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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _E8Cvaob  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gj%q:[r  
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, ^7i7yM}6(  
h {zb)'R  
$;$vcV9*  
jAcKSx$}y"  
  class filler Q`.q,T8I  
  { r| ]YS6  
public : liy/uZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .v}|Tp&k  
} ; {jwLVKT$  
Zv@ Fr9m  
N5`z S79W  
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: ? F!c"+C  
Qv'x+GVW]  
4M]l~9;A  
Z'uiU e`&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0s{7=Ef  
2A";o E  
G;W2Z,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K0B<9Wi |  
f[R~oc5P0  
O^6anUV0  
_!vy|,w@e  
二. 战前分析 =-r); d  
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。 |N)),/R_  
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 |*b-m k  
L A A(2  
XpkOCo02  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UU[z\^w| E  
  /* --------------------------------------------- */ zG/? wP"  
vector < int *> vp( 10 ); k?L2LIB<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mvTp,^1  
/* --------------------------------------------- */ Jd v;+HN[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _emW#*V  
/* --------------------------------------------- */ h<>yzr3fN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9;\mq'v%  
  /* --------------------------------------------- */ 6r D]6#D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E8R;S}P A  
/* --------------------------------------------- */ xsPt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )[M:#;,L  
olL? 6)gC  
1ZRkVHiz0  
Q(q&(/  
看了之后,我们可以思考一些问题: cPAR.h,b?  
1._1, _2是什么? TXyiCS3  
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。 Y6)o7t  
2._1 = 1是在做什么? bi",DKU{l  
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。 |Ox='.oIb  
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。 gJ9"$fIPc  
Y.tT#J^=  
zA.0Sm  
三. 动工 Q[q`)~|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T*=*$%  
nSBhz  
&dK !+  
6@8z3JW.A  
template < typename T > U~"Y8g#qgy  
class assignment XpE847!soL  
  { Suo$wZ7J  
T value; }P{Wk7#Jq  
public : gGMQRRq  
assignment( const T & v) : value(v) {} s0D4K  
template < typename T2 > k 9z9{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XQfmD;U  
} ; `=,emP&(H&  
M;OMsRCVO  
s/C'f4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LGW_7&0<<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <m1v+cnqo  
0%}*Zo(e+  
GPL%8 YY  
f^u-Myk  
  class holder %+Z*-iX  
  { #RU8 yT  
public : Vr( Z;YO  
template < typename T > /T(9:1/G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ov?J"B'F  
  { %-.;sO=g  
  return assignment < T > (t); Hk h'h"_r  
} {N/%%O.b  
} ; 4G&dBH  
c>^(=52Q  
xY!ud)  
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: k>.8lc\  
]Zc|<f;  
  static holder _1; |}UkVLc_^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g; ] '  
{ $yju_[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *0eU_*A^zO  
而不用手动写一个函数对象。 dpNERc5  
Fr  
fbOqxF"?we  
3+h3?  
四. 问题分析 ^rP]B-)  
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。 (?zD!% k  
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!U}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H;=Fq+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8j3Y&m4^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9CeR^/i  
_(kaaWJ  
五. 问题1:一致性 Cgh84 2%  
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?| NE8W--Cg|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tB,(12@W  
 sTlel&  
struct holder q=BljSX  
  { bG@2f"  
  // tZKw(<am  
  template < typename T > $Emu*'  
T &   operator ()( const T & r) const N~mr@rXC  
  { u ij^tN%  
  return (T & )r; RLnL9)`W  
} Im/tU6ybV  
} ; uu,F5<y[  
%60 OS3  
这样的话assignment也必须相应改动: W_Y8)KxG:L  
H%>4z3n   
template < typename Left, typename Right > u%)gnj_  
class assignment 3+>n!8x ;A  
  { G,|!&=Pe|E  
Left l; o1$u;}^|  
Right r; 4<F z![>  
public : %(lO>4>|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CYW@Km{e  
template < typename T2 > $%cc[[/U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9 =;mY  
} ; 4#03x:/<\  
'!Hs"{~{  
同时,holder的operator=也需要改动: 6,3o_"J!  
