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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e)GFJ3sW_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o-49o5:1  
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, pOx0f;'G+  
8 \%*4L'  
/\OjtE  
~-|K5  
  class filler PT|t6V"wd  
  { =C u !  
public : qm] k (/w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @G^ l`%  
} ; F"~uu9u  
He~) i)co  
ub7|'+5  
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: abx /h#_q  
<`n T+c  
]qvrpI!E!  
y/Paq^Hd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w}X<]u  
gT?:zd=;  
~~;J[F p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _e7 Y R+  
{OH "d  
MZl6 J  
OXT 5 y)   
二. 战前分析 r[ni{ &  
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。 criOJ-  
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'P otv@/  
.}=gr+<bf  
ViKN|W >T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $oDc  
  /* --------------------------------------------- */ GHaD32  
vector < int *> vp( 10 ); W+k SL{0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Py_yIwQqg  
/* --------------------------------------------- */ @FO= 0_;y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }%x2Z{VF  
/* --------------------------------------------- */ /m"O.17N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^T2o9f  
  /* --------------------------------------------- */ r01Z 0>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $F2 A  
/* --------------------------------------------- */ td@I ;d2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y=6569U2  
8A'oK8Q  
g3B%}!|  
.FYxVF.  
看了之后,我们可以思考一些问题: gc,%A'OR^<  
1._1, _2是什么? J[ ;g \  
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。 $`;1][OD  
2._1 = 1是在做什么? C%&A9(jG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !p #m?|Km  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N)CM^$(T|  
&UrPb%=2H  
lZ gX{  
三. 动工 q#D-}R_RN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6Uh_&?\%  
[L(qrAQ2|z  
#w]UP#^io  
e\)r"!?H`  
template < typename T > BLaF++Fop  
class assignment 8/gA]I 6=#  
  { ZQ1,6<^9i[  
T value; pz4lC=H%o  
public : Y[sBVz'j5  
assignment( const T & v) : value(v) {} T"IDCT'z  
template < typename T2 > z\7-v<ZS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BcXPgM!Xqz  
} ; p ; ]Qxh  
?COLjk  
e92,@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1L;3e@G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment unvS`>)Np  
F% < ZEVm  
xyzYY}PS  
(4f]<Qt  
  class holder _~Id~b  
  { E[NszM[P  
public : 7?@ -|{  
template < typename T > !-HJ%(5:F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lJvfgP-j  
  { MX 7 Y1  
  return assignment < T > (t); `(uN_zvH  
} :8t;_f  
} ; A1Es>NK[qW  
;:  xE'-  
+v+Dkyf:V  
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: W"!{f  
1<G,0Lt  
  static holder _1; }D]y -BbA.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z'~/=a)7  
s5\<D7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~KYA{^`*  
而不用手动写一个函数对象。 v%muno,  
}ijFvIHV  
oD3]2o/  
S&F[\4w5]  
四. 问题分析 K BlJJH`z{  
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。 OUhlQq\  
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。 )YVs=0j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s|][p|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LFAefl\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U!jRF  
.U#oN_D  
五. 问题1:一致性 Mtaky=l8~I  
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?| [(; .D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _"t"orD6  
I6i qC"BK  
struct holder kl|m @Nxp  
  { A;TNR  
  // uHuL9Q^  
  template < typename T > Am<){&XT ]  
T &   operator ()( const T & r) const z s\N)LyM  
  { 'soll[J  
  return (T & )r; 8iPA^b|sz{  
} =)%~QK {Y  
} ; `j4OKZ  
E~S~Ld%  
这样的话assignment也必须相应改动: YRu/KUT$ 7  
l'1_Fb  
template < typename Left, typename Right > v2ab84 C*  
class assignment WtlLqD!_D  
  { 4|hfzCjMI  
Left l; })?KpYk  
Right r; |[@v+koq  
public : LYuMR,7E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} **]=!W  
template < typename T2 > *iUR1V Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } be]Zx`)k  
} ; $e%m=@ga  
8"ulAx74>  
同时,holder的operator=也需要改动: "d*-k R  
~PX#' Jr  
template < typename T > {3BWT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /BrbP7  
  { ahR-^^'$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -+Z&O?pSH  
} vv D515i  
t?FPmbj v  
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。 yG<Q t+D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 } DjbVYH  
~,{nBp9*  
return l(rhs) = r; 8p]Krs:  
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。 %.s"l6 W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W3xObt3w\  
(wp?tMN5#  
template < typename Tp > H6Kt^s<6xu  
class constant_t `<?((l%;R  
  { K>Tv M&  
  const Tp t; A[Vhy;xz  
public : \; zix(N[5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \7q>4[  
template < typename T > y<)q;fI7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8'0KHn{#  
  { 41o ~5:&  
  return t; ~GjM:*  
} = $6pL  
} ; FD^s5>"Y+  
7.B]B,]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AeEF/*  
下面就可以修改holder的operator=了 [4HOWM>\  
T]?QCf  
template < typename T > s ]Db<f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tSq`_[@  
  { `f%sq*O~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rY(^6[!  
