 2 > "8/,Y"W"  
  { !W\+#ez  
public : (mOtU8e  
template < typename T > dveiQ  
  struct result_1 lk!@?  
  { =-T]3!   
  typedef T & result; fox6)Uot  
} ; yX5\gO6G  
template < typename T1, typename T2 > FlQGg VN  
  struct result_2 L-Lvp%%  
  { >usL*b0%  
  typedef T2 & result; =v\.h=~~  
} ; LscGTs,  
template < typename T > 5s XXM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5tnlrqC  
  { 83m3OD_y  
  return (T & )r; 5N]"~w*  
} jylD6IT  
template < typename T1, typename T2 > ye97!nIg@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RNL9>7xV  
  { "|NI]Kv  
  return (T2 & )r2; wq{hF<  
} xoL\us`A  
} ; +mPx8P&%  
-/4P3SG/  
Kq!3wb;  
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> >。 r^ XVB`v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jCY %|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x38 QD;MT  
b$7 +;I;  
return l(i, j) = r(i, j);  k'YTpO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zqku e%^?-  
7^285)UQA  
  return ( int & )i; NHt\ U9l'  
  return ( int & )j; rjP/l6 ~'  
最后执行i = j; 0_/[k*Re  
可见,参数被正确的选择了。 y} '@R$  
l}h!B_P'  
DDZ@$L!  
0]L"H<W  
t-AmX) $  
八. 中期总结 rOYx b }1  
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: MA\V[32H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GY*p?k<i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cNrg#Asen&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hoP]9&<T  
/ 1RpM]d  
wL1MENzp*z  
CITc2v3a  
=M1I>  
#Z#-Ht  
九. 简化 X2_=agEP  
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。  }ZI7J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V9vTsmo(  
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: V#HuIgf-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 im8CmQ  
  +-*/&|^等 B~mj 8l4  
2. 返回引用。 :s,Z<^5a)g  
  =,各种复合赋值等 ~u{uZ(~  
3. 返回固定类型。 SM '|+ d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bcyzhK=  
4. 原样返回。 1 zZlC#V  
  operator, ]5O~+Nf  
5. 返回解引用的类型。 =]t|];c%  
  operator*(单目) 0b>h$OU/  
6. 返回地址。 Xvv6~  
  operator&(单目) =l6mL+C  
7. 下表访问返回类型。 #E?4E1bnB  
  operator[] %>yL1BeA4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \+etCo   
  operator<<和operator>> M:8R -c#![  
`uFdwO'DD  
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。 {ax:RUQxy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /z!%d%"  
}C:r 9? T  
template < typename Left > E./2jCwI(Y  
struct value_return O^.#d  
  { ~&T~1xsFJ  
template < typename T > \m,PA'nd/  
  struct result_1 LLo;\WGZ  
  { dG{A~Z z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CAJ'zA|o  
} ; r$1Qf}J3=  
|>Vb9:q9Po  
template < typename T1, typename T2 > ok[i<zl; '  
  struct result_2 97]E1j]  
  { <} .$l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D- c4EV  
} ; #R"*c hLV  
} ; p?!/+  
. vV|hSc  
|=w@H]r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f 2.HF@  
P?\6@_ Z  
下面我们来剥离functor中的operator() @- xjfC\d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]'}L 1r  
)UR7i8]!0  
return l(t) op r(t) VRMXtQ*1Dm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E.TAbD&5(  
return op l(t) ,2q-D&)\Z  
return op l(t1, t2)  &HW9Jn  
return l(t) op O?2DQY?jT  
return l(t1, t2) op +R&gqja  
return l(t)[r(t)] paK2 xX8E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *T/']t  
#4PN"o@  
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: w}KkvP^  
单目: return f(l(t), r(t)); wz%-%39q%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qna8|3eP  
双目: return f(l(t)); Nc`L;CP  
return f(l(t1, t2)); L_T5nD^D  
下面就是f的实现,以operator/为例  )2.Si#  
nKY6[|!#  
struct meta_divide xEI%D|)<  
  { 0;k# *#w  
template < typename T1, typename T2 > 3n _htgcv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) siI;"?  
