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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SsQg8d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^-26K|{3  
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, *hkNJ  
zl@hg<n  
"[\),7&03  
I=K|1  
  class filler 6|]e}I@<2  
  { WXCZ }l  
public : SJ8|~,vL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Oi\,clR^[o  
} ; G*rlU  
swG!O}29OX  
2q%vd =T  
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: ;<nQl,2N  
n{xL1A=9  
yIma7H@=L  
S3> <zGYk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &9\8IR>  
e2L4E8ST<  
qruv^#_l   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y%@a~|  
vABUUAo!Jr  
3V@!}@y,F6  
w*B4>FYg  
二. 战前分析 .X{U\{c|a  
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。 aui3Mq#f  
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 (z IIC"~5  
bSS=<G9  
O@sJ#i>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a_o99lP  
  /* --------------------------------------------- */ Bngvm9k3  
vector < int *> vp( 10 ); CL<m+dW%*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eX <@qa4<  
/* --------------------------------------------- */ lH%-#2]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OjfumZL#  
/* --------------------------------------------- */ 03a<Cd/S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z*G(AcS)  
  /* --------------------------------------------- */ v_NL2eQ~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #lO~n.+P  
/* --------------------------------------------- */ )(l=_[1Z5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~?uch8H  
qt4^e7o  
0'~Iv\s  
m$B)_WW  
看了之后,我们可以思考一些问题: FmC [u  
1._1, _2是什么? \Ea(f**2B  
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。 T/ TMi&:?.  
2._1 = 1是在做什么? _A,mY6 *  
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。 {qL}:ha?  
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。 b0 y*}  
Gc{s?rB_  
!Yu|au  
三. 动工 !MQVtn^C#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F]6$4o[  
y rmi:=N(  
b]@@x;v$@  
]6z ; M;F`  
template < typename T > ~oE@y6Q  
class assignment ^4[|&E:  
  { 8 ;o*c6+  
T value; l[M?"<Ot;  
public : Geyj`t  
assignment( const T & v) : value(v) {} sL\W6ej  
template < typename T2 > fQ_(2+ FM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dIOi P\^  
} ; n0tVAH'>  
nv_9Llh=z  
6tv-PgZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \I #}R4z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W;!)Sj4<T!  
T9&bY>f?  
<}bF49z  
##|]el%Y  
  class holder &~#y-o"  
  { o 6A1;e  
public : -9~WtTaV.H  
template < typename T > EN{o3@ O'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lq }g*ih  
  { M*7:-Tb]C  
  return assignment < T > (t); HAc1w]{(  
} q-TDg0  
} ; ,BE4z2a  
%rq/&#jC  
=Bw2{]w  
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: zt/N)5\V  
8N9X1Mb|  
  static holder _1; <U~at+M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?"L ^ 0%  
 NH0uK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~(K{D D7[N  
而不用手动写一个函数对象。 9jW"83*5  
#0'%51Jcl  
#7|73&u(  
raCgctYVq  
四. 问题分析 D%!GY1wdn  
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。 !FHm.E_>  
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。 Q+a"Z^Z|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [ %6(1$Ih  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D2MWrX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nV3I6  
jCp`woV  
五. 问题1:一致性 ] 8dzTEjk  
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?| ']DUCu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .vWwYG  
c[X:vDUX  
struct holder ,#Mt10e{  
  { `e^sQ>rDI  
  // $ uqB.f$  
  template < typename T > 'o%6TWl9s  
T &   operator ()( const T & r) const 67T=ku  
  { YG J)_y  
  return (T & )r; {{@*  
} Am"e%|:  
} ; <db>~@;X!  
