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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +M=h+3hw](  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1ubu~6  
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, |Rf j 0+  
xv]z>4@z,  
"^4*,41U  
I*-\u  
  class filler zb0NqIN:  
  { x@  =p  
public : >j?5?J"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |P5dv>tb F  
} ; fV"Y/9}(  
mV^w|x  
31G:[;g  
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: Gld~GyB\k  
:qo[@x{  
q'jOI_b  
RE t&QP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \m7\}Nbz0/  
uc,>VzdB  
=zn'0g, J4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M ygCg(h  
.BP d06y  
VN)WBv  
SWdmej[  
二. 战前分析 "(mJupI  
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。 :j]6vp 6  
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 <J^5l0)q  
m'2F#{  
phDIUhL$z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pim  
  /* --------------------------------------------- */ | lLe^FM  
vector < int *> vp( 10 ); %E%=Za  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [],[LkS  
/* --------------------------------------------- */ QbdXt%gZe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $j- Fm:ZIA  
/* --------------------------------------------- */ -)-: rRx-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $PM r)U  
  /* --------------------------------------------- */ s~,!E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Apu- 9|oP  
/* --------------------------------------------- */ 8fQ~UcT$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qBk[Afjgz  
~;(\a@ _  
Ls2OnL9  
\B')2phE  
看了之后,我们可以思考一些问题: @C-dCC?  
1._1, _2是什么? %>K(IR pMW  
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。 hEjvtfM9\-  
2._1 = 1是在做什么? k[mp(  
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。 Cnpl0rV~5  
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。 5{-Hg[+9  
U$D:gZ  
4"PA7 e  
三. 动工 9ZOQNN<ex  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qo9&e~Y<G  
oxFd@WV5  
(l][_6Q  
e|A=sCN-  
template < typename T > Rq1 5AR  
class assignment em'3 8L|(  
  { SMvlEj^  
T value; djf8FNnn  
public : f$ /C.E  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?z`yNx6  
template < typename T2 > '\H & EJ'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *)r_Y|vg  
} ; Iv7BIK^0  
;Qd'G7+  
<mLU-'c@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %.[AZ>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SFWS<H(IN  
lS;S:- -F  
fpNq  
o)\EfPT  
  class holder = r=/L  
  { s/?(G L+Ae  
public : U&kdR+dB  
template < typename T > uF,%N   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _z^&zuO  
  { '&/Y}]  
  return assignment < T > (t); 1%.CtTi  
} R{4[.  
} ; Wbmqf s  
pv|D{39Hs  
K<ldl.  
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: IOUzj{G#  
nNM)rW  
  static holder _1; xs  >Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RV5;EM)~[  
i#lO{ ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~xZ )btf  
而不用手动写一个函数对象。 ilj9&.isB  
5o~AUo{  
j|% C?N  
fwyz|>H_Y(  
四. 问题分析 Jxb+NPUB  
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。 fl9J  
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。 6v -2(Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oX]c$<w5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "6'# L,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NE$=R"<Gv  
gJn_8\,C>Q  
五. 问题1:一致性 Y'LIk Q\  
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?| QXT *O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eYjr/`>O  
*C(XGX\?-  
struct holder r`'n3#O*  
  { hz+x)M`Y  
  // ;lo!o9`<  
  template < typename T > n|iO)L\9aB  
T &   operator ()( const T & r) const {Uu|NA87Cd  
  { F0FF:><  
  return (T & )r; )![? JXf  
} ?\Jl] {i2  
} ; ~lLIq!!\  
<[GkhPfZ  
这样的话assignment也必须相应改动: 0l ]K%5#  
9a9{OJa6M  
template < typename Left, typename Right > %,*{hhfu  
class assignment '`Z5 .<n7p  
  { @ (A[H^E  
Left l; "h}miVArS  
Right r; vJfex,#lv  
public : H6XlSj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EWg\\90  
template < typename T2 > wg=ge]E5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7.l[tKh  
} ; ZK@ENfG  
9q -9UC!g  
同时,holder的operator=也需要改动: h>+,ba"D  
q~=]_PMP  
template < typename T > >{^&;$G+*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XaV h.  