crP2jF!  
template < typename T > d"#Zp&#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j"69uj` R  
  { `<X-3)>;G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !sm/BsmL7T  
} !V37ePFje  
1Qf}nWy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :Tg+)cZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 67& hXIp  
&S*~EM.l8  
return l(rhs) = r; K ?!qNK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 IL %]4,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =xI'|%  
 V>'  
template < typename Tp > +hmFFQQ}  
class constant_t @9gZH_ur>E  
  { g8%O^)d=>  
  const Tp t; &P|[YP37_  
public : U+)p'%f;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RQx8Du<  
template < typename T > %7)=k}4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p?rlx#M  
  { YS9RfK/  
  return t; NFs5XpZ~  
} :-k|jt  
} ; `R[ZY!=+  
x.?5-3|d$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,JV0ib,  
下面就可以修改holder的operator=了 5XZ! yYB?  
@%R<3!3v  
template < typename T > '+cI W(F?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }6c>BU}DF  
  { ijF_ KP'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ssi7)0  
} KT(Z #$  
@yaFN>w  
同时也要修改assignment的operator() kW g.-$pp  
(8JU!lin  
template < typename T2 > @0?!bua_|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >0IZ%Wiz  
现在代码看起来就很一致了。 u#E'k KGO  
pSw/QO9  
六. 问题2:链式操作 v~P,OP("c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o|(5Sr&H  
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。 %X{EupiFA  
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。 @Iv;y*y  
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。 fe?Z33V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }~XWtWbd-  
'jtC#:ePK  
template < typename T > HgF;[rq3Q  
struct result_1 >M,oyM" s  
  { $RaN@& Wm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )|F|\6:ne  
} ; +T+@g8S  
[]>'Dw_r  
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: kz"uTJK  
9Yx(u 2PQ  
template < typename T > _>;Wz7  
struct   ref !Lf<hS^  
  { fGo4&( U  
typedef T & reference; g>@JGzMLP  
} ; 1sQIfX#2f  
template < typename T > $<^t][{  
struct   ref < T &> Dm>"c;2  
  { zH8E,)  
typedef T & reference; fd\RS1[  
} ; ):D"L C  
iQwQ5m!d &  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yGZsNd {a&  
OU[<\d  
template < typename T > *U?O4E9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wHc my  
  { HGDrH   
  return l(t) = r(t); l90mM'[  
} 200yN+ec  
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。 ~U9K<_U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'ZfgCu)St  
qLN^9PdEE  
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 2@&r!Q|1vR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |\5^ub,m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g`7XE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "F<CGSo  
最后的布局是: eU?hin@X  
                Add !'7fOP-J]  
              /   \ *T|B'80  
            Divide   5 gE-y`2SU  
            /   \ l4Xz r:]  
          _1     3 {meX2Z4  
似乎一切都解决了?不。 nM )C^$3<t  
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。 j2Zp#E!  