`PS>"-AY2  
这样的话assignment也必须相应改动: w'7=CzfYn  
5Sx.'o$  
template < typename Left, typename Right > l' 2C/#8F  
class assignment tzrvIVD  
  { V2LvE.Kj  
Left l; }0idFotck  
Right r; |ZtNCB5{^j  
public : rceX|i>9n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ciGJtD&P  
template < typename T2 > TeNPuY~WP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 17F<vo>l%  
} ; ")@#B=8+3^  
e"&QQ-q  
同时,holder的operator=也需要改动: njckPpyb@  
RJOW#e :  
template < typename T > a9y+FCA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t$g@+1p4  
  { 3 @%XR8ss  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D-4{9[  
} 'b:e8m  
LsO}a;t5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 '^%kTNn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,)ZI&BL5  
r1/9BTPKdJ  
return l(rhs) = r; JsHD3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hO; XJyv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &gsBbQ+qA  
p> g[: ~  
template < typename Tp >  {[dY$  
class constant_t Cf>(,rt};  
  { I`;SA~5  
  const Tp t; ^MO})C  
public : }56WAP}Z 4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >)+N$EN  
template < typename T > _BZ6Ws$C2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xQkvK=~$  
  { 9PdD=9HH  
  return t; pT/z`o$#V  
} B}0!b7!  
} ; v n4z C  
V6Y0#sTU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uR6 `@F  
下面就可以修改holder的operator=了 lRR A2Kql  
<nc6 &+  
template < typename T > gUY~ l= c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u6SQq-)d  
  { L}6!D zl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9qUkw&}H  
} mM.YZUX  
0+F--E4  
同时也要修改assignment的operator() !<?<f db  
<.&84c]/&  
template < typename T2 > ?!y<%&U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;OZl' . %`  
现在代码看起来就很一致了。 m UUNR,  
nx{MUN7  
六. 问题2:链式操作 8QMib3p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VS@e[,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %~L"TK`?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <iB5&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?[7KN8$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1>Q4&1Vn  
Ll .P>LH  
template < typename T > 0+e  
struct result_1 e, fZ>EJ  
  { Kr;;aT0P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  hLj7i?  
} ; +QNsI2t;r  
1!NrndJI  
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: }=Ul8 <  
~G 3txd  
template < typename T > 9BAvE\o0  
struct   ref 8N \<o7t%  
  { %j.n^7i]^:  
typedef T & reference; I-#7Oq:Np  
} ; )D ~ 5  
template < typename T > K&eT*JW>  
struct   ref < T &> OX%#8Lx  
  { U7Oa 13Qz  
typedef T & reference; 2T(7V[C%9  
} ; 4:5M,p  
)qe rA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y%?'<j  
yD#(Iw  
template < typename T > `x_}mdR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E^A S65%bL  
  { Lv#0-+]$Bt  
  return l(t) = r(t); 0TZB}c#qT  
} sUU[QP-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 .N( X. C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `]^W#6l  
"By$!R-&  
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 > l]Ble  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KWojMPs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RLZfXXMn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |<'6rJ[i>  
最后的布局是: [>t;P ,  
                Add U.X` z3q  
              /   \ `][vaLd`Q  
            Divide   5 h ,n}=g+?  
            /   \ .+kg1=s  
          _1     3 ` FOCX;  
似乎一切都解决了?不。 4XAs^>N+  
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。 V0BT./ B\<  
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。 D|ra ;d  
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: ;dPaWS1D  
Qj|rNeM_  
template < typename Right > 3!$+N\ #w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bv VkN  
Right & rt) const b $yIM  
  { &>]U c%JK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RMiDV^.u`  
} UI"UBZZ$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2gh=0%|\gx  
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。 _QEw=*.<  
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。 ;|0P\3  
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。 >I/@GX/  
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。 ;!G#Y Oe  
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? 6aOyI ;Ux  
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: /QWXEL/M=  
Y[]I!Bc  
template < class Action > _",< at  
class picker : public Action l i)6^f#  
  { L""ZI5J{F9  
public : ;S \s&.u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W@ &a  
  // all the operator overloaded ,SidY\FzH  
} ; @_?2iN?4Z  
ar#73f  
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。 <b .p/uA  
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: QkC*om'/!  