  { <k&Q"X:"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aD@sb o  
} =q( ;g]e  
+idj,J|  
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。 xCMcS~ 3/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zR+EJFf  
qqSf17sW  
return l(rhs) = r; : YU_ \EV  
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。 )FkJ=P0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Bp`?inKBOd  
r-+.Ax4L"  
template < typename Tp > pN"d~Z8  
class constant_t mh"&KX86W  
  { LuB-9[^<  
  const Tp t; eEIa=MB*  
public : $4y;F]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k ckWBL  
template < typename T > Bg*Oj)NM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2 Ke?*  
  { vl<W`)'  
  return t; oq4*m[  
} k1HukGa  
} ; (7G5y7wI"  
[ 44d(P'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j^}p'w Tu{  
下面就可以修改holder的operator=了 6u`E{$  
%l!Gt"\xm  
template < typename T > 7yLO<o?9w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .V9/0  
  { ({g7{tUy^H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L\--h`~YU  
} Bkvh]k;F8  
)>$@cH  
同时也要修改assignment的operator() U)%gzXTZ%  
)2KQZMtgm]  
template < typename T2 > A\9Q gM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {#aW")x^#  
现在代码看起来就很一致了。 pZx'%-\-T  
^fT|Wm<  
六. 问题2:链式操作 o;+$AU1f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TQyi -Dc  
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。 y#Je%tAe 2  
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。 -NW7ncB|  
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。 yES+0D5<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XS5*=hv:  
7jIye8Zi8  
template < typename T > qi7(RL_N  
struct result_1 ^W|B Xxo  
  { Zi5d"V[}T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C 7)w8y  
} ; M8 oCh  
QZ!;` ?(  
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: WV]%llj^  
.}W#YN$  
template < typename T > B -XM(C j  
struct   ref z DDvXz  
  { eYd6~T[9  
typedef T & reference; R0dIxG%  
} ; $\BRX\6(-  
template < typename T > G9y 0;br  
struct   ref < T &> wg<UCmfu!  
  { EHk(\1!V  
typedef T & reference; ^V]DQ%v"I  
} ;  AnK-\4  
+X)n}jh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6%  +s`  
gd~# uR\  
template < typename T > [C)JI;\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !Z +4FwF  
  { TEC'}%   
  return l(t) = r(t); *~b3FLzq  
} _jkH}o '  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 W\xM$#)m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cR.[4rG'  
&w@~@]  
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 Y{yN*9a79  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r?Y+TtF\e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (ATvH_Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )U4h?J  
最后的布局是: Z Z1s}TG  
                Add nNe`?TS?f  
              /   \ rG7S^,5o  
            Divide   5 1QHCX*_  
            /   \ ;DWtCtD  
          _1     3 Of| e]GR  
似乎一切都解决了?不。 .eQIU$Kw!O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4}nsW}jCc  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F$a?} }  
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: z:PH _N~  
YXC?q  
template < typename Right > u+7B-l=u*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q7id?F}3&  
Right & rt) const ZSL:q%:.  
  { bJ8~/d]+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SZ+<0Y |  
} VKa-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~r~~0|=  
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。 TF %8pIg>Z  
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。 mi~ BdBv  
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。 Iq&S6l <0  
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。 $#V ^CmW.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <,S0C\la=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^/+0L[R  
r.e,!Bs  
template < class Action > % I]?xe6  
class picker : public Action 5[WhjTo  
  { FrSeR9b  
public : s^_E'j$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q ! 5P  
  // all the operator overloaded ailje  
} ; c"+N{$ vp  
]Y[8|HJ8  
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。 1m-"v:fT5D  
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: *"E?n>b  
^&t(O1.-  
template < typename Right > +NRn>1]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0D1yG(ck  
  { `~( P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rVkoj;[  
} lj"L Q(^  
ki6`d?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :)nn/[>fC  
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,!Ir`/`  
3mn0  
template < typename T >   struct picker_maker o"^}2^)_SR  
  { r;w_B%9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4ei .-  
} ; iL1.R+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xmtbSRgK9  
  { 96F:%|yG  
typedef picker < T > result; z) 5n&w S  
} ; x&R&\}@G m  
~c!zTe  
下面总的结构就有了: -5\aL"?4  
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。 ua:.97~Ym  
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。 G*BM'^0+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O#A1)~  
至此链式操作完美实现。 :EyH'v  
MAR kTxzi  
$XFG1?L!  