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。 $B+| &]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: *eVq(R9?T  
tli.g  
template < typename Right > )ZJvx%@i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <j'V}|3  
Right & rt) const p\6cpf  
  { kI\m0];KnQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -Mt 5< s  
} 3^ Yc%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IV QH p  
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。 {f!/:bM  
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。 ?9b9{c'an  
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。 5,RUPaE  
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。 R?2sbK4Cz  
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? y7R#PkQ~  
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: m o0\t#jA  
o\AnM5  
template < class Action > $`=p]  
class picker : public Action f-=\qSo  
  { :$5A3i  
public : Lpchla$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jcH@*c=%e  
  // all the operator overloaded nR!e(  
} ; ^rkKE dd  
PxHFH pL  
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。 !Brtao"m  
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: fCl}eXg6w  
]Z JoC!u  
template < typename Right > XC4Z,,ah"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,g`%+s7u  
  { mCtS_"W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YdY-Jg Xm  
} )&DAbB!O  
h`fVQN.3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CUA @CZ6{  
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。 mYBEjZ B  
/'O8RUjN  
template < typename T >   struct picker_maker g;IlS*Ld  
  { T) C@6/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; da{]B5p\  
} ; $EMOz=)I#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s:`i~hjq  
  { g(DD8;]w<  
typedef picker < T > result; <_tmkLeZf  
} ; G4&s_ M$  
A]1Nm3@  
下面总的结构就有了: prBLNZp  
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。 0ju1>.p  
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。 q!c(~UVw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <t%gl5}|  
至此链式操作完美实现。 ]-PzN'5\'  
I0=_=aZO(  
]`E+HLEQ'  
七. 问题3 ,!ZuH?Z  
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。 D-3[# ~MV  
|Td+,>,  
template < typename T1, typename T2 > 4DXbeQs:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ajbe7#}  
  { ijI/z5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L\yVE J9x  
} y>{: [L9*  
:fRXLe1=  
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: z*Sm5i&)_q  
_MBa&XEM  
template < typename T1, typename T2 > `h}eP[jA  
struct result_2 ~m%[d. }e  
  { >&L|oq7$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Vla,avON  
} ; IS C.~q2  
C2LPLquD+  
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? ~PQ.l\C  
这个差事就留给了holder自己。  K +7  
    H/8^Fvd  
N&8TG  
template < int Order > ?M2(8 0  
class holder; WxdQ^#AE  
template <> )cf i@-J+#  
class holder < 1 > g14*6O:  
  { #kg`rrF r  
public : Pms@!yce  
template < typename T > ^<]'?4m]  
  struct result_1 [^>XR BSm  
  { `i{d"H0E  
  typedef T & result; B`tq*T%  
} ; r4.6W[| d  
template < typename T1, typename T2 > [ X*p [  
  struct result_2 Re%[t9 F&  
  { Gk;YAI  
  typedef T1 & result; ia6 jiW x  
} ; ,,3lH-C  
template < typename T > <+8'H:wz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0V%c%]PH  
  { ^ 5 >e  
  return (T & )r; U}v`~' K  
} :I"CQ C[Z  
template < typename T1, typename T2 > 2 a<\4w'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3WV(Ok  
  { ycGY5t@K@  
  return (T1 & )r1; |9@,ri\'Rg  
} Tw~R-SiS`s  
} ; :\T Mm>%q  
>T$0*7wF  
template <> W? 7l-k=S  
class holder < 2 > G1:}{a5i_  
  { s"(RdJ-,  
public : *k$[/{S1-  
template < typename T > ~cz}C("Z  
  struct result_1 !}*N';  
  { /i+z#q5'  
  typedef T & result; $Dg-;I  
} ; l![M,8  
template < typename T1, typename T2 > ~NGM6+9  
  struct result_2 rOIb9:  
  { Q G) s  
  typedef T2 & result; j:9M${~  
} ; HKN|pO3v  
template < typename T > *4O=4F)x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wzq W1<*`  
  { 5C w( 4.  
  return (T & )r; p^l#Wq5  
} uH_KOiF  
template < typename T1, typename T2 > '.}}k!#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w7)pBsI  
  { ~Ps*i]n(  
  return (T2 & )r2; G T>'|~e  
} <J%qzt}  
} ; w0QtGQ|  
rcnH^P  
_K5<)( )  
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> >。 bC&A@.g{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ET*A0rt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .[={Yx0!I  
Po>6I0y  
return l(i, j) = r(i, j); iIfiv<(ChM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IPo t][ N>  
+Z#=z,.^  
  return ( int & )i; K5>3  
  return ( int & )j; eAHY/Y!  
最后执行i = j; o.s'0xP]  
可见,参数被正确的选择了。 (6,:X  
AvL /gt:  
%$BRQ-O  
7uBx  
x;ik   
八. 中期总结 K'OG-fn;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'CBwE&AL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wGHft`Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q\oa<R D5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~z^l~Vyg?  