  { Upe%rC(  
  return t1 / t2; u_enqC3  
} b;n[mk  
} ; J zl6eo[;  
,F|f. 7;  
这个工作可以让宏来做: p2eGm-Erq  
}tz7b#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [WmM6UEVS  
template < typename T1, typename T2 > \ ueudRb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G[=c Ss,  
以后可以直接用 pP_LR ks}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uFE)17E  
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 C Z;6@{ o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Y7|EIAU5Y  
w{KavU5W  
Hka2  
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 L,\Iasv  
aUp g u"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w:0E(z  
class unary_op : public Rettype vN:Ng  
  { ;pAK_>  
    Left l; J5qZFD  
public : -f .,tM=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c)J%`i$  
;u JMG  
template < typename T > wMn i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tk}]Gev  
      { j%kncGS  
      return FuncType::execute(l(t)); (=0.inZ  
    } ~$'awY  
;l+Leex  
    template < typename T1, typename T2 > # d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vr}'.\$  
      { l#o ~W`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aN?zmkPpov  
    } /: "1Z]@  
} ; a(nlTMfu  
dd;~K&_Q/i  
W1~0_;  
同样还可以申明一个binary_op zCZf%ATq  
:Ye !w$r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4s- !7  
class binary_op : public Rettype e ,(mR+a8  
  { **%37  
    Left l; @JMiO^  
Right r; Ui~>SN>s  
public : Hl"N}   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (QEG4&9  
6x`t{g]f,  
template < typename T > QRUz`|U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [0!(xp^  
      { 01]f2.5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K- v#.e4  
    } D*jM1w_`  
pi(m7Ci"  
    template < typename T1, typename T2 > S jqpec8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lbgi7|&  
      { Wr 4,YQM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XFl 6M~ c  
    } }bxs]?OW>  
} ; c 9Mz]1@f  
7Q 3k 7  
Txu/{ M,  
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 6K^#?Bn;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )lkjqFQ(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q &8-\  
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。 }j Xfb@`K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J.a]K[ci  
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。。。 x2xRBkRg=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sJZ iI}Xc  
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) G|Ti4_w  
下面是修改过的unary_op 9up3[F$  
YK_ 7ip.a[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Rcuz(yS8  
class unary_op 1 MFbQs^  
  { x}4q {P5$  
Left l; 6ujW Nf  
  m67V_s,7B  
public : &oNAv-m^GD  
Z,gk|M3.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F9^S"qv$  
LVy yO3e  
template < typename T > z{q`GwW  
  struct result_1 a?1Wq  
  { KI.unP%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *. t^MP  
} ; W?& %x(6M  
WJi]t93  
template < typename T1, typename T2 > =pNY eR_[  
  struct result_2 UKGPtKE<  
  { *~`(RV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h[ ZN+M  
} ; i8p6Xht  
jXJyc'm7  
template < typename T1, typename T2 > 6BlXLQ,8q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JF]JOI6.e  
  { V`5 O{Gg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +@UV?"d  
} t20K!}D_  
TeQV?ZQ#}  
template < typename T > /r 5eWR1G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jm@oDME_E  
  { 4H/OBR  
  return OpClass::execute(lt(t)); SbZ6t$"  
} [g,}gyeS(  
YSMAd-Ef-  
} ; H,J8M{  
l;U?Z'n  
tPvpJX6kP  
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 "@kaHIf[  
好啦,现在才真正完美了。 { w_e9Wbi  
现在在picker里面就可以这么添加了: \vNU,WO  
buC{ r,  
template < typename Right > $b\P|#A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x-c"%Z|  
  { bt *k.=p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d9ihhqq3}  
} Bvj0^fSm  
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。 2%1hdA<  
rqq1TRg  
:k"]5>(^  
Dq xs+  
s2?&!  
十. bind GbyJ:  
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。 Ac6=(B  
先来分析一下一段例子 %y@AA>x!  
g0H[*"hj  
'qi}|I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Cmyx3O^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9Flb|G%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H]s.=.Ki  
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。 6@o*xK7L  
我们来写个简单的。 POW>~Tof1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QJNFA}*>  
对于函数对象类的版本: 0x7'^Z>-oe  
$kgVa^  
template < typename Func > e!`i3KYn"  
struct functor_trait !k%#R4*>  
  { <{pz<io)  
typedef typename Func::result_type result_type; ex|F|0k4}  
} ; ijcm2FJcG  
对于无参数函数的版本: N [@?gFtT  
Vi}_{ Cy  
template < typename Ret > g`^x@rj`E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .hiSw  
  { -di o5a  
typedef Ret result_type; mmsPLv6  
} ; wBzC5T%,  
对于单参数函数的版本: ]9L oZ)  
fVwU e _Y  
template < typename Ret, typename V1 > f::Dx1VcX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'yth'[  
  { B *vM0  
typedef Ret result_type; H]!"Zq k  
} ; &zhAh1m  
对于双参数函数的版本: Jwp7gYZ  
M2|is ~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~ 1pr~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (t.Nk[  
  { x"(KBEK~  
typedef Ret result_type; edV\-H5<  
} ; +V+a4lU14  
等等。。。 /=h` L ,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zQA`/&=Y  
H"KCK6  
template < typename Func > ;=@0'xPEa-  
struct func_return &zs$x?/  
  { iLz@5Zj8  
template < typename T > 23?rEhKe  
  struct result_1 ]9X DS[<2`  
  { SaCh 7 ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :EH=_"  
} ; /bEAK-  
"j-CZ\]U|  
template < typename T1, typename T2 > r/sNrB1U"y  
  struct result_2 HThcn1u~^b  
  { J;%Xfx]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _|]x2xb)  
} ; m,S{p<-h  
} ; .B yuN  
2%> FR4a  
oE~RyS X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OTp]Xe/  
fV:83|eQ  
template < typename Func, typename aPicker > .o8t+X'G  
class binder_1 @6d[=!9  
  { iUwzs&frd  
Func fn; m4& /s  
aPicker pk; [2koe.?(  
public : I|J/F}@p  
f-d1KNY  
template < typename T > |'.  
