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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^ ~qs-.?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lc<xgN+cJ  
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, ~[TKVjyO  
*"FLkC4  
2?iOB6  
_M[[vXH  
  class filler WgJAr73 l  
  { q_y,j&  
public : DXW?;|8)O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8$ZSF92C  
} ; 1lyOp   
I<./(X[H:#  
^r*%BUU9]%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Gr$*t,ZW  
nFnF_  
`l2<  
otf%kG w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ll\^9 4]Q  
k(z<Bm  
xg,]M/J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A}bHfn|  
eD{ @0&   
8='21@wrN  
<nTmZ-;  
二. 战前分析 ef}E.Bl  
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。 3 9{"T0  
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 eM=)>zl  
'0')6zW5s  
c48J!,jCd'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %;(|KrUN  
  /* --------------------------------------------- */ _~ZQ b  
vector < int *> vp( 10 ); xPMyG);  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _:X|R#d  
/* --------------------------------------------- */ * \o$-6<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N~; khS]  
/* --------------------------------------------- */ hLbT\J`I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  zc/%1  
  /* --------------------------------------------- */ >Ug?O~-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w<~<(5mM5;  
/* --------------------------------------------- */ }SMJD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cbCE $  
NQ!N"C3u  
E`uaE=Mdq  
Kwl qi]~  
看了之后,我们可以思考一些问题: @y0bU*v7  
1._1, _2是什么? E[3FdX8  
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。 8#]7`o  
2._1 = 1是在做什么? Uk *;C  
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。 iCnUnR{  
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。 T dP{{&'9  
3H'nRK},  
FK@ f'  
三. 动工 AIl$qPKj&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >!Ap/{2  
qSoBj&6y  
?Tc)f_a  
o%+A<Ri  
template < typename T > co^P7+j  
class assignment $]%<r?MUb-  
  { 4/2RfDp  
T value; I*W9VhIOV  
public : d@6:|auO  
assignment( const T & v) : value(v) {} a(ux?V)E.  
template < typename T2 > Dl zmAN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Sz|Y$,  
} ; 8 5%Pq:E  
u1;e*ty  
otz_nF;E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 we\b]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yxCM l.  
n4vXm  
3j+=3n,  
nI*(a:  
  class holder t?9 ;cS4  
  { i_0 ,BV C  
public : %on9C`/  
template < typename T > 9xK4!~5V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qX p,d  
  { 1akD]Z  
  return assignment < T > (t); F9k I'<Q  
} Q"OV>klk  
} ; kj{rk^x  
TOco({/_/  
68p\WheCal  
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:  Qh|-a@  
yZ;k@t_WRD  
  static holder _1; Ufaqhh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1o|0x\q  
''(fH$pY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v?YdLR  
而不用手动写一个函数对象。 piYws<Q  
ZSF=  
m~Y'$3w  
' 1P=^  
四. 问题分析 ZVdsxo<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^_*jp[!`b$  
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。 r,u<y_YW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vh|Tb5W<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2fkIdy#n@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z"6ZDC6  
(#j2P0B  
五. 问题1:一致性 Gut J_2f^9  
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?| O1x0[sy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aCU7w5  
-5V)q.Og  
struct holder T6h;Y  
  { 8 zQ_xE  
  // A*7Io4e!  