} PxgLt2dXa  
lR3JyYY{X  
同时也要修改assignment的operator() XLFo"f  
vLh,dzuo  
template < typename T2 > G `JXi/#`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1 =9 Kwd  
现在代码看起来就很一致了。 G 4 C 7  
!J+< M~o}  
六. 问题2:链式操作 QfsTUAfR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #zw 'H9l  
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。 t 5  
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。 VK?c='zg  
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。 \B D'"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F anA~  
qU:Mvb^5&  
template < typename T > 9h 0^_|"  
struct result_1 L51uC ,QF  
  { $,B@yiie  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HtGGcO'bqg  
} ; |.[4$C  
zmh3 Qa(  
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: $5a%hK  
GHo=)NTjy  
template < typename T > '}T6e1#JV  
struct   ref }mSfg  
  { XxEKv=_bc  
typedef T & reference; 6z80Y*|eJ  
} ; X?Mc"M  
template < typename T > (@1*-4l  
struct   ref < T &> f.&Y_G3a<  
  { xYCX}bksh  
typedef T & reference; R2$;f?;:  
} ; b ZEyP W  
fdRw:K8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BKQI|i  
1V37% D  
template < typename T > yp:_W@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A 9HJWKO  
  { fUg I*V  
  return l(t) = r(t); s8]9OG3g  
} aPMqJ#fIr  
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。 PME ?{%&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +aWI"d--h  
(S[" ak  
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 $}G03G@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -6KGQc}U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y|iJO>_Uu=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4(f4 4' ^  
最后的布局是: .Z"p'v  
                Add //}[(9b'\  
              /   \ /Ma"a ^  
            Divide   5 d= -/'_'  
            /   \ OO:^#Mvv5  
          _1     3 zp2IpYQ,3  
似乎一切都解决了?不。 0?",dTf3i  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )MKzAAt~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 XHu2G t_  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: + fQ=G/  
P#g"c.?;  
template < typename Right > "gD)Uis  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nKJJ7 R L  
Right & rt) const 12Hy.l  
  { qxsK-8KT<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pOn>m1|  
} ':fq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |"Js iT  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /2&jId  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~(xIG  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s wdW70  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u$N2uFc  
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? F(8>"(C  
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: T6|zT}cb  
9'I I!  
