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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o,| LO$~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T#;W5<"  
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, }?"}R<F|M,  
.A;e` cKb  
_[zZm*  
I{8fTod  
  class filler hT `kma  
  { dP>~ExYtm  
public : 6S#Y$2 P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8@Zg@>,  
} ; +mM=`[Z`??  
=T73660  
OE{{,HFa`G  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "N"$B~W*  
9"KO!w  
hf6=`M}>i  
\8Mn[G9TL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @Q!Jzw#B  
pGQP9r%  
MAhJ>qe8 p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k[TVu5R  
mAycfa  
j]-0m4QF  
3j'A.S  
二. 战前分析 ,EkzBVgo  
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。 W[pOLc-  
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 I r8,=  
.hBq1p  
G?:{9. (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b2}>{Li0  
  /* --------------------------------------------- */ W62 $ HI  
vector < int *> vp( 10 ); N_dHPa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uvN Lm]*  
/* --------------------------------------------- */ XRZj+muTZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F.zx]][JV  
/* --------------------------------------------- */ _|f1q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4 &r5M  
  /* --------------------------------------------- */ c$Vu/dgx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sK)fEx  
/* --------------------------------------------- */ 20 <$f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;E Z5/"T  
9YpgzCx Z  
N$\'X<{  
Wo&WO e  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2nNBX2 o&_  
1._1, _2是什么?  8*nv+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 w_c)iJ  
2._1 = 1是在做什么? y^PQgzm]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 d:Y!!LV-@L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 75@!j[QL<  
cB$OkaG#  
#'poDX?  
三. 动工 ]><K8N3Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oRf.34  
F52%og~N  
zD#$]?@ b  
k|C~qe3E  
template < typename T > AcZ{B<  
class assignment }BF!!*  
  { bQU{)W  
T value; F$L2bgQR?'  
public : 1NHiW v  
assignment( const T & v) : value(v) {} I5nxY)v  
template < typename T2 > j,DF' h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jL9g.q4^  
} ; o#"U8N%r  
NCW<~   
q=I8W}Z i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l#%qF Db  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \9HpbCHr  
a0wSXd  
(p19"p  
;(&$Iw9X  
  class holder X8}m %  
  { /KU9sIE;  
public : *~h@KQm7  
template < typename T > z3n273W>6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s3(mkdXv  
  { ]=gNA  
  return assignment < T > (t); tTjadnX  
} y?6J%~\WP  
} ; \ltbiDP2  
GHs,,J;  
{yo{@pdX>  
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: HbOLf  
DOaTp f  
  static holder _1; C VXz>oM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d4ga6N3'  
:d AC:h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }3825  
而不用手动写一个函数对象。 "[wkjNf%  
JXx[e  
5T*Uq>x0  
OLH[F  
四. 问题分析 3_DwqZ 'O  
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。 8O[br@h:5  
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。 ;J uBybJb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #QUQC2P(~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #&k`-@b5|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e/7rr~"|  
;\'d9C  
五. 问题1:一致性 pZ`^0#Fo  
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?| w@![rH6~F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `4SwdW n  
n 3eLIA{  
struct holder ~=P#7l\o1  
  { mm dQ\\  
  // WMw|lV r  
  template < typename T > vVbBg; {  
T &   operator ()( const T & r) const A!^ d8#~.  
  { @u>:(9bp  
  return (T & )r; gzMp&J  
} U/#X,Bi~  
} ; wsKOafrV  
7Dt* ++:  
这样的话assignment也必须相应改动: ^)nIf)9}7  
*'-[J2  
template < typename Left, typename Right > C8Oh]JF4d  
class assignment YigDrW  
  { $etw'c0  
Left l; Y 9}ga4  
Right r; .),Fdrg  
public : 1!S*z^LGl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;f!}vo<;  
template < typename T2 > iW?z2%#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^XgBkC~  
} ; gcA,u)z}R  
kgb:<{pJ  
同时,holder的operator=也需要改动: Fv} Uq\v[  
CcJ%; .V,T  
template < typename T > I3.cy i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Op_(10|  
  { Ajm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oypF0?!m  
}  NZu2D  
Z ~3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 u2E}DhV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  vWH)W?2  
W^,(we  
return l(rhs) = r; ,%T sfB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7~qyz]KkE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xk(p:^ R  
YlC$L$%Zd.  