  template < typename T > qJ{r!NJJ 8  
T &   operator ()( const T & r) const _HWHQF7  
  { HA^jk%53  
  return (T & )r; U^M@um M  
} E8T"{ R80  
} ; #<a_: m)@  
)(h&Q? Ar  
这样的话assignment也必须相应改动: {yvb$ND|j{  
Y!++C MzU  
template < typename Left, typename Right > QL)>/%yU  
class assignment 1DEO3p  
  { u<l# xud  
Left l; IF&g.R  
Right r; O`wYMng)  
public : Lnh':7FQJx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} js:C mnI  
template < typename T2 > do:QH.q8)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hAV2F #  
} ; ./"mn3U  
)u39}dpeu  
同时,holder的operator=也需要改动: <@u0.-]  
w1wXTt  
template < typename T > KY4d+~2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _MM   
  { `4VO&lRm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BN+V,W  
} !Oeq G  
La`h$=#`  
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。 wzD\8_;6N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2}^+ ]5  
9 '2=  
return l(rhs) = r;  M*d-z  
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。 2Ryp@c&r^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f!5F]qP>-  
Y.DwtfE  
template < typename Tp > +VSZhg,Np8  
class constant_t wENzlXeOP  
  { }Q/G &F  
  const Tp t; ^F>4~68d  
public : 9aTL22U?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .D+RLO z  
template < typename T > F|ETug n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jzk!K@  
  { Y{,2X~ 7  
  return t; W;^N8ap%  
}  %)pP[[h  
} ; Hab!qWK`  
OZG0AX+=#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O[; +i  
下面就可以修改holder的operator=了 pPoH5CzcK  
?K0U3V$s  
template < typename T > <e'P%tG'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fk+1#7{  
  { s>T`l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fCLcU@3W?  
} >OT \~C  
] } '^`  
同时也要修改assignment的operator() j2M4H@  
S2ark,sp6  
template < typename T2 > Zotz?j VVr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;U |NmC+  
现在代码看起来就很一致了。 e[s5N:IUd3  
Z*9L'd"D|  
六. 问题2:链式操作 0[.3Es:_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8GY.){d!l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _Aa[?2 O  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mn. `qfMh  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 HC J;&C73&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p:B ]Ft  
~u! gUJ:  
template < typename T > Po> e kz_E  
struct result_1 o"RJ.w:dn  
  { T$u~E1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9x(}F<L  
} ; Te+^J8  
H- 185]7  
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: Yr+d1(  
[6_"^jgH  
template < typename T > Y:wF5pp;  
struct   ref !#.\QU|  
  { sv' Gt1&"Z  
typedef T & reference; 9[kX/#~W*  
} ; e|VJ9|;3  
template < typename T > :.DI_XN`  
struct   ref < T &> }?J~P%HpF  
  { 82|q7*M*.  
typedef T & reference; zwnw'  
} ; Oo kxg *!5  
i-,'.w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pzg&/m&F`  
0vDg8i\  
template < typename T > >&1um5K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <9`?Z-lJP  
  { ' X}7]y  
  return l(t) = r(t); @LcT-3u  
} qp\BV#E  
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。  [@<G+j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u%xDsT DP  
U%q:^S%#eG  
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 WV2~(/hX&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v{.\iIg N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 66 N)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b~j~  
最后的布局是: 847 R   
                Add <PioQ>~  
              /   \ Q3,=~}ZNK  
            Divide   5 8[M* x3  
            /   \ `dO}L  
          _1     3 ".E5t@ }?m  
似乎一切都解决了?不。 ywEDy|Wn$~  
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。 QF.3c6O@  
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。 pisB,wP$2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7 W{~f?Sh  
#d% vT!Bz~  
template < typename Right > n$YE !D'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k-Fdj5/  
Right & rt) const F@1d%c  
  { "<x&pQZ%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~0ooRUWU7  
} k}zd' /b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UWw}!1  
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。 lbS?/f  
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。 e />:K' {  
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。 qOi5WX6F/  
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。  ,gmH2.  