template < class Action > 'Dq!o[2y  
class picker : public Action #L{QnV.3  
  { .pgTp X   
public : f!~gfnn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d FF[2  
  // all the operator overloaded r[zxb0YA  
} ; cPxA R]'U  
.,pGW8Js  
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。 xS` %3+|  
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: dlC)&Ai  
%v\0Dm+A  
template < typename Right > Vc3tKuMsiX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yw=Ve 0  
  { H'E >QT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "SyAOOZ  
} Vt:]D?\3  
bIP{DxKS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q"5iza__H  
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。 @8TD^ub  
D L_{q6ZK  
template < typename T >   struct picker_maker 5tg  
  { q28i9$Yqj\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]&1Kz 2/  
} ; e%&2tf4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K vC`6  
  { ^0 R.U+?+  
typedef picker < T > result; wAxXK94#3  
} ; nZa.3/7dJ  
tFL/zqgm  
下面总的结构就有了: #CoJ S[t  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +$_W4lf|E2  
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。 1Tf"<D p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SIjdwr!+ZZ  
至此链式操作完美实现。 w: ~66 TCI  
{[PoLOCI  
IMjnj|Fj  
七. 问题3 \X5{>nNh  
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。 Qj? +R F6(  
rl9YB %P  
template < typename T1, typename T2 > !@!,7te  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BEyg 63=  
  { C)`k{(-{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z%;b-PpS  
} _rXTHo7P  
1`N q K  
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:  k'X v*U  
m(E-?VMHo  
template < typename T1, typename T2 > s_ -G`xT>{  
struct result_2 1+RG@Cp  
  { D(D:/L8T,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =vMFCp;mv  
} ; 2J =K\ L  
D)XF@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? Iodk1Y;  
这个差事就留给了holder自己。 >S3iP?V7  
    ('pNAn!]  
eD/O)X  
template < int Order > q?g4**C  
class holder; tvynl;Y/  
template <> 0&2(1  
class holder < 1 > * F%Wf  
  { $Zp\^cIE+  
public : [!p>Id  
template < typename T > R)d1]k8  
  struct result_1 DVt;I$  
  { | ?3\xw  
  typedef T & result; J`a$"G B.  
} ; `q7O\  
template < typename T1, typename T2 > ;@GlJ '$;  
  struct result_2 `P<}MeJ\l  
  { 7J,j  
  typedef T1 & result; yjlX@YXnw  
} ; x zu)``?  
template < typename T > Z`<S_PPz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K>X#,lE-  
  { ;75K:_  
  return (T & )r; 1=gE ,k5H  
} }.ZX.qYX  
template < typename T1, typename T2 > p/L|;c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e/JbRbZX  
  { 0>Iy`>]  
  return (T1 & )r1; , f{<  
} SYd4 3P A  
} ; lJ;7sgQ#  
WG>Nm89  
template <> TeaP\a  
class holder < 2 > \=PnC}7I  
  { IHHL. gT  
public : P}hHx<L  
template < typename T > AL@8v=  
  struct result_1 K8M[xaI@  
  { 9`  
  typedef T & result; w%F~4|F  
} ; b>SG5EqU@  
template < typename T1, typename T2 >  @v &hr  
  struct result_2 x9Um4!/t  
  { 3gtQS3$4s  
  typedef T2 & result; XE8>& & X  
} ; ChzKwYDY  
template < typename T > a!rU+hiC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h=h4`uA9  
  { A) {q 7WI  
  return (T & )r; :}(Aq;}X  
} 1;8=,&  
template < typename T1, typename T2 > Aiyx!Q6vT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %;S T7  
  { *|WS,  
  return (T2 & )r2; %L(;}sJ.  
} &h^E_]P  
} ; Bv-|#sdxm  
j#4 Iu&YJ  
w]<V~X  
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> >。 u~b;m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^#-d^ )f;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L_4c~4  
n!Hj4~T0  
return l(i, j) = r(i, j); )B"k;dLm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y,&'nk}  
-DAkVFsN  
  return ( int & )i; 3XykIj1  
  return ( int & )j; :c75*h`  
最后执行i = j; ctg U  
可见,参数被正确的选择了。 |w; hu]  
rgq~lZ.U4K  
!fX&i6  
rK` x<  
/%&Kbd  
八. 中期总结 [d"]AF[#  
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: 8M6 Xd]{%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GK6/S_l%D+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uX/K/4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {"v~1W)  
"Yp:{e  
FS'|e?WU  
dw*PjIB9x  
$G\WW@*GE  
T'^ Do/  
九. 简化 [|qV*3 |?  
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。 8Cx6Me>,=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @ra^0  
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: 4*0C_F@RX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bwR$9 10b  
  +-*/&|^等 (r6'q0[  
2. 返回引用。 !l6Ez_'  
  =,各种复合赋值等 pH9xyN[:a  
3. 返回固定类型。 <6.aSOS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /]1$Soo  
4. 原样返回。 @5RbMf{  
  operator, %[cZ,F=  
5. 返回解引用的类型。 B3^F $6=  
  operator*(单目) kuq&8f~!  