template < typename Tp > :^En\YcU  
class constant_t [*K.9}+G_  
  { ?:Sqh1-z  
  const Tp t; [BTOs4f  
public : PJ))p6 9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3P*[ !KI  
template < typename T > [9C{\t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X|'[\v2ld  
  { 8U)*kmq  
  return t; .[:y`PCF  
} 5v[2R.eT-  
} ; j,79G^/YG  
NX&Z=ObHu}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  6hO]eS  
下面就可以修改holder的operator=了 WB.w3w [f  
ce<88dL  
template < typename T > s$Vz1B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZA7b;{o [  
  { W_L;^5Y;m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "rnVPHnQR  
} W|L#Q/ RX  
r'<!wp@  
同时也要修改assignment的operator() ,UNnz&H+f  
!y&<IT(\4  
template < typename T2 > ++!'6! l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q\G7T{t$.  
现在代码看起来就很一致了。 V4ybrUWK  
or`D-x)+@  
六. 问题2:链式操作 LlcH#L$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Gm[XnUR7V  
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。 C/!7E:  
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。 ' j\~> a3\  
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。 blKF78  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]64pb;w"$D  
ROJ=ZYof  
template < typename T > cKB1o0JsYJ  
struct result_1 ckkm}|&m  
  { qK)T#sh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g!;a5p6  
} ; f2 ?01PM,Q  
he|.Ow  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }2''}-Nc  
0V+v)\4FE  
template < typename T > tfdb9# &?  
struct   ref r-AD*h@QZ  
  { 5i-VnG  
typedef T & reference; IOY<'t+  
} ; *&~(>gNF,  
template < typename T > ! JauMR  
struct   ref < T &> Zg3 /,:1  
  {  ^+wA,r.  
typedef T & reference; hO2W!68  
} ; BU O8 Z]  
7;a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ae* 6&R4  
{Fvl7Sh  
template < typename T > !l$k6,WJi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <C_FRpR<f  
  { q4SEvP}fLx  
  return l(t) = r(t); LaYd7Oyf]  
} p^s:s-"f\  
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。 ZKJhmk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u =lsH  
MxqIB(5k  
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 y9~:[jB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @!*I mNMI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9vBW CCf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,7)z avA  
最后的布局是: Ud_0{%@  
                Add [$@EQ]tt/  
              /   \ _Mi*Fvj  
            Divide   5 > .K  
            /   \ Pp.] /;  
          _1     3 "}2I0tM  
似乎一切都解决了?不。 :Q}Zb,32  
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。 z,RjQTd  
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。 fW$1f5g"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: C8O<fwNM  
qG3MyK%O\  
template < typename Right > <l< y R?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i)(-Ad_  
Right & rt) const HfEl TC:3f  
  { +o]J0Gu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (gUVZeVFP  
} _QneaPm%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q}C;~nMD  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !$p E=~1C  
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。 %zN~%mJG  
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。 ^fP5@T*f  
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。 ir~4\G!  
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? |(=b  
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: $XcuU sG  
G_ #MXFWt  
template < class Action > a&Me#H{  
class picker : public Action }[y_Fr0  
  { 6('CB|ga  
public : T2TWb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jxZ_-1  
  // all the operator overloaded |=[. _VH1  
} ; @xr}(.  
jP.dQj^j&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =3=8oFx8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C_&ZQlgQ  
K@?K4o   
template < typename Right > ^*F'[!. p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zqLOwzMlLx  
  { {[bB$~7Eu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U.1&'U*  
} %>1C ($^  
4JL]?75  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @v/ 8}n  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |$[.X3i  
e\ }'i-  
template < typename T >   struct picker_maker 8peK[sz  
  { 9O\yIL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q:m qA$n  
} ; *JO%.QNg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '`&b1Rc  
  { |eksvO'~  
typedef picker < T > result; +*G<xW :M  
} ; :ay`Id_tm  
]?_V+F  
下面总的结构就有了: _Nf%x1m5s  
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。 =(Y+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。 C|RC9b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cXNR<`   
至此链式操作完美实现。 mcWN.  