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? )\0q_a  
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: ec?V[v  
i b]vX-  
template < class Action > (Xo SG  
class picker : public Action +0"x|$f~  
  { `L\)ahM  
public : thptm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GRIa8>  
  // all the operator overloaded uY;R8CiD  
} ; Fu%X  
 ,1 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。 5B{k\H;  
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: l4 "\) ];  
sAYV)w3u"  
template < typename Right > g4wZvra6%)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VgMP^&/gZ  
  { |1l&@#j!2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %`+'v_iu  
} ej52AK7  
jo_ sAb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xnbsg!`;7W  
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。 N _G4_12(  
vCb]%sd-U  
template < typename T >   struct picker_maker q}wj}t#  
  { c 0-w6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;'HF'Z  
} ; -72j:nk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yj|]Uff8O  
  { x2k*| =$  
typedef picker < T > result; BS7J#8cu  
} ; <uD qYT$6  
bxwkTKr'  
下面总的结构就有了:  s4$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。 /.$L"u  
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。 (ua q<Cvg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rl?7W];  
至此链式操作完美实现。 s<&[\U  
TsHF tj9S  
EgNH8i  
七. 问题3 `c(\i$1JY)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8Z#21X>  
AIh*1>2Xn  
template < typename T1, typename T2 > _faJB@a_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \zu }\{  
  { =j~Q/-`EC0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =Ndli>x}1  
} +O+<Go@a  
V"#Jk!k9k  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Au5rR>W  
6peyh_  
template < typename T1, typename T2 > 2\0Oji\6  
struct result_2 (A{NF(   
  { O?ktWHUx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =& -[TPW  
} ; OOB^gf}$'  
zZ=$O-&%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YH\j@ ^n  
这个差事就留给了holder自己。 |pW\Ec#(  
    jPk c3dG +  
vZkXt!%)  
template < int Order > A-wRah.M  
class holder; [w+Q^\%bN  
template <> hNbIpi=  
class holder < 1 > >]&X ^V%Q#  
  { |^GyH$.  
public : XP?*=Z]  
template < typename T > </s,pe79B  
  struct result_1 v <Hb-~  
  { z[9UQU~x?  
  typedef T & result; w`gyE 6A  
} ; r,xmEj0E  
template < typename T1, typename T2 > E>pVn2|  
  struct result_2 fbC~WV#  
  { ;6m;M63z  
  typedef T1 & result; .Yx_:h=u  
} ; ZL_[4 Y  
template < typename T > 6y  Wc1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (oaYF+T  
  { s[AA7>]3  
  return (T & )r; 1R*=.i%W  
} 6D/'`  
template < typename T1, typename T2 > Hk;-5A|9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zn)yFnB!TH  
  { `;F2n2@  
  return (T1 & )r1; Fr5 Xp  
} 3z[ $4L'.  
} ; @`|)Ia<  
Q2s&L]L=  
template <> T*CME]  
class holder < 2 > Gt~JA0+C)7  
  { nQ=aLV+'  
public : qLjT.7 .x  
template < typename T > YG[w@u  
  struct result_1 MzTW8  
  { ;>ozEh#8w  
  typedef T & result; 4tJa-7  
} ; 5=Lq=,K$  
template < typename T1, typename T2 > 8&E}n(XE  
  struct result_2 C6QbBo  
  { B9M>e'H%<  
  typedef T2 & result; nPA@h  
} ; ]b}B2F'n  
template < typename T > &erm`Ho  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DDw''  
  { -]XP2}#d  
  return (T & )r; r:9gf?(&  
} *H2]H @QHN  
template < typename T1, typename T2 > '*!L!VJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %}b8aG+  
  { LM.`cb;?G  
  return (T2 & )r2; Zdn!qyR`  
} h-mTj3p-K  
} ; 8MZ$T3IM  
(lWq[0^N  
PW)aLycPK  
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> >。 `\b+[Nes  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *jCW.ZLY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J(iV0LAZb  
KCtX $XGL  
return l(i, j) = r(i, j); &; >4N"]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BSzkW}3q9  
qO()w   
  return ( int & )i; {-WTV"L5*2  
  return ( int & )j; lhPGE_\  
最后执行i = j; C1fyV]  
可见,参数被正确的选择了。 v?j!&d>  
@8gEH+r  
LwdV3vb#  
5 Op_*N{V  
3!#/k+,C  
八. 中期总结 qnIew?-*  
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: w~+aW(2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ` }8&E(<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 geGeZ5+B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `s /?b|,  
YQVcECj  
K=\&+at1  
Ijedo/  
UI?=]"  
$0qMQ%P  
九. 简化 =NDOS{($  
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。 pP.'wSj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DW2>&|  
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: Mv|!2 [:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F ?=9eISLJ  
  +-*/&|^等 !%S4 n  
2. 返回引用。 }ug xN0  
  =,各种复合赋值等 d2jr8U  
3. 返回固定类型。 5*G%IR@@LK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GYK\LHCPd  
4. 原样返回。 JN[0L:  
  operator, ijW 7c+yd  
5. 返回解引用的类型。 ' 4 O-  
  operator*(单目) PK:2xN:=  
6. 返回地址。 w^;DG  
  operator&(单目) o`?zF+M0  
7. 下表访问返回类型。 OJ3UE(,I=  
  operator[] sb.J bE8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Iti0qnBN5  
  operator<<和operator>> 7"Mk+'  
>^SEWZ_[  
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。 9&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #oV+@D`  
p'Bm8=AwD  
template < typename Left > ~W{-Q.  