6. 返回地址。 :  I q  
  operator&(单目) `{KdmWhW  
7. 下表访问返回类型。 8(zE^W,[8"  
  operator[] c1ga{c`Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2RbK##`vC  
  operator<<和operator>> PtTL tiE~  
"M;aNi^B  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jd.{J{o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :{LNr!I?I  
;!hwcOkX  
template < typename Left > eae`#>XP  
struct value_return Te6cw+6  
  { MvKr~  
template < typename T > Q]{ `m  
  struct result_1 ^7Rc\   
  { JT p+&NS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9,?7mgZ p  
} ; V/&JArW  
v]GQb  
template < typename T1, typename T2 > >~;= j~  
  struct result_2 29HyeLB@  
  { gs"w 0[$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Et! 6i7`]  
} ; *Y':raP  
} ; @tIY%;Bgk  
cC*H.N  
60R]Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FeT| Fh:L  
[gDl<6a#4  
下面我们来剥离functor中的operator() KG=57=[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r i/CLq^D  
l3xI\{jn  
return l(t) op r(t) ?j;,:n   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Js<DVe,  
return op l(t) C"QB`f:  
return op l(t1, t2) Aw]kQ\P&  
return l(t) op QuIZpP=  
return l(t1, t2) op G ?Hx"3:?  
return l(t)[r(t)] ?[=OQ/E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gW-mXb  
!C@+CZXLx  
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: Bm5\*Xd1(  
单目: return f(l(t), r(t)); []$L"?]0uk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CB0p2WS_  
双目: return f(l(t)); IuY4R0Go  
return f(l(t1, t2)); [pC2#_}  
下面就是f的实现,以operator/为例 +!K*FU=).  
N/zP!%L  
struct meta_divide 6HZVBZhM  
  { 6Nws>(Ij  
template < typename T1, typename T2 > e^}@X[*'#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ffMk.SqI  
  { @R Jr ~y0  
  return t1 / t2; -zzoz x]S=  
} p^1~o/  
} ; $)eS Gslz  
z%1& t4$  
这个工作可以让宏来做: )nGH$Mu  
Ae%AG@L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HQNpf1=D  
template < typename T1, typename T2 > \ F!fsW9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &xpvHKJl  
以后可以直接用 c^<~Y$i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !X9^ L^v}  
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 A&A{Thz  
(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。。。) k=cDPu -  
$AizKiV  
];'7~",Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -Jf}3$Ra  
dvM%" k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w"37sv  
class unary_op : public Rettype ]:;dJc'  
  { G)q;)n;*=  
    Left l; ~6K.5t7  
public : ~uV(/?o%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sx8C<S5r<  
o7 0] F  
template < typename T > *^w}SE(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const da i+"  
      { F B:nkUR`  
      return FuncType::execute(l(t)); K {  FZ/  
    } a;v4R[lQ  
~N2=44e  
    template < typename T1, typename T2 > M~n./wyC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pSI8"GwQ  
      { nEPTTp+B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S{3c}>n  
    } !??g:2  
} ; >_\[C?8  
&8Z .m,s]  
9 r&JsCc  
同样还可以申明一个binary_op a6Joa&`dv  
[ [pt~=0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0OQ*V~>f  
class binary_op : public Rettype N:okt)q:%  
  { m;A[ 2 6X  
    Left l; yn"4qC#Z  
Right r; }dHdy{$  
public : }'faf{W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6(BgnH8oc  
d S'J@e=#  
template < typename T > !A1~{G2VL_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +jK-k_  
      { 2gZ nrU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YaL:6[6  
    } Y9>92#aME  
2P)O 0j\/  
    template < typename T1, typename T2 > ,p OGT71  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 15q^&l[Q  
      { "*.N'J\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zsd1n`r  
    } qTN%9!0@9  
} ; 4obW>  
1_#;+S  
.)_2AoT7[  
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 8e3eQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zA8@'`Id  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EFljUT?&  
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。 _ilitwRN3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Lt=32SvTn  