|N,^*xP(6  
*oO%+6nL  
t Cuvb  
r#-  
\F _1 C=  
九. 简化 g$(Y\`zw  
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。 y"?`MzcJ0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (>`_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: 4^(x)r &(?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e9acI>^w  
  +-*/&|^等 32GI+NN  
2. 返回引用。 s>9I#_4]  
  =,各种复合赋值等 -]%EX:bm  
3. 返回固定类型。 _JH.&8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,>|tQ'  
4. 原样返回。 2%/F`_XbP  
  operator, O:]']' /  
5. 返回解引用的类型。 1N/4W6  
  operator*(单目) Owp]>e  
6. 返回地址。 f,YORJ  
  operator&(单目) ?Ld),A/c  
7. 下表访问返回类型。 A-x^JC=  
  operator[] 81RuNs]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aru2H6  
  operator<<和operator>> dJ"44Wu+J  
r*HSi.'21  
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。 cT(nKHL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Gm+D1l i  
 ff9m_P  
template < typename Left > -J]?M  
struct value_return GtRpgM  
  { \mF-L,yu  
template < typename T > `(W"wC   
  struct result_1 F"Dr(V  
  { 8%4;'[UV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y58H.P  
} ; ZfM]A)  
e.\>GwM  
template < typename T1, typename T2 > 2d[tcn$;h]  
  struct result_2 _ $PeFE2  
  { 5N9Cd[4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `JIp$  
} ; 9G6)ja?W  
} ; 33` bKKO}  
e`Yj}i*bx]  
Q-)(s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,|f=2t+5X  
 hyxv+m[  
下面我们来剥离functor中的operator() \ ZnA%hC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `=Mk6$%Cs  
5|0}bv O  
return l(t) op r(t) n3e,vP? R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /G5KNSi  
return op l(t) 8] LF{Obz[  
return op l(t1, t2) ~'*23]j  
return l(t) op CXUF=IE  
return l(t1, t2) op R/u0,  
return l(t)[r(t)] >$kFYb>~q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] erI&XI  
|@d(2f8  
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: %<~EwnoT  
单目: return f(l(t), r(t)); $y;w@^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); II^Rp],>  
双目: return f(l(t)); ~U+<JC Z  
return f(l(t1, t2)); h`Jc%6o  
下面就是f的实现,以operator/为例 <mX5VGY9^  
UAjN  
struct meta_divide Wv>`x?W  
  { hGFi|9/-u  
template < typename T1, typename T2 > hMupQDv/I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {F_>cyR  
  { *b;)7lj0h  
  return t1 / t2; 2?(/$F9X,  
} $d1ow#ROgy  
} ; xpZ@DK;  
l>jrY1u  
这个工作可以让宏来做: UXZ3~/L5 O  
)g=mv*9>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qfeu3AT  
template < typename T1, typename T2 > \ [,&g46x22  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aT/2rMKPF  
以后可以直接用 BTsvL>Wy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,T;sWl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bLTX_ R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) W'Gh:73'}  
\*PE#RB#6  
l=" (Hp%b  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qY&(O`?m&  
Cpzdk~+H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tzl,r"k3  
class unary_op : public Rettype i K@RQi  
  { +;H=_~b  
    Left l; `-nSH)GBM  
public : DKo6lP`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qV=O;  
)~P<ruk>,C  
template < typename T > ,!SbH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;8VZsh  
      { `?:{aOI  
      return FuncType::execute(l(t)); /&?ei*z  
    } va~:Ivl-)  
7|Vpk&.>  
    template < typename T1, typename T2 > @"cnPLh&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<]^.]3zj  
      { Y&VypZ"G>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~+6#4<M.~  
    } C&q}&=3r  
} ; R||$Wi[$  
&WCVdZK:  
Ev#, }l+  
同样还可以申明一个binary_op 2!f'l'}  
bil>;&h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7ey|~u2  
class binary_op : public Rettype (3 ,7  
  { 57 Vn-  
    Left l; 9U9ghWH8  
Right r; h1)+QLI  
public : aorL,l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AB!({EIi  
T5@t_D>8  
template < typename T > +=`w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a Sm</@tO&  
      { yokZ>+jb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \#h=pz+jb  
    } Jx3a7CpX  
hAi'|;g  
    template < typename T1, typename T2 > fk#Ggp<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4P2p|Gc3  
      { aF=;v*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nP=/XiCj  
    } a$"Z\F:x  
} ; Pi&\GMzd  
/|Gz<nSc  
&=8ZGjR< }  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Z,3CMWHg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4!glgEE*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <^Q` y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ht:L L#b*(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ieyqp~+|4$  
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。。。 )sEAP Ika  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'u [cT$  
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) 7")&njQ/x  
下面是修改过的unary_op a 8jG')zg  
bF@iO316H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Dx3Sf}G `  
class unary_op ~fA H6FdZ\  
  { 6Hpj&Qm  
Left l; Z}O0DfT;  
  =2wy;@f  
public : <>1*1%m  
(i'wa6[E8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J0Y-e39 `  
d #-<=6  
template < typename T > %ye4FwkRy  
  struct result_1 H~qY7t  
  { :n?}G0y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !P)7t`X  
} ; k|^nrjStC  
y /?;s]>b  
template < typename T1, typename T2 > xeHqC9Ou  
  struct result_2 PI" )^`  
  { 4gm(gY>[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #KSB%  
} ; In4T`c?kQ  
"_&HM4%!  