b@B\2BT  
j rg B56LL  
七. 问题3 OpmPw4?}  
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。 I.p"8I;  
1 0tt':  
template < typename T1, typename T2 > = cI> {  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / }(\P@Z  
  { ;".]W;I*O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WL;2&S/{@  
} x5k6"S"1,  
`82^!7!  
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: GD4+f|1.*  
LAuaowE\v  
template < typename T1, typename T2 > %Lom#:L'  
struct result_2 o`nJJ:Cxq-  
  { ]3 76F7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X]s="^  
} ; :` S\p[5  
1_> w|6;e  
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? 7|<-rjz^  
这个差事就留给了holder自己。 *LQt=~  
    kQ|phtbI  
7TA&u'  
template < int Order > [pSQ8zdF"  
class holder; w +HKvOs5c  
template <> *s?C\)x  
class holder < 1 > yS4nB04`=  
  { `m\ ?gsw7  
public : R.rE+gxO1  
template < typename T >  @4>?Y=#  
  struct result_1 )jMk ~;'r  
  { Zig3WiD&  
  typedef T & result; @1V?94T1  
} ; }BiA@n,  
template < typename T1, typename T2 > d6A+pa'2  
  struct result_2 72dd%  
  { rGzGbI=  
  typedef T1 & result; MpJ]1  
} ; "F?p Y@4  
template < typename T > |al'_s}I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zS `>65}e  
  { >(W\Eh{J  
  return (T & )r; *7C l1o  
} bK|nxL  
template < typename T1, typename T2 > uP1]EA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `)M&^Z=D  
  { G4"n`89LK  
  return (T1 & )r1; Se [>z(  
} k!!d2y6  
} ; ]C>h_,EZc  
nz Klue  
template <> #^w8Y'{?  
class holder < 2 > =!=DISPo  
  { D;Y2yc[v  
public : hmv*IF.  
template < typename T > D\  P-|}  
  struct result_1 qR^+K@ *|  
  { C`\yc_b9Pf  
  typedef T & result; -IL' (vx  
} ; {%z5^o1)  
template < typename T1, typename T2 > 7/bF0 4~%  
  struct result_2 la{o<||Aq  
  { cLIeo{H  
  typedef T2 & result; _ Uv3g lK  
} ; ^NrC8,p  
template < typename T > F "-GhjK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]gVW&3ZW  
  { Zc=#Y  
  return (T & )r; Z`ZML+;~6  
} XpdjWLO]C<  
template < typename T1, typename T2 > $~T|v7Y%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2l+t-  
  { sfC/Q"Zs  
  return (T2 & )r2; #ihHAiy3  
} uC"Gm;0  
} ; 8e_9u@p+w  
`12Y2W 9  
D`PA@t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 LP} j0)n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VB~Do?]*k%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3MoVIf1  
yXro6u?rC  
return l(i, j) = r(i, j); ;z9U_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hD7Lgi-N)W  
f1I/aRV:+  
  return ( int & )i; da$ErN '{  
  return ( int & )j; _x<7^^VT  
最后执行i = j; 67wq8|  
可见,参数被正确的选择了。 lv& y<d;  
m!:sDQn{3  
03 ;L  
S,#UA%V"  
nk+9 J#Gs  
八. 中期总结 .7n`]S/  
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: |@dY[VK>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (E \lLlN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S~{ }j vc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /?:q9Wy  
sB<y(}u  
5I0j>{U&  
<#e!kWGR?  
U z MIm  
*YWk.  