struct value_return VmvQvQ/9R  
  { 3V;gW%>  
template < typename T > .+.j*>q>u  
  struct result_1 {j SmoA  
  { GP,<`l&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I1=(. *B}  
} ; ;=~Xr"(/z  
k1}hIAk3u  
template < typename T1, typename T2 > 2<r\/-#pU  
  struct result_2 reiU%C  
  { -x]`DQUg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9-lEtl%  
} ; 0Y?H0  
} ; T>d.#  
1FERmf? ?d  
o0I9M?lP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2QUx&u:  
c:\shAM&  
下面我们来剥离functor中的operator() 2 y8~#*O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lU.Kc  
rAukHeH  
return l(t) op r(t) j]5WK_~M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZFxLBb:  
return op l(t) 63&^BW  
return op l(t1, t2) HlB]38  
return l(t) op MXZ>"G  
return l(t1, t2) op uA~slS Z  
return l(t)[r(t)] b"CAKl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <~"lie1  
Poy^RpnX  
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: +4)7j&L  
单目: return f(l(t), r(t)); p EusTP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qx)?buAij  
双目: return f(l(t)); _8fA?q=  
return f(l(t1, t2)); JK)qZ=  
下面就是f的实现,以operator/为例 b{cU<;G)y.  
]r/^9XaqtA  
struct meta_divide d7Ro}>lp  
  { Xu}U{x>  
template < typename T1, typename T2 > \caH pof  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ew,T5GG  
  { fZN><3MO>  
  return t1 / t2; uzU{z;  
} m&Yi!7@(  
} ; jai|/"HSXw  
;_"U "?h_J  
这个工作可以让宏来做: +c$I&JO  
#@f[bP}a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wWjG JvJ  
template < typename T1, typename T2 > \ m7jA ,~O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oy\B;aAK  
以后可以直接用 1{PG>W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i*[n{=*l@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IOl+t,0x&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l*}FXL  
dt,3"J  
M]rO;^;6?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 W`)<vGn=Y  
x\\7G^$<h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >lzA]aM$c  
class unary_op : public Rettype +RDJY(Y$  
  { tw K^I6@  
    Left l; pbBoy+.>  
public : {|<"C?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T3,1m=S  
K`6z&*  
template < typename T > :%4imgY`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~)X[(T{  
      { %w}gzxN^  
      return FuncType::execute(l(t)); wS XVyg{  
    } nb, 2,H  
3MBN:dbQ  
    template < typename T1, typename T2 > |D#2GeBw1h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MQTdk*L_]  
      { <nHkg<O6Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f@ `*>"  
    } U~f4e7x*O  
} ; i!H!;z#  
4{na+M  
S\x=&Rz  
同样还可以申明一个binary_op p9[6^rjx8  
> s EjR!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ql{_%x?  
class binary_op : public Rettype L8$1K&!  