template < typename T1, typename T2 > i `8Y/$aT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A7 :W0Gg  
  { hmd,g>J:<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T\HP5&  
} _nnl+S>K  
y+[wlo&WC  
template < typename T > Yc'7F7.<6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @*LESN>T@t  
  { b+}*@xhl  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y6 @A@VJ  
} 5h(] S[Zf3  
}oTac  
} ; ~&IL>2-B  
E~!FEl;  
K>$od^f%c  
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 `Tf<w+H  
好啦,现在才真正完美了。 _^ @}LVv+E  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0:Lm=9o  
cE= v566  
template < typename Right > fx4X!(w!B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :@X@8j":  
  { 8eoDE. }  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C>7k|;BvF  
} `qsn;  
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。 v4< x 4  
/SD2e@x{U  
: XZ  
.~ W^P>t  
p>p=nLK  
十. bind FCmS3KIa,  
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。 5k}UXRB?  
先来分析一下一段例子 o'  DXd[y  
W,>;`>  
',* 6vbII  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hpym!G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MhB kr{8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p.1|bXY`  
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。 M+^+u 1QQ0  
我们来写个简单的。 akQtre`5sd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uEuK1f`  
对于函数对象类的版本: 'm"H*f  
!-4pr[C  
template < typename Func > sOW-GWSE<  
struct functor_trait FyQ^@@  
  { )P.|Xk:r  
typedef typename Func::result_type result_type; B|~\m ~  
} ; @ B3@M  
对于无参数函数的版本: .Isg1qrC  
: C;=<$  
template < typename Ret > L+QEFQ:r5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #,qikKjt2  
  { HWGlC <  
typedef Ret result_type; ?z60b=f8  
} ; ^IM;D)X&:  
对于单参数函数的版本: I#f<YbzD  
\Jv6Igu  
template < typename Ret, typename V1 > PHD$E s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4oOe  
  { I)O-i_}L&K  
typedef Ret result_type; cEw/F0  
} ; Ph.$]yQCc]  
对于双参数函数的版本: ?P`]^#  
{{=7mbc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QkzPzbF"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `&>!a  
  { YrgwR  
typedef Ret result_type; G0//P .#  
} ; z0Gh |N@)  
等等。。。 diqG8KaK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qo{^jDe,c*  
AC(}cMM+  
template < typename Func > s6).?oE  
struct func_return \"PlM!0du  
  { ;mo}$^49*  
template < typename T > L1"X`Pz[}  
  struct result_1 P5vMy'1X  
  { F{f "xM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E( *$wD  
} ; )WEyB~'o  
BbiBtU  
template < typename T1, typename T2 > 3QS"n.d  
  struct result_2 Z)7 {e"5d  
  { 9^s sT>&/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZwF_hm=/[  
} ; 1rEhL  
} ; @eT!v{o  
%r~TMU2"  
/5r[M=_ihr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .f&,~$e4  
0/(YH  
template < typename Func, typename aPicker > o*I-~k  
class binder_1 {q8V  
  { R`>E_SY  
Func fn; l=EIbh  
aPicker pk; kRE^G*?  
public : UXa3>q>  
(g~&$&pa  
template < typename T > FJ>| l#nO  
  struct result_1 -_pI:K[  
  { m2<sVTN`^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )X| uOg&|  
} ; {u46m  
3r^i>r8B  
template < typename T1, typename T2 > D@d/O  
  struct result_2 eB!0:nHN  
  { WZ ~rsSZSV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~`mOs1d  
} ; R4QXX7h!  