七. 问题3 u0$7k9mE  
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。 X.s? =6}g  
L4sN)EI  
template < typename T1, typename T2 > UA,&0.7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )T#;1qNB  
  { I(Nsm3L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %R;cXs4r  
} N(&FATZUW  
J+\F)k>r  
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: ,-CDF)~G=3  
$?Aez/  
template < typename T1, typename T2 > /_,~dt  
struct result_2 NOx&`OU+  
  { Vu\|KL|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B<1*p,z  
} ; -f9M*7O<gf  
/N%f78 Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |@nvg>mu  
这个差事就留给了holder自己。 yN3Tk}{V  
    *BXtE8 BU  
v/+dx/  
template < int Order > ? |8&!F  
class holder; {]<D"x ;  
template <> +1d\ZZA|6&  
class holder < 1 > k|A!5A2  
  { F5 LQgK-z  
public : :VN<,1s9p^  
template < typename T > WKah$l  
  struct result_1 "fpj"lf-  
  { WP]<\_r2  
  typedef T & result; e_1mO 5z  
} ; ePs<jrB<  
template < typename T1, typename T2 > @O45s\4-*  
  struct result_2 +=k?Dp[  
  { m6;Xo}^w  
  typedef T1 & result; cJA :vHyw  
} ; H&03>.b  
template < typename T > Z;>~<#!4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z$ftG7;P0  
  { #Ejly2C,  
  return (T & )r; Ep?a>\  
} }qKeX4\-  
template < typename T1, typename T2 > \B}W(^\wg;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ';ZJuJ.  
  { +XpRkX&-  
  return (T1 & )r1; (|[3/_!;v  
} "^XN"SUw  
} ; `%ENGB|  
%x927I>  
template <> ?ft_  
class holder < 2 > .R gfP'M  
  { )K?GAj]Pq  
public : 3P6'*pZ  
template < typename T > XS!ZTb>[  
  struct result_1 :mJM=FeJ  
  { YAPD7hA  
  typedef T & result; QE#$bCw  
} ; E{fnh50^Q.  
template < typename T1, typename T2 > 6AwnmGL(;;  
  struct result_2 Dq?2mXOqD  
  { ?+|tPjg $  
  typedef T2 & result; yBe/UFp+  
} ; ]bR'J\Fwl  
template < typename T > ib&qH_r/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const > Qtyw.n  
  { 'pe0Q-  
  return (T & )r; |M?HdxPa  
} F0JFx$AoD  
template < typename T1, typename T2 > 3> (`Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i4pJIb  
  { \\lC"Z#J`  
  return (T2 & )r2; lET)<V(Y  
} BdKtpje  
} ; EK#m?O:>  
EsWszpRqb  
m2! 7M%]GC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NN:TT\!v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b910Z?B^L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4eEs_R  
vj b?N  
return l(i, j) = r(i, j); 8`t%QhE2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LF~#4)B  
B1M/5cr.  