九. 简化 eX o@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。 ksQw|>K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *"j3x} U<  
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: Oyy E0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?I 7hbqQd  
  +-*/&|^等 C oO0~q  
2. 返回引用。 Ml+O - 3T  
  =,各种复合赋值等 Ce_l\J8G  
3. 返回固定类型。 3$ BYfI3H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j8ag}%  
4. 原样返回。 ;})s o  
  operator, &MGM9 zm-]  
5. 返回解引用的类型。 g;!,2,De}  
  operator*(单目) L_fiE3G|>  
6. 返回地址。 X1GM\*BE  
  operator&(单目) v;IuB  
7. 下表访问返回类型。 Ai5D[ykX  
  operator[] s@|TQ9e |j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }E\u2]  
  operator<<和operator>> Bk~%  
3NgyF[c  
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。 3!u:*ibt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +JY]J89  
xBAASy  
template < typename Left > e",0Er FT  
struct value_return x$24Nc1a'  
  { vkW]?::Cfd  
template < typename T > VY "i>Ae  
  struct result_1 hi9@U]H#  
  { i}Cy q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gv9z`[erS  
} ; tCr? !Y~  
jUy$aGX  
template < typename T1, typename T2 > ]f3R;d  
  struct result_2 >w|2 ~oK  
  { 8\CmM\R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :tBZu%N/N  
} ; d ]Mjr2h  
} ; _~uYNvmg  
be~'}`>  
Bc51 0I$c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <84d Vg  
}G 1hB#j  
下面我们来剥离functor中的operator() XN~r d,MZ%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5w@Q %'o`I  
1fU~&?&-u  
return l(t) op r(t) '0/[%Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %ysf FE  
return op l(t) W> rx:O+  
return op l(t1, t2) U,GY']J  
return l(t) op TAZ+2S##7  
return l(t1, t2) op Dhp|%_>  
return l(t)[r(t)] pc/]t^]p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] of?0 y-LT%  
FY<77i  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xi"Ug41)  
单目: return f(l(t), r(t)); =idZvD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "6o5x&H  
双目: return f(l(t)); C/A~r  
return f(l(t1, t2)); #nJ&`woZt  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ixv/xI  
w}``2djR'W  
struct meta_divide S$Fq1  
  { ^ot9Q  
template < typename T1, typename T2 > bGa "r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pn4~?Aua0/  
  { /&G )IY]g  
  return t1 / t2; Fx'E"d  
} g+M& _n  
} ; 'Mm=<Bh  
o|7 h  
这个工作可以让宏来做: #"aL M6Cfs  
LkIbvJCV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [5QbE$  
template < typename T1, typename T2 > \ J1{ucFa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >X-*Hu'U#  
以后可以直接用 ,{u'7p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %& b70]S(  
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 QLe<).S1B2  
(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。。。) :]^FTnO  
(TFo]c  
ouR(l;  
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 gPg2Ve0Qy  
nW `EBs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TGu]6NzyZ  
class unary_op : public Rettype <Z8^.t)|  
  { ]*JH~.p  
    Left l; 6`;+|H<$  
public : HVK./y qy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :_"%o=  
yaKw/vV  
template < typename T > }?XNA.Wz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n 0CS =  
      { r&c31k]E  
      return FuncType::execute(l(t)); Z7Xic5PI{4  
    } eFdN"8EW  
WHvU|rJ  
    template < typename T1, typename T2 > \Yd 0oe82  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ##clReS  
      { XbKNH>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ba /^CS  
    } JLH,:2  
} ; YN 31Lo  
It3.  
mY !LGN  
同样还可以申明一个binary_op (YH/#n1"{  
`<^1Ik[g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /yS/*ET8  
class binary_op : public Rettype !E|k#c9  
  { Wg ?P"  
    Left l; iHL`r1I!  