  { n=sXSxl  
    Left l; 1TN}GsAj  
Right r; a \5FAkI  
public : {E_{JB~`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2KJ1V+g@a6  
`N8 7 h"  
template < typename T > bud&R4+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .2:\:H~3  
      { l]Lx L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4ne5=YY *  
    } 9<1F[SS<s9  
nvq3*  
    template < typename T1, typename T2 > JMa3btLy(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V%ii3  
      { "M H6fF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qyh/ed/  
    } +Ic ~ f1zh  
} ; k5BXirB  
3'I^lc  
!u|Tu4G^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 MmoR~~*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t%VDRZo7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]`o!1(GA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ud%s^A-qS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?A*Kg;IU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Fwg^(;bL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t'qL[r%?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) q0xjA  
下面是修改过的unary_op &%=D \YzG  
7'p8 a<x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5]Da{Wmgs  
class unary_op .IrNa>J~  
  { D56<fg$  
Left l; DocbxB={I  
  z%d#@w0X1  
public : 3z =^(Y  
v4vf }.L]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p.JXS n  
E#%}ZY  
template < typename T > S -&)p@4  
  struct result_1 8/%6@Y"Y*  
  { :py\ |  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PRu&3BP  
} ; |CD"*[j]  
g}xQ6rd  
template < typename T1, typename T2 > _k66Mkd#b  
  struct result_2 s4LO&STh{  
  { rxZi8w>}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qv2!grp]*W  
} ; ~qVz)<  
PO-"M)M  
template < typename T1, typename T2 > 5p"BD'^:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zk-~a r  
  { [3/VCYje  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wFS2P+e;X  
} - xm{&0e)  
@'FE2^~Jj  
template < typename T > ,ZE?{G{tuj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :*i f  
  { {<$b Aj  
  return OpClass::execute(lt(t)); D)$8 W[  
} Kyg=$^{>G  
VDF)zA1V  
} ; Bik*b)9y2  
%CnxjtTo  
OEhHR  
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 W#w.h33)#6  
好啦,现在才真正完美了。 Do7=#|bAM  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vzlh+R>c  
uBnoQ~Qd[z  
template < typename Right > _ Y2 U7W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `u'bRp  
  { ]c)_&{:V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nA7M8HB  
} C|-pD  
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。 T3%C%BcX  
^_+XDO  
B}?IEpYp  
;\;M =&{}  
-1|iz2^N  
十. bind dE`-\J  
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。 d=*x#In  
先来分析一下一段例子 U Z_'><++  
R*pC.QiB~  
j+4H}XyE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *Ust[u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KP"%Rm`XN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `_X;.U.Mv  
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。 {r85l\u)Q\  
我们来写个简单的。 TX8<J>x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cQj-+Tmu  
对于函数对象类的版本: +/{L#e>   
&K+0xnUH  
template < typename Func > RD,5AShP  
struct functor_trait qPGuo5^  
  { @p=AWi}\  
typedef typename Func::result_type result_type; ShOX<Fb&  
} ; z;\dL  
对于无参数函数的版本: ?`_jFj+<\S  
yCz|{=7"j  
template < typename Ret > d4?d4;{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e 8\;t"D  
  { Rf-[svA  
typedef Ret result_type; .4y>QN#VL  
} ; 4-GXmC  
对于单参数函数的版本: bru/AZ#de  
WCJxu}!  
template < typename Ret, typename V1 > *LC+ PZV@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P$GjF-!:  
  { TtD@'QXq  
typedef Ret result_type; 0IkM  
} ; RJeDEYXeg  
对于双参数函数的版本: Z"-L[2E/{!  
~V=<3X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > una%[jTc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nKr9#JebRC  
  { Fm_y&7._  
typedef Ret result_type; FCj{AD  
} ; &;TJ~r#K  
等等。。。 =WZqQq{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5~sx:0;  
I751 t  
template < typename Func > 9Z"+?bv/  
struct func_return "6ECgyD+E!  
  { =:,xxqy  
template < typename T > e-hjC6Q U  
  struct result_1 a&{X!:X  
  { i+3fhV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gR^>3n'  
} ; ~ (On|h  
LjFqZrH  
template < typename T1, typename T2 > t`'iU$:1f  
  struct result_2 4\ c,)U}  
  { owpWz6k7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RC#C\S6  
} ; QYb33pN|  
} ; V&]DzjT/  
pE.PX 8  
-5l6&Y   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lfsqC};#\  
HL3XyP7  
template < typename Func, typename aPicker > F1%vtk;2?  