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。。。  qT!lq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |/^S%t6*  
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) O,|NOz  
下面是修改过的unary_op lux g1>  
>X eXd{$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zSQy  
class unary_op F]PsS(  
  { z<mN-1PM7&  
Left l; )\ceanS  
  N0Y4m_dm*  
public : @ci..::5  
bT&{8a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l>b'b e9  
H$C*&p  
template < typename T > 0VSIyG_Z  
  struct result_1 A8{ xZsH  
  { j&_>_*.y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  +:-xV  
} ; =CRptk6tS  
2/fol TR7  
template < typename T1, typename T2 > nEd "~  
  struct result_2 L;u5  
  {  <{Y3}Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v N\[2r%S  
} ; Qd kus 214  
$zp|()_  
template < typename T1, typename T2 > 05T?c{ ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oJr+RO  
  { xxvt<J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 69)"T{7  
} BJWlx*U]  
a;Y:UwD9*  
template < typename T > 5rB>)p05[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q|h$D~  
  { '~K]=JP  
  return OpClass::execute(lt(t)); jaodcT0  
} .=J- !{z  
ub-e!{  
} ; 7;AK=;  
||QK)$"  
CU\gx*=E  
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 b)Da6fp  
好啦,现在才真正完美了。 ah,f~.X_|  
现在在picker里面就可以这么添加了: = NZgbl  
'LPyh ;!f  
template < typename Right > j;@a~bks6z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6`Tx meIP  
  { $.4A?,d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {c9 f v H  
} ajk}&`Wj"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7`J2/(  
}k-8PG =  
:G@z?ZJ[  
c.Sd~k:3  
zY:3*DiM  
十. bind *{#C;"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }i"[5:  
先来分析一下一段例子 k-=lt \?  
xRacgny:I  
\z.bORy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V sl,u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ub~ t}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 er7(Wph  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 HP]5"ziA  
我们来写个简单的。 -#9et30  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dB6 ,pY(  
对于函数对象类的版本: Jk>vn+q8P^  
F*@2)  
template < typename Func > Eej Lso#\  
struct functor_trait SXqB<j$.;  
  { lb'tVO  
typedef typename Func::result_type result_type; bpZA% {GS  
} ; gjG SI'M0B  
对于无参数函数的版本: &Ril[siw  
{guOAT- w  
template < typename Ret > AH&RabH2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y@~ VE5N  
  { i8e*9;4@  
typedef Ret result_type; 7ihcjyXB  
} ; Pz0MafF|T  
对于单参数函数的版本: s,#We} bv  
Vq]ixag2^  
template < typename Ret, typename V1 > 4Z%1eOR9V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xA7~"q&u  
  { rN|=cn  
typedef Ret result_type; ]?1_.Wjtt  
} ; (+(@P*c1  
对于双参数函数的版本: QyVAs;  
ph5{i2U0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SgxrU&::  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o-H?q!  
  { *z69ti/ t  
typedef Ret result_type; E& 6I`8  
} ; xAd@.^  
等等。。。 ;G8H' gM07  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  ]Pe>T&  
o 7kg.w|  
template < typename Func > j8Z;}Ps  
struct func_return xkRMg2X.>9  
  { 0ex.~S_Oj4  
template < typename T > 1}la)lC  
  struct result_1 *V',@NH#Os  
  { xSD*e 0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,V!"4 T,Z  
} ; G-)e(u   
Lq>lj`>  
template < typename T1, typename T2 > kQbZ!yl>[  
  struct result_2 j3 6Y Iz$a  
  { eg/itty  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z S=H1  
} ; C5V}L  
} ; {Cm!5QYy  
@U=y}vi8  
7uc\AhOk6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZT!8h$SE:  
{p1`[R&n#  
template < typename Func, typename aPicker > N,qo/At}R[  
class binder_1 %Ve@DF8G  
  { Lp:VU-S  
Func fn; VB*c1i  
aPicker pk; ;=0mL,  
public : nE8z1hBUq  
Z(|$[GZP[  
template < typename T > ~{lb`M^]h  
  struct result_1 I[|Y 2i  
  { 'qT;Eht5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %" bI2  
} ; *$%~/Q@]  
2{=D)aC$f  
template < typename T1, typename T2 > lgiKNZgB?  