Right r; t`y*oRy  
public : [W2GLd]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JypXQC}~  
j: /cJt  
template < typename T > @O%d2bgEWV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;IYH5sG{  
      { KK4"H]!.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .WT^L2l%  
    } kw.IVz<  
mFXkrvOf,  
    template < typename T1, typename T2 > [.`%]Z(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q^k]e{PD  
      {  @M E .  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N_Y*Z`Xb  
    } K{x FhdW  
} ; ~^R?HS  
U?d4 ^  
Y94/tjt  
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 &33.mdBH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .a *^6TC.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j}$Up7pW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 wz(D }N5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~M4@hG!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 uepL"%.@7|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V9Gk``F<RZ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a4L0Itrp  
下面是修改过的unary_op pRLs*/Bw  
X ?lF,p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |ZnRr  
class unary_op 3 JR1If  
  { Lc:DJA  
Left l; oK3aW6  
  %"> Oy&3  
public : R1=ir# U|D  
mv+K!T6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J$Qm:DC5  
[M{EO)  
template < typename T > , JUP   
  struct result_1 p&#*  
  { WgK|r~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WDdp(<  
} ; k;9"L90  
2og8VI  
template < typename T1, typename T2 > GXE6=BO  
  struct result_2 @\UoZv(  
  { >)IXc<"wq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7berkU0P  
} ; 5h4E>LB.B  
}_{QsPx9  
template < typename T1, typename T2 > (s\":5 C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0fd\R_"d.  
  { U~w g'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MN22#G4j^w  
} m*^|9*dIC  
4JD 8w3u/  
template < typename T > GqrOj++>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A|esVUo<3^  
  { 9IRvbE~2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1xkU;no  
} #1C~i}J1  
9C{\=?e;  
} ; 3koXM_4_{)  
3oCw(Ff  
<XHS@|  
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 "n3i (sZ  
好啦,现在才真正完美了。 ;5.o;|w?!  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6!3Jr  
I:qfB2tL)O  
template < typename Right > n6a*|rE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 426)H_wx  
  { 8zRb)B+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); joN}N}U  
} +HK)A%QI  
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。 [?$|   
Gkr^uXNg#  
?"aj&,q+  
iZy`5  
L8~nx}UP5  
十. bind O&:0mpRZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VhAZncw  
先来分析一下一段例子 {xC CUU  
|@-%x.y  
i~IQlyGr.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ikGH:{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J\%<.S>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V+dfV`*k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ur626}  
我们来写个简单的。 4R U1tWQ%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K+` Vn  
对于函数对象类的版本: 4nhe *ip  
#&1Y!kbdd  
template < typename Func > LaE;{jY  
struct functor_trait %}=$HwN)  
  { I~R<}volu  
typedef typename Func::result_type result_type; w jmZ`UMz  
} ; bw7!MAXd  
对于无参数函数的版本: LC/w".oq?  
fxDY:l  
template < typename Ret > )Q\ZYCPOr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?CS jn  
  { ?;,Al`/^  
typedef Ret result_type; '^l/e: (H3  
} ; ]kmOX  
对于单参数函数的版本: gkpNT)  
0;)6ZU  
template < typename Ret, typename V1 > 4:}`X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v.1= TBh  
  { xLZQ\2q  
typedef Ret result_type; lxK_+fj q  
} ; yvxC/Jo4  
对于双参数函数的版本: 6QRfju'  
=3=KoH/'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r1FE$R~C=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F.=u Jdl.!  
  { 'KGY;8<x]  
typedef Ret result_type; e![Q1!r  
} ; lq@Vb{Z  
等等。。。 [ &*$!M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {K'SOh H4?  
8mA6l0  
template < typename Func > F$ .j|C1a  
struct func_return $U jSP  
  { 2LYd # !i  
template < typename T > ZZC= 7FB  
  struct result_1 F!>K8q  
  { 1A- 8,)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hcd>\0  
} ; i&,U);T  
~,e!t.339  
template < typename T1, typename T2 > P&aH6*p1  
  struct result_2 >*}qGk  
  { 3i(k6)H$4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MatC2-aV1  
} ; BHmA*3?  