class binder_1 P>Euq'ajX  
  { S"mcUU}}  
Func fn; `fXyWrz-k  
aPicker pk; %?C8mA'w  
public : 3Ug  
6 9y;`15  
template < typename T > S{Hx]\  
  struct result_1 gy: %l  
  { i`(^[h ?;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _96~rel_P  
} ; \vfBrN  
gwd (N  
template < typename T1, typename T2 > nP~({ :l8X  
  struct result_2 `IpA.| Y  
  { IxR?'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1'v5/   
} ; =VLS/\A  
XZNY4/ 25G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -m= 8&B  
m9}AG Rj  
template < typename T > q_W0/Ki8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $/1c= Y@  
  { f&,{XZ  
  return fn(pk(t)); O#EV5FeF.  
} lOwS&4UT  
template < typename T1, typename T2 > ,5Pl\keY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h0Z{,s}  
  { g$:Xuw1  
  return fn(pk(t1, t2)); Syp"L;H8Em  
} 7r+g8+4  
} ; ZI ;<7tF_z  
hd V1nS$  
tGdf/aTjy  
一目了然不是么? ;< )~Y-  
最后实现bind oY~ Dg  
|IoB?^_h  
juF{}J2  
template < typename Func, typename aPicker > |]Z:&[D]i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FOwDp0  
  { (R~]|?:wt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e6B{QP#jq  
}  8@{OR"Ec  
P #F=c34u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vzel#  
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。 Y!q!5Crfi  
-V"22sR]  
十一. phoenix K ]OK:hY4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Uawpfgc}  
"N:XzG  
for_each(v.begin(), v.end(), lJP1XzN_  
( WnwhSr2  
do_ WnUweSdW  
[ aq+Y7IR_  
  cout << _1 <<   " , " "jecsqCgK0  
] :f5s4N  
.while_( -- _1), &0TVi  
cout << var( " \n " ) :M{Y,~cP  
) qzw'zV  
); iGDLZE+?  
cH-@V<  
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: 5m=I*.qE  
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 MC((M,3L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V~ ~=Qp+.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !{n<K:x1  
"!>DX1rsi  
.I VlEG0  
template < typename Cond, typename Actor > ?.c;oS|  
class do_while BYW^/B Y)  
  { < _$%@4 L  
Cond cd; 5Ft5@UF~  
Actor act; =z?%;4'|  
public : }7G8|54t  
template < typename T > vB37M@wm  
  struct result_1 3Y)PU=  
  { P+t#4J  
  typedef int result_type; =Cv/Y%DN  
} ; ;Zj]~|  
LAx4Xp/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )5%C3/Dl!  
G a;.a  
template < typename T > 58%'UwKn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4$/i%B#ad  
  { M fk2mIy  
  do x 5dWBGH  
    { s%iOUL2/  
  act(t); k{tMzx]F__  
  } G>YAJ o  
  while (cd(t)); ,:Vm6u!  
  return   0 ; ]maYUKqv}'  
} vN4Qdpdb  
} ; _4 6X%k  
0Iud$Lu  
iFSJL,QZ3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p <eC<dtu  
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。 ~zm 7?_"@]  
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。 6m.k;'  
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。 53HU.  
下面就是产生这个functor的类: q0%  
Sj'ht=  
sDgXU@  
template < typename Actor > |vte=)%  
class do_while_actor : "6q,W  
  { . .QB~  
Actor act; 2LCB])X  
public : {)- .xG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a m-b!l!q^  
YL jHt\  
template < typename Cond > k>}g\a,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y#Ht{)C  
} ; EG'[`<*h  
DfJ2PX}q  
H-rWDN#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d-bqL:/  
最后,是那个do_  O#nR>1h  
[~W`E1,  
Xqp|VbDca  
class do_while_invoker Kzy/9  
  { KDi|(  
public : ^/wfXm  
template < typename Actor > s )voII&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aI zv  
  { p6EDQwlf  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^x*nq3^h\  
} 6 y"-I !&  
} do_; LL!.c  
B bhfG64  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f#%JSV"7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,!G{5FF8:  
最后来说说怎么处理break和continue mtic>  
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。 ->-*]-fv[L  
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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