Xdx8HB@L  
template < typename Right > Ar[|M 2|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *hru);OJr  
  { g$^-WmX\m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~TsRUT  
} YoW)]n  
URs]S~tk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wU>Fz*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 /,\U*'-  
QS!Z*vG  
template < typename T >   struct picker_maker 8lzoiA_9  
  { !+A%`m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |9=A"092{  
} ; &+&@;2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z|Oq7wzEH  
  { T - _))  
typedef picker < T > result; 9 :Oz-b  
} ; oKsArZG  
3>^]r jFw  
下面总的结构就有了: T[)!7@4r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5!fOc]]Ow  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 r5N TTc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0FtwDM))  
至此链式操作完美实现。 zWhj >Za  
YLi6G Y  
/AAD Fa  
七. 问题3 \*=wm$p&*  
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。 9?MzIt  
nj:w1E/R  
template < typename T1, typename T2 > "3\y~<8%'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ||>4XDV#  
  { '/NpmNY:L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w2UEU5%  
} hPSMPbI  
`_)H aF>/  
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: ""jW'%wR  
^!\AT!OT  
template < typename T1, typename T2 > JPAjOcmU/  
struct result_2 ;b*qunJ3L  
  { fs 2MYat  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S'8+jY  
} ; +^+'.xQ  
P%lD9<jED  
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? s{R ,- \_  
这个差事就留给了holder自己。 vhbHt_!u&  
    3a.!9R>  
\? )S {  
template < int Order > `DF49YP"~  
class holder; /0H}-i  
template <> 't}\U&L.{  
class holder < 1 > .FHk1~\%z^  
  { e)n ,Y  
public : y ;Cs#eo  
template < typename T > F`m}RL]g  
  struct result_1 o=_7KWOA  
  { -yBKA]"<I  
  typedef T & result; & H%/.4la  
} ; !e$ZOYe  
template < typename T1, typename T2 > {%G9iOV.  
  struct result_2 i7-~"g  
  { ^J#*sn  
  typedef T1 & result; pT->qQ3;  
} ; S xJ&5q  
template < typename T > G9^`cTvv'8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z! O4hA4  
  { sdZ$3oE.  
  return (T & )r; BP@tI|  
} P?/JyiO }  
template < typename T1, typename T2 > 'Og@<~/Xy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?&#LmeZ}K  
  { Bh2l3J4X  
  return (T1 & )r1; <[)-Q~Gg5  
} W&Fm ;m@M  
} ; 9GH5  
8#yu.\N.xt  
template <> yiQ?p:DM  
class holder < 2 > N'VTdf?  
  { ?-<lIF Fh  
public : m%`YAD@2z  
template < typename T > jeWv~JA%L|  
  struct result_1 f(w>(1&/B  
  { rZ `1G  
  typedef T & result; ih".y3  
} ; kZz'&xdv'.  
template < typename T1, typename T2 > I{cH$jt<  
  struct result_2 K 77iv  
  { G-T^1?  
  typedef T2 & result; * ) <+u~  
} ; AE}cHBwZE  
template < typename T > l;_IH|A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7j\^h2  
  { 8xO   
  return (T & )r; \,G9'c 'u  
} 1;$XX#7o  
template < typename T1, typename T2 > aYaEy(m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -i:WA^yKgw  
  { =WT$\KYGv  
  return (T2 & )r2; L T$U z  
} uL/wV~g  
} ; ~Mn3ADIb=  
bwXeEA@{  
EcB !bf  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >;I8w(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5q0L<GOrj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t|>zke!'  