  struct result_2 z9IW&f~~P  
  { ^AU-hVj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u=InE|SH  
} ; &j:prc[W  
=nCA=-Jv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]dGH i \  
udUc&pX  
template < typename T > 9*I[q[>9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QEqYqAGzu|  
  { K Ha,6X  
  return fn(pk(t)); 3G4WKg.^  
} wp1O*)/q  
template < typename T1, typename T2 > heIys.p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const agwbjkU/  
  { V.`hk^V,  
  return fn(pk(t1, t2)); \wz^Z{U  
} M**Sus87Q  
} ; tZ62T{, a  
gWU#NRRc  
%%X/gvaJ  
一目了然不是么? ktqFgU#rT  
最后实现bind c`3`}&g#  
@Un/,-ck  
( ww4(  
template < typename Func, typename aPicker > WDxcV%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }\<=B%{  
  { `TO Xkt j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cu}(\a  
} 4qDO(YWf  
v0) %S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c}OveR$'&  
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。 fsOlg9  
XixjdBFP  
十一. phoenix X_X7fRC0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (^B1Kt!<  
:K~@JlJd  
for_each(v.begin(), v.end(), ?84f\<"  
( <FkaH8,7  
do_ NaoOgZ?  
[ )( 3)^/Xz  
  cout << _1 <<   " , " ,Zie2I?q  
] a+z>pV|  
.while_( -- _1), 4IZAJqw(*  
cout << var( " \n " ) ^~l@ _r  
) (BH<\&yHE  
); uHquJQ4  
<k1muSe  
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: $Xo_8SX,  
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 k"[AV2UW1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #"A`:bjG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W="pu5q$5  
iDDq<a.A  
hs+)a%A3G  
template < typename Cond, typename Actor > %Jl6e}!  
class do_while - TH(Z(pB  
  { aO |@w"p8  
Cond cd; i88 5T '  
Actor act; F ',1R"/}  
public : 3?aM\z;  
template < typename T > Fi+ DG?zu  
  struct result_1 u7J:ipyiq2  
  { .3+ 8Ip#z  
  typedef int result_type; ok,O/|E}?  
} ; ]Y?ZUSCJ  
D{8B;+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hQ:wW}HWW  
o\tw)_ >  
template < typename T > hUi5~;Q5Fi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %eHr^j~w$  
  { \g]rOYW  
  do JUGq\b&m  
    { oVUsI,8  
  act(t); ?zsRs?rc0  
  } xZq, kP^  
  while (cd(t)); XH0Vs.w  
  return   0 ; Y._ACQG3  
} #Sy~t{4  
} ; 9nO&d(r g  
U;ujN8  
&2y9J2aA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &% (1?\~u  
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。 g~|x^d^;|  
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。 iH>JR[A  
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。 .d#Hh&jj  
下面就是产生这个functor的类: pR*3Q@Ng  
ga1b%5]v.  
6>)KiigZ\  
template < typename Actor > +N~{6*@uz,  
class do_while_actor .aK=z)  
  { G'HLnx}Yi  
Actor act; `"~X1;  
public : /f. ,xs!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kd p*6ynD  
3!?QQT,!)  
template < typename Cond > ^^xzaF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g*9&3ov  
} ; E}36  
?q'r9Ehe  
Jx&+e,OST  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]/R>nT  
最后,是那个do_ _ -ec(w~/  
=/xXB  
bx".<q(  
class do_while_invoker eEmLl(Lb  
  { A}"uEk(R  
public : 1Ji"z>H*  
template < typename Actor > G<*h,'B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,b+Hy`t  
  { Z%-uyT@a  
  return do_while_actor < Actor > (act); h* /  
} 9I|Q`j?p`  
} do_; 3 }rx(  
P}PMRAek  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +hT9V1'-D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yg4ILL  
最后来说说怎么处理break和continue .e:+Ek+  
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。 6& 9q6IIy  
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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