} ; W7A'5  
4Sg!NPuu7&  
cM4?G gn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \|>eG u  
"tIf$z  
template < typename Func, typename aPicker > savz>E &  
class binder_1 :,q3?l6  
  { Q]xW}5 /  
Func fn; g}^ /8rW  
aPicker pk; |/fbU_d  
public : [/uKo13  
|V 9%@ Y?  
template < typename T > TiBE9  
  struct result_1 ,P"R.A  
  { ;D8Nya>%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wI}'wALhA  
} ; K=5_jE^e  
vB4cdW 2#3  
template < typename T1, typename T2 > 5,AQ~_,'\  
  struct result_2 ,f?#i%EF&  
  { Ql*/{#$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z3*G(,  
} ; =w A< F  
0v7;Z xD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2K*-uT#$~  
] |`gTD6  
template < typename T > jPU# {Wo#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h/TPd]  
  { cn\& ;55v  
  return fn(pk(t)); f!$J_dz  
} >qF KXzI  
template < typename T1, typename T2 > ^YIOS]d>8#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8v^i%Gg  
  { bOz\-=au  
  return fn(pk(t1, t2)); ,Vs:Lle  
} $Qy(ed  
} ; 8]?1gDS|9O  
h5F'eur  
}ZmdX^xB  
一目了然不是么? Y|VzeJC  
最后实现bind 1M;)$m:  
.sG,TLE[<  
ONjc},_  
template < typename Func, typename aPicker > .V.N^8(:a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dY-a,ch"8p  
  { >Au<y,Tw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >A,WXzAK}S  
} 3N*Shzusbt  
G>RYQ{O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C(0Iv[~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。 17i^|&J6}:  
=hs@W)-O  
十一. phoenix PRz oLzr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %xZ.+Ff%  
F{"%ey">  
for_each(v.begin(), v.end(), kN$70N7I;  
( >(*jbL]p  
do_ f<;9q?0VF  
[ -KNJCcBJ  
  cout << _1 <<   " , " a ;S^<8  
] UUU^YT \  
.while_( -- _1), C95,!q  
cout << var( " \n " ) |TUpv*pq  
) KFs` u6  
); Q~@8t"P  
9bNIaC*M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cY"^3Ot%^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *tO<wp&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z>0"T2W y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (;j7 {(  
@iP6 N  
hrL<jcv|  
template < typename Cond, typename Actor > _N:h&uw  
class do_while u=l(W(9=  
  { .)3 2WD%  
Cond cd; {;}8Z$  
Actor act; sR 9F:  
public : i@J,u  
template < typename T > \O:xw-eG   
  struct result_1 \S<5b&G  
  { O+8`.  
  typedef int result_type; UJH{vjIv  
} ; *@& "MZ/M  
1wgu%$|d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Yq^y"rw  
LX fiSM{o  
template < typename T > Ww(_EW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <di_2hN  
  { i`SF<)M(  
  do 31* 6 ;(  
    { f lB,_  
  act(t); \+u qP:Ty  
  } biG9?  
  while (cd(t)); EC~t 'v  
  return   0 ; ;9PM?Iy[  
} vRq xZN  
} ; kUUq9me&o  
#~x5}8  
 * [5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tAA7  
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。  5q ,  
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。 cMl%)j-  
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。 ??m7xH5u1  
下面就是产生这个functor的类: ifs*-f  
=eqI]rVj^  
g,:N zb  
template < typename Actor > Y2X1!Em>B  
class do_while_actor S>,I&`yi  
  { `+.I  
Actor act; K8J2eV\  
public : ~&}O|B()  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2f!oA~|2  
YP<]f>SBt  
template < typename Cond > QVW6SY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jEsTw_  
} ; MQ*#oVqv  
D H !Br  
+*J4q5;E[?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vy@Lu cB  
最后,是那个do_ pD#"8h  
doc  
XX-T",  
class do_while_invoker q&E5[/VK:  
  { !7)ID7d  
public : #'x?) AS  
template < typename Actor > WQpJd7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const / D ]B  
  { 2]9<%-=S  
  return do_while_actor < Actor > (act); U_- K6:tr  
} 3~</lAm;  
} do_; %5*#c*)R  
> bF!Y]H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <S$21NtM87  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i8Y gG0[)  
最后来说说怎么处理break和continue ~It+|X=Kx  
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。 M:M>@|)  
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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