s;9Du|0f^  
return l(i, j) = r(i, j); =4eJ@EVM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6P{^j  
?Tc#[B  
  return ( int & )i; E)$>t}$  
  return ( int & )j; *I(6hB  
最后执行i = j; Mqd'XU0L  
可见,参数被正确的选择了。 I@KM2 KMN  
-j3Lgm  
a ~v$ bNu  
xc#t8`  
N x&/p$d  
八. 中期总结 ~|} ]  
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: ^f! M"@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9-c3@ >v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m>vwpRBOA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .Z [4:TS  
}(t`s  
#-;W|ib%z  
[Jt}^  
>4X2uNbZS  
rQimQ|+  
九. 简化 "sN%S's  
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。 $CEdJ+0z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cb9-~*1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?.VKVTX^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4[$:KGh3  
  +-*/&|^等 [nO3%7t@  
2. 返回引用。 $K^l=X  
  =,各种复合赋值等 *2X~NJCt  
3. 返回固定类型。 3 ,>M-F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $os]$5(  
4. 原样返回。 ;Sivu-%  
  operator, %1Q:{m  
5. 返回解引用的类型。 0A) 0Zw  
  operator*(单目) V8M()7uJ  
6. 返回地址。 uslu-|b!%  
  operator&(单目) "@nH;Xlq  
7. 下表访问返回类型。 4?+K `  
  operator[] l/G +Xj4M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dxs5woP  
  operator<<和operator>> %VO+\L8Fs  
'Bue*  
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。 eG,x\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ynIC (t  
B"&-) (  
template < typename Left > :8)Jnh\5  
struct value_return 'v]0;~\mp>  
  { $NVVurXa  
template < typename T > ytIPY7E  
  struct result_1 Uqel UL}  
  { WoZU} T-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j?N<40z  
} ; 0V~zZ/e  
?y-^Fq|h  
template < typename T1, typename T2 > TGF$zvd  
  struct result_2 [K3 te  
  { 4^W!,@W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ku ,wI86  
} ; u4Nh_x8\Nr  
} ; J 8%gC  
r/sSkF F  
GI]\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C1D:Xi-  
y47N(;vy  
下面我们来剥离functor中的operator() \V$qAfP)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \AwkK3  
n2mO-ZXud  
return l(t) op r(t) H4y9\ -  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }%u #TwZ  
return op l(t) D -tRy~}  
return op l(t1, t2) K+}0:W=P  
return l(t) op V~dhTdQ5}  
return l(t1, t2) op [q?RJmB]  
return l(t)[r(t)] c*ueI5i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] * 1;4&/93o  
B"_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: 2GptK"MrD  
单目: return f(l(t), r(t));  V;%ug'j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _;k<=ns(=  
双目: return f(l(t)); JUr t %2  
return f(l(t1, t2)); \78E>(`'  
下面就是f的实现,以operator/为例 qYA~Os1e  
ZHNL ~=r}  
struct meta_divide |P>7C  
  { # sw4)*v  
template < typename T1, typename T2 > v.(dOIrX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %aNm j)L  
  { <Z%=lwtX  
  return t1 / t2; G3DgB!  
} ov_l)vt  
} ; +aOdaNcI  
%LrOGr  
这个工作可以让宏来做: L?h?LZnq  
s0iG |vw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i O$87!  
template < typename T1, typename T2 > \ ~M}{rl.n=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }b\hRy~=r  
以后可以直接用 F}}!e.>c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #yH+ENp0   
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 t+U.4mS-  
(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。。。) KZ%i&w#<  
|]9@JdmV  
$Lp [i <O]  
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 WutPy_L<  
6nL^"3@S!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9rMO=  
class unary_op : public Rettype ^VXhv9\>B  
  { 6k t,q0  
    Left l; zFjz%:0  
public : .P 1WY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yj@ Sy  
Xfk DMh  
template < typename T > xh2r?K@k>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y > =Y  
      { ;U=b 6xE  
      return FuncType::execute(l(t)); G[>NP#P  
    } u+j\PWOtm  
"9_$7.q<y  
    template < typename T1, typename T2 > 3:iEt (iCI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yh E%X  
      {  |,$&jSe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N6._J b  
    } N0p6xg~  
} ; a^%)6E.[,  
p3A9 <g  
LFax$CZc  
同样还可以申明一个binary_op 3Z?ornS  
rQ.zqr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o-=|}u]mz  
class binary_op : public Rettype pT|s#-}  
  { D|ceZ <9x  