  return ( int & )i; y|dXxd9  
  return ( int & )j; z3C^L  
最后执行i = j; s z\RmX  
可见,参数被正确的选择了。 ?>y-5B[K/(  
<e^/hR4O  
o W[,EW+u  
[:QMnJ  
.+Ej%|l%  
八. 中期总结 <J)A_Kx[57  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ay_D.gxz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XNU qZ-M :  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -T?IkL)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5u46Vl{  
#CPPdU$  
!I[n|r"  
?I'-C?(t@1  
B@]7eVo  
m-89nOls  
九. 简化 .m?~TOR  
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。 >bN~p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  nvPE N  
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: E aD@clJS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NVeRn  
  +-*/&|^等 ~TH5>``;gF  
2. 返回引用。 ak) -OL1  
  =,各种复合赋值等 mi<D bnou  
3. 返回固定类型。 $NT9LtT@K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^\&g^T%  
4. 原样返回。 HF: T]n,  
  operator, #( sNk,^Ax  
5. 返回解引用的类型。 q|X4[E|{Q  
  operator*(单目) @$P!#z  
6. 返回地址。 Zd U{`>v  
  operator&(单目) E`fssd~  
7. 下表访问返回类型。 [ 5W#1 &  
  operator[] 7J;~ &x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3DAGW"F  
  operator<<和operator>> .crM!{<Y  
: W^\ mH  
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。 5^K#Tj ;2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m"( d%N7  
_P<lG[V  
template < typename Left > d?M!acB  
struct value_return nRB>[lG  
  { rm=~^eB  
template < typename T > 1m`tqlFU9  
  struct result_1 "QO/Jls  
  { 46Q; F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a\69,%!:  
} ; C^ " Hj  
F|Dz]ar  
template < typename T1, typename T2 > !""!sFx)R  
  struct result_2 ,(0XsBL  
  { cL)rjty2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _'hCUXeY'  
} ; to!W={S<ol  
} ; N9=r#![>,  
2Z`$  
G#n^@kc*,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Gr#rM/AfCK  
#1't"R+3M  
下面我们来剥离functor中的operator() 9U<)_E<y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @ oz&  
2b4pOM7W  
return l(t) op r(t) B~!G lT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +:"6`um|  
return op l(t) "dK|]w8  
return op l(t1, t2) F%.9f Uo  
return l(t) op L_~I ~  
return l(t1, t2) op LA+$_U"Jk  
return l(t)[r(t)] LD~Jbq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y!a+#N!  
1V**QSZ1  
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: lNaez3  
单目: return f(l(t), r(t)); qsft*&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [)H,zpl  
双目: return f(l(t)); cPx ~|,)l  
return f(l(t1, t2)); pKxX{i1l  
下面就是f的实现,以operator/为例 wI@zPVY_i  
!k:zLjtp  
struct meta_divide W. J:.|kt  
  { 8)W?la8'p  
template < typename T1, typename T2 > $&=4.7Yt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z<o E!1St  
  { ~"JE![XR  
  return t1 / t2; o0aO0Y  
} hB P$9GR  
} ; 0H OoKh  
C,|nmlDN  
这个工作可以让宏来做: ^ J#?hHz  
&?/N}g@K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N"YK@)*Q  
template < typename T1, typename T2 > \ L876$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <pTQpU  
以后可以直接用 zj~nnfoys  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .Bb$j=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 c$,c`H(~  
(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。。。) L _vblUDq  
}zkL[qu;  
LN@E\wRw{r  
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 hsTFAfa'  
$i,6B9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d98))G~W  
class unary_op : public Rettype tJUVw=  
  { g(-;_j!=  
    Left l; hH <6E  
public : BW'L.*2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l;XU#6{  
Z"6 2#VM  
template < typename T > rnnX|}J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~A8qeaP  
      { |7svA<<[  
      return FuncType::execute(l(t)); ad"'O]  
    } \p5|}<Sr)  
N@k3$+ls  
    template < typename T1, typename T2 > 6yE'/VB<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tRLE,(S,-  
      { v2Dt3$@H6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mbF(tSy  
    } ;c1relR2  
} ; IZO@V1-m  
}P#Vsqe V  
j*tk(o}qG  
同样还可以申明一个binary_op bAdiA2VF'  
0yn[L3x7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p={Jf}v  
class binary_op : public Rettype `&7mHa61  
  { St6aYK  
    Left l;  ( :  
Right r; 9*4 .  
public : w'A tf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -^yXLa;D  
'0Lov]L  
template < typename T > 0|ZVA+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `AR"!X  
      { fO6[!M(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ba8 6 N  
    } 4:D:| r  
@@Q6TB  
    template < typename T1, typename T2 > =ai2z2z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lK*jhW?3:  
      { sm1;MF]/u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IhE9snJ[  
    } |k6Ox*  
} ; q]TqI' o  
\QGa 4_#  
%%&e"&7HE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 OqBC/p B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1fY>>*oP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T^]7R4 Fg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C`NmZwL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <#y*h8IZ@t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xdZ<| vMR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +< yhcSSTB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (9]6bd  
下面是修改过的unary_op P$ucL~r  
#dxvz^2V.3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ux}W&K/?'  