&&(sZG w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S| !U=&  
UO<%|{ W+  
template < typename T > "vjz $.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <(@m913|  
  { )BS./zD*[<  
  return fn(pk(t)); "2qp-'^[c  
} -jFt4Q7}8  
template < typename T1, typename T2 > 7=mU["raz`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |3\ mH~Bw  
  { {b+!0[  
  return fn(pk(t1, t2)); HK5\i@G+<  
} P*R`3Y,  
} ; \\x``*  
+~02j1Jx  
v*l1"0$  
一目了然不是么? o& $Fc8bH  
最后实现bind {Sd{|R_  
?OvtR:hC  
X )g <F  
template < typename Func, typename aPicker > M_UhFY='  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OES+BXGX  
  { hMeE@Q0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0P\)L`cG  
} {o5E#<)  
Ck(D: % ~s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %,-vmqr  
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。 #th^\pV  
$0sU h]7y  
十一. phoenix JyYg)f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j$A~3O<e"  
=R?NOWrDY  
for_each(v.begin(), v.end(), )iluu1,o  
( *)U=ZO6S  
do_ SG;]Vr  
[ Nm:nSqc  
  cout << _1 <<   " , " US0)^TKrj  
] S#_i<u$$  
.while_( -- _1), }O5c.3  
cout << var( " \n " ) z9YC9m)jK  
) ^ ,U9N  
);  [L] ca*  
qnv9?Xh  
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: C-m OtI  
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 lySeq^y?Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2|kx:^D p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xv9SQ,n<  
XNf%vC>  
#: w/vk  
template < typename Cond, typename Actor > 6}n>Nb;L"  
class do_while Qp!r_a&  
  { a@lvn/b2  
Cond cd; *" >e k k  
Actor act; kdITh9nx<r  
public : S;MS,R  
template < typename T > d9sl(;r  
  struct result_1 T Jp(  
  { QrHI}r  
  typedef int result_type; [F*t2 -ta  
} ; X'IW &^kI  
2r,K/'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'h.{fKG]ME  
5L"{J5R}  
template < typename T > g(>;Z@Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /H^=`[Mr  
  { j{0_K +B  
  do 8 POrD8B  
    { \NDSpT<Z  
  act(t); k6QQoLb$V  
  } T`Sp!  
  while (cd(t)); BPIp3i  
  return   0 ; tb/bEy^  
} 8AOJ'~$  
} ; 8sx\b  
$e_A( |  
(SfP3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 12~zS  
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。 2N9 BI-a  
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。 \3hhM}6)DM  
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。 [58xT>5`m  
下面就是产生这个functor的类: %XMrS lSOp  
<}pqj3  
a9(1 6k  
template < typename Actor > Aj*0nV9_  
class do_while_actor ]tanvJG}'  
  { >w9fFm!Q  
Actor act; ~2beVQ(U  
public : bBW(# Q_a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d>M&jSCL  
;m,lS_[c  
template < typename Cond > (?72 vCc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M6jP>fbV*  
} ;  2(YZTaY  
|g}! F-  
{W62%>v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qDxz`}Ly=  
最后,是那个do_ t^)q[g  
$h`?l$jC(@  
Yc3r 3Jy  
class do_while_invoker DzkE*vR  
  { jX$TiG  
public : `^-?yu@  
template < typename Actor > |qE"60&"}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1c(1YGuH  
  { MGCwT@P  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^VR1whCrx  
} 8*;G\$+  
} do_; Z=_p  
3/H^YM @  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 57'=Qz52  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c BQ|m A  
最后来说说怎么处理break和continue 0cC5  
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。 ?g&6l0 n`  
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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