    Left l; 1D 'r;`z  
Right r; gF,=rT1:>r  
public : }i8y/CA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #^L&H oo6  
^s{Ff+]W  
template < typename T > 0#WN2f, <:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?b+Y])SJK  
      { xq((]5Py  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GURiW42  
    } ~]-n%J $q  
M G$+Blw>  
    template < typename T1, typename T2 > U 3< 3T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T_S3_-|{==  
      { v*!N}1+J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K) }1;  
    } WAxNQfEe  
} ; X<,QSTP  
}[akj8U  
#KiJ{w'  
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 W_}j~[&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I(*3n"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I,hw0e  
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。 uA#K59E+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8_}t,BC  
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。。。 r0}x:{$M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _3aE]\O[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "kP,v&n  
下面是修改过的unary_op }? _KZ)  
d}Pfj=W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;0Z-  
class unary_op N)"8CvQL  
  { jkL=JAcf~  
Left l; )7& -DI1  
  `-{l$Hn9|~  
public : (?Mn_FNE|  
yn\c;Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (c[u_~ ;  
)Dz]Pv]H'  
template < typename T > M)#9Q=<  
  struct result_1 >8"(go+02  
  { x:Q\pZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3Rb#!tx9  
} ; {rcN_N%  
 BI?, 3  
template < typename T1, typename T2 > \oWpyT _  
  struct result_2 >T]9.`xhK  
  { n$C- ^3 c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7dY_b  
} ; ^W$R{`  
rNk'W,FU  
template < typename T1, typename T2 > oT\K P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q\<l"b z  
  { B2kZ_4rB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LG:k}z/T  
} }B'-*)^|e{  
trDw|WA  
template < typename T > /p<9C?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OM1Z}%J  
  { /[_aK0U3  
  return OpClass::execute(lt(t)); xmnBG4,f  
} <<01@Q <  
r x9*/Q0F  
} ; F{jxs/~  
y>=YMD  
uMDd Zj&  
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 $=.%IJ_MAz  
好啦,现在才真正完美了。 UK,bfLPt~  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?L0;, \-t  
-u@ ^P7  
template < typename Right > ,mz;$z6i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }OEL] 5  
  { i!2k f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i6HRG\9nU  
} ~qqxHymc  
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。 <<LLEdB  
bRu 9*4t  
kqKT>xo4EZ  
2vpQ"e- A  
z" tz-~  
十. bind h)Fc<,vwBE  
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。 BX$<5S@  
先来分析一下一段例子 "9P @bA  
Q`*U U82!  
9KX% O-'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B(M-;F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `F/R:!v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E "=4(   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  +#,J`fV%  
我们来写个简单的。 8$~oiK%fw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @ovaOX  
对于函数对象类的版本:  7V5c`:"  
eHvUgDt  
template < typename Func > l8?C[, K%  
struct functor_trait :jv(-RTI  
  { _OG9wi(Fpx  
typedef typename Func::result_type result_type; )yyH_Ax2  
} ; [lML^CYQ  
对于无参数函数的版本: ZY,$oFdsi  
'l(s)Oa{M:  
template < typename Ret > zI[<uvxzW`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D4c'6WGb@  
  { ^S`hKv&87  
typedef Ret result_type; SWw!s&lP&  
} ; j-BNHX  
对于单参数函数的版本: JL G!;sov  
C')KZ|JIC  
template < typename Ret, typename V1 > *eHa4I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |?J57(  
  { <B>qE a_I  
typedef Ret result_type; >bWpj8Kv  
} ; FNUs .d"  
对于双参数函数的版本: %P~;>4i,  
|aenQA#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JYWoQ[ZO#>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %ud-3u52M8  
  { =iB[sLEJ  
typedef Ret result_type; kk`K;`[tB  
} ; LT$t%V0?.e  
等等。。。 E] g Lwg9K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B Evt{q4  
Njg87tKB  
template < typename Func > mTsyVji8  
struct func_return k~AtnI  
  { i ZPNss  
template < typename T > F_0D)H)N@  
  struct result_1 h;vY=r-  
  { IT:WiMDQ}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CN(-Jd.b  
} ; Ud+,/pE>FA  
/1Gmga5  