class unary_op !^iwQ55e2A  
  { 9 Kbw GmSU  
Left l; KQ{Lt?S  
  qnJ50 VVW  
public : v L}T~_=3  
|9IC/C!HC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Blk}I  
rslvsS:  
template < typename T > L^FcS\r;  
  struct result_1 #!})3_Qc(y  
  { <6jFKA<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "|t!7hC  
} ; VRbQdiZ{  
. I==-|  
template < typename T1, typename T2 > E^wyD-ii/  
  struct result_2 n@ [  
  { AnMV <  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S!h Xf|*0[  
} ; kRlA4h1u_$  
Kkv<"^H  
template < typename T1, typename T2 > fF;h V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >zngJ$  
  { UpfZi9v?W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OlY$ v@|  
} z%sy$^v@vD  
,j178EX  
template < typename T > @AQwr#R"l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ashar&'  
  { U>F{?PReA?  
  return OpClass::execute(lt(t)); % frfSGf.#  
} u =J&~  
gU;&$  
} ; cb$-6ZE/  
2K{6iw"h  
(Rd$VYuf  
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 x({C(Q'O  
好啦,现在才真正完美了。 <9eu1^g  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vrkf(E3_V  
J7+w4q~cB`  
template < typename Right > ?*u*de[,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $yu?.b 9H#  
  { Eu,`7iQ?(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); NM#- Af*pg  
} }dYBces  
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。 [[+ pMI  
;\{`Ci\  
3EK9,:<Cf  
ig!7BxM)<h  
0 n vSvk  
十. bind !{%&=tIZ  
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。 zpjqEEY;  
先来分析一下一段例子 {38bv. 3'  
,d_Gn!  
& ,hr8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p $`92Be/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _NZ@4+aW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s:>\/[*>0c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Jkt4@h2Q}  
我们来写个简单的。 vbG]mMJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y1f:?L-z  
对于函数对象类的版本: O XP\R  
tJ0NPI56yP  
template < typename Func > ,5Vt]#F5@  
struct functor_trait PBjmGwg7  
  { 9jir* UI  
typedef typename Func::result_type result_type; ipE ]}0q  
} ; ,  X{>  
对于无参数函数的版本: EcL-V>U# M  
h*i9m o  
template < typename Ret > =/0=$\Ws  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #FxPj-3(ix  
  { \}0-^(9zd  
typedef Ret result_type; Di.3113t  
} ; }f}}A=  
对于单参数函数的版本: s#9Ui#[=h  
7V7zGx+Z7  
template < typename Ret, typename V1 > \*t~==WB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c3%@Wj:fo  
  { 8jlLUG:g  
typedef Ret result_type; tz NlJ~E  
} ; cZ8.TsI~  
对于双参数函数的版本: ~Ou1WnmO  
,MPB/j^o5!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V N{NA+I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y[};J vk  
  { xgu `Q`~  
typedef Ret result_type; qy1F* kY  
} ; Lo.rvt  
等等。。。 jEdtJ EPa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w'4AJ Q|;  
ZzGahtx)Y  
template < typename Func > {=2DqkTD  
struct func_return Z6C=T;w  
  { 38ES($  
template < typename T > Oc].@Jy  
  struct result_1 uE/T2BX*  
  { \2-@'^i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N;oQ^B'  
} ; BAj-akc f  
#hfuH=&oh  
template < typename T1, typename T2 > POI.]1i  
  struct result_2 Wm~` ~P  
  { u9woEe?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BaF!O5M  
} ; WO5O?jo'  
} ; _ZB\L^j)  
]Y>h3T~  
5wao1sd#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g>0XxjP4  
gbeghLP[?  