  struct result_1 uocGbi:V';  
  { kl,3IKHa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s7EinI{^  
} ; L(o15  
 9a kH  
template < typename T1, typename T2 > x:7IIvP  
  struct result_2 {|\.i  
  { _w Ot39e&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KF/-wZ"1s  
} ; '!$%> ||S  
H:G1BZjq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;wVwX6:ZKr  
T Ge_G_'o  
template < typename T > gJhiGYx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !-Y3V"  
  { tu?MYp;  
  return fn(pk(t)); tjnIN?YT  
} 80;(Gt@<"  
template < typename T1, typename T2 > }`"6aM   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X?$_Sd"G+5  
  { {e5= &A  
  return fn(pk(t1, t2)); ??T#QQ  
} ETLD$=iS  
} ; o Rzi>rr  
c|1&lYal;  
|)81Lz  
一目了然不是么? {iLT/i%  
最后实现bind s{" 2L{,$  
VD:/PL  
qCO/?kW  
template < typename Func, typename aPicker > 0;ji65  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9/7u*>:  
  { cAc@n6[`3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N&pCx&  
} NCx%L-GPi  
L6LZC2N+2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wf $s*|z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Dxxm="FQZ  
:yjFQ9^?&  
十一. phoenix ;GhNKPY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7)k\{&+P  
km40qO@3  
for_each(v.begin(), v.end(), XrPfotj1  
( F>cv<l =6l  
do_ ]q-Y }1di8  
[ ^H' \"9;7  
  cout << _1 <<   " , " p^_yU_  
]  kwA$Z!Rn  
.while_( -- _1), {GO#.P"  
cout << var( " \n " ) +{U cspqM  
) x;')9/3  
); qv*^fiT  
e]tDy0@  
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: h@h!,;  
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 YF:L)0H'O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @v B!u[{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 39|MX21k  
&I406Z f7y  
X|8c>_}  
template < typename Cond, typename Actor > 3&/Ixm:  
class do_while ${)b[22":  
  { #=v~8  
Cond cd; 9M9?%N:ra  
Actor act; ]cN1c}  
public : ~= -RK$=  
template < typename T > F3N6{ysK#  
  struct result_1 d:{O\   
  { e!r-+.i(  
  typedef int result_type; AvHCO8h|  
} ; @gtQQxf"  
pBPl6%C.X-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !3v1bGk  
2"S}bfrX  
template < typename T > xjUtl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ->{KVPHe{  
  { +H2-ZXr  
  do 3Le{\}-$.  
    { XGMiW0j0B  
  act(t); IkXx# )  
  } s!e3|pGS  
  while (cd(t)); M:6"H%h,W  
  return   0 ; N"y)Oca{  
} _{Hj^}+$  
} ; *~H Sy8s  
u?{H}V  
_]*>*XfF(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vA.MRu#  
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。 { buy"X4  
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。 W8!Qv8rf  
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。 lu6(C  
下面就是产生这个functor的类: $lu t[o74  
n\.Vqe  
LYg- .~<I  
template < typename Actor > &l[$*<P5V  
class do_while_actor &(mR> mT  
  { -FCe:iY! A  
Actor act; \_6/vZ%-B  
public : -7(@1@1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I,'k>@w{s  
Q?/o%`N  
template < typename Cond > UEVG0qF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 63~ E#Dt4  
} ; 13=.H5  
^w06<m  
:<#nTh_@\'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B !=F2  
最后,是那个do_ uc"P3,M  
XEZF{lP  
l?^4!&Nm  
class do_while_invoker ~BkCp pI  
  { }Ys >(w  
public : AZ}Xj>=  
template < typename Actor > Bn g@-#`/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y Ej^=pw  
  { `I5wV/%ib  
  return do_while_actor < Actor > (act); [,KXze_m  
} (DP &B%Sf  
} do_; \K<QmK  
a+T.^koY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K>l~SDcZ3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 78H'ax9m  
最后来说说怎么处理break和continue yq iq,=OvP  
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。 qc~iQSI  
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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