template < typename T1, typename T2 > #W8F_/!n|  
  struct result_2 oH17!$Fly  
  { 2p9^ =  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y7+c/co  
} ; .f0qgmIyL  
} ; hpXW t Q  
|_ED*ATR=  
 ;@k=9o]A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1c QF(j_  
.aO6Y+Y  
template < typename Func, typename aPicker > 64mh.j  
class binder_1 7*{l\^ism;  
  { o5J6Xi0+  
Func fn; i. )^}id  
aPicker pk; ].d%R a:{  
public : 517"x@6Q  
&I=o1F2B)  
template < typename T > i/*)1;xsk  
  struct result_1 ,{G\-(\  
  { vTFG*\Cq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F&uiI;+zJ  
} ; 8y5"X"U  
|pZ7k#%  
template < typename T1, typename T2 > ]8wm1_qV  
  struct result_2 PeIi@0vA  
  { Lk]|;F-2i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9h+Hd&=  
} ; ,j>FC j>  
@7"n X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wz3X;1l`c  
Jc?zX8>Ae:  
template < typename T > UTE6U6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >n/0od9  
  { DqY"N ]  
  return fn(pk(t)); l"JM%LV  
} @ NDcO,]  
template < typename T1, typename T2 > h-Y>>l>PW0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tv'1IE  
  { IT=y+  
  return fn(pk(t1, t2)); |LJv*  
} @TW:6v`  
} ; v&G9HiH  
,&3+w ~Ua  
Y(`Bc8h  
一目了然不是么? *YH!L{y  
最后实现bind ):4)8@]5M  
x`+M#A()/  
5"40{3  
template < typename Func, typename aPicker > [4C_iaE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2k=|p@V n~  
  { Has}oe[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^L.I9a#]  
} 2HVqJib4Yn  
03)irq%l;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rD$5]%Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Zs}h>$E5_B  
PW%ith1)<  
十一. phoenix -*[)CR-{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :RIqA/  
d~_5Jx  
for_each(v.begin(), v.end(), :9L}jz  
( #t1? *4.p  
do_ jTqJ(M}L  
[ indbg d  
  cout << _1 <<   " , " @I1*b>X~<  
] ]U~{?K'g@j  
.while_( -- _1), e`][zx  
cout << var( " \n " ) Ff0V6j)ji  
) ([a;id  
); U~sC%Ri-@U  
2\.23  
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: $ #/8l58  
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 Fv,c8f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a}` M[%d7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4e\wC  
fA?Wf[`x  
4MDVR/Z7  
template < typename Cond, typename Actor > 'HfI~wN  
class do_while [7x;H  
  { xS/=9l/G  
Cond cd; X`&Us  
Actor act; V6ECL6n  
public : q2|z \  
template < typename T > JcP<@bb>B  
  struct result_1 HL[V}m  
  { OAo03KW  
  typedef int result_type;  n}b/9  
} ; \Qv:7;?  
n&]J-^Tx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3Jd a:  
&q4~WRnzJk  
template < typename T > H/W&a2R^P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .AX%6+o  
  { 8KP   
  do uCW}q.@4  
    { D5@}L$ u  
  act(t); |@b|Q,  
  } }Dcpe M?  
  while (cd(t)); OmK0-fa/  
  return   0 ; O*/Utl  
} 2y$DTMu  
} ; uU$/4{  
2.j0pg .  
;CL^2{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8zeD%Uv  
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。 V^.Z&7+E`_  
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。 2&s(:=  
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。 T|oDJ]\J  
下面就是产生这个functor的类: /YwwG;1  
26zif  
uGlz|C  
template < typename Actor > M>RLS/r>d  
class do_while_actor 23;\l   
  { b0%#=KMi  
Actor act; gi@&Mr)fS  
public : DT;;4- {  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z'^.H3YvL  
;SA+| ,  
template < typename Cond > $1Z3yb^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -xH3}K%  
} ; JP]4* l  
w+%p4VkA<r  
m`XaY J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \q-["W34  
最后,是那个do_ fB; o3!y  
;''S} ;  
zS?}3#g0u  
class do_while_invoker j\.pS^+  
  { 'i/"D8  
public : C}XB%:5H5  
template < typename Actor > ac4dIW{$3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MhFj>t   
  { :e_yOT}}  
  return do_while_actor < Actor > (act); lQ.3_{"s  
} /KJWo0zo  
} do_; Tc;BE  
eLN(NSPoS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g;3<oI/P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &19z|Id  
最后来说说怎么处理break和continue ON_G D"  
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。 9Cb>J  
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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