template < typename Func, typename aPicker > v44}%$  
class binder_1 V"o7jsFH6n  
  { Jf)bHjC_V  
Func fn; JCcZuwu[  
aPicker pk;  9fnA  
public : 5RH2"*8T  
6Tw#^;q-  
template < typename T > , ^F)L|  
  struct result_1 0_P}z3(M  
  { `!:q;i]}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _\PNr.D 8  
} ; unJid8Lo  
"vYE+   
template < typename T1, typename T2 > iqQUtE]E_  
  struct result_2 m=AqV:%|  
  { SVlua@]ChU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ok7t@l$  
} ; Z@8vL  
f'Iz G.R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .x`M<L#M(  
w;}@'GgL  
template < typename T > I KtB;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hUQ,z7-  
  { Cz4)Yz  
  return fn(pk(t)); fP tm0.r  
} F/m^?{==~*  
template < typename T1, typename T2 > id<:p*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uPYmHA} _/  
  { {U 'd}Q  
  return fn(pk(t1, t2)); IM$2VlC  
} ;!91^Tl  
} ; =.]l*6W V  
l$K,#P<)  
 $Y=T&O  
一目了然不是么? %8*64T")  
最后实现bind kyAXRwzI  
87 }&`  
`c/*H29  
template < typename Func, typename aPicker > t E` cau  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N=:5eAza  
  { Ngr/QL]Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S[tE&[$(p  
} -~eJn'W  
J};z85B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *Nyev]8  
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。 2([2Pb3<"  
s[8@*/ds  
十一. phoenix <<D$+@wxm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J7C4V'_  
kc7lc|'z  
for_each(v.begin(), v.end(), n~g)I&  
( > 0{S  
do_ Z5c~^jL$-  
[ x^"E S%*  
  cout << _1 <<   " , " Ca%g_B0t  
] t}v2$<!I  
.while_( -- _1), fzjU<?}  
cout << var( " \n " ) Ku&!?m@C  
) {bO|409>W  
); X1 ZgSs+i  
s >0Nr  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [D5t{[i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )1g"?]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #fj/~[Ajv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2F%W8Y 3  
LZ@|9!KDw  
&z"krM]G  
template < typename Cond, typename Actor > j CTAKaq  
class do_while +0),xu  
  { ;['[?wk  
Cond cd; 0&ByEN9 9  
Actor act; @!&}}"<  
public : *9)SmS s  
template < typename T > b3wM;jv  
  struct result_1 {JV@"t-X3"  
  { "EU{8b  
  typedef int result_type; G/%iu;7ZCb  
} ; .I}:m%zv  
JbB}y'c4}=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b$k&dT\o  
B\g]({E  
template < typename T > +GsWTEz   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z} '!eCl  
  { g*w<*  
  do ~2EHOO{  
    { 9w9jpe#  
  act(t); Rl|4S[  
  } i&8FBV-  
  while (cd(t)); :';L/x>  
  return   0 ; nUq<TJ  
} >;z<j$;F<  
} ; x.1-)\  
IlX$YOf4  
\D>$aLO*?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). = 07Gy,=i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]nhr+;of/-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M4ozTp<$O  
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。 lyCW=nc  
下面就是产生这个functor的类: ~.%K/=wK@  
7FN<iI&7\  
>=iy2~Fz,  
template < typename Actor > +h2eqNr  
class do_while_actor @H!$[m3  
  { xf%4, JQ  
Actor act; 6 \B0^  
public : q_ =b<.;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5 ,0d  
m8623D B"  
template < typename Cond > va f&X]p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JO14KY*%  
} ; -st7_3  
(h']a!  
I *c;H I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s08u @  
最后,是那个do_ o`khz{SU:  
ZxGP/D  
!h&g7do]Z  
class do_while_invoker UEak^Mm;=2  
  { \yrisp#`  
public : ~-a'v!  
template < typename Actor > M Jj4Hd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =O|c-k,f@  
  { 9*6]&:fm  
  return do_while_actor < Actor > (act); R E1 /"[t  
} c= UU"  
} do_; uGdp@]z&8Q  
'H9=J*9oG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TJ?g%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4eVI},  
最后来说说怎么处理break和continue 7dihVvL $  
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。 W{XkV Ke1a  
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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