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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fWCo;4<5?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bH-ub2@qO  
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, GX)u|g  
w ~.f  
_A M*@|p,  
l3KVW5-!gS  
  class filler xVf| G_5$  
  { 6 +Sxr  
public : $CxKuB(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BIb4h   
} ; $Ad{Z  
Eav[/cU  
-<c=US  
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: jTf@l?|  
CHdX;'`*  
aC^\(wp[  
K#l:wH _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _ ?TN;  
gMv.V{vD  
bo<~jb{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q?,).x nN  
kJWn<5%ayg  
~{*7"o/  
^aIPN5CK  
二. 战前分析 =Ee&da^MB  
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。 ~ {?_p@&n  
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 /Y*WBTV'  
]fm'ZY&  
4]rnY~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pny11C  
  /* --------------------------------------------- */ _geWE0 E  
vector < int *> vp( 10 ); #ml S}~n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x"eRJii?  
/* --------------------------------------------- */ =AsEZ)" _  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zqd@EF6/bz  
/* --------------------------------------------- */ Om\o#{D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ylUb9KusOx  
  /* --------------------------------------------- */ d]`CxI]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *EI6dD"  
/* --------------------------------------------- */ @(l^]9(V\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /xG*,YL/q  
'z );  
HPpR.  
SEORSS  
看了之后,我们可以思考一些问题: S,D8F&bg  
1._1, _2是什么? C#QpQg2  
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。 Pl(Q,e7O]  
2._1 = 1是在做什么? "B8Q:  
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。 TbA}BFT`  
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。 D,m]CK '  
qsL) }sC^8  
Gk967pC  
三. 动工 PEN \-*Pv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D>|H 2  
E"\/ M  
w^(<N7B3T  
ml2_ ]3j!  
template < typename T > =Xm@YVf&ZD  
class assignment (As#^q\>B  
  { eD-#b|  
T value; R|JC1f8P5  
public : c~6>1w7SZ4  
assignment( const T & v) : value(v) {} vVj  
template < typename T2 > BW-`t-,E;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tv>>l%  
} ; CF&NFSti^  
z|fmrwkN'$  
})uGRvz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r[1i*b$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :WQ^j!9'  
ODZ5IO}v  
 0,r}o  
tzZ63@cm  
  class holder PiYY6i0  
  { 6\L0mcXR!  
public : z25lZI" X`  
template < typename T > ot @|!V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4B=2>k  
  { CPgCjtY  
  return assignment < T > (t); Yaj0;Lo[wt  
} "b?v?V0%C  
} ; e}mD]O}  
|lXc0"H[o  
h"`ucC8X  
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: m_hN*v Py  
$`APHjijN  
  static holder _1; $Vsk Ew"|M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sLh==V;9  
tc_286'x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D@G\7 KH@  
而不用手动写一个函数对象。 W8Q|$ZJ88F  
iM2W]  
?MXejEC  
.id)VF-l  
四. 问题分析 NxSu 3e~PS  
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。 @|LBn6q  
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。 *Kyw^DI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $4-$pL6"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I[b}4M6E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?/TSi0R  
rJFc({ 0  
五. 问题1:一致性 0$_oT;{8  
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?| YiYV>gaf"H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vK(i 9>;7  
5pU2|Bk /  
struct holder ~i@Y|38C  
  { Zkx[[gzL  
  // YRv&1!VLE  
  template < typename T > HN_d{ 3  
T &   operator ()( const T & r) const "nm FzN  
  { d\%WgH  
  return (T & )r; &P.4(1sC  
} wpN k+;  
} ; GGe,fb<k  
;?W|#*=R  
这样的话assignment也必须相应改动: H1I{/g  
(&&4J{`W9  
template < typename Left, typename Right > y[>;]R7'  
class assignment )v]/B+  
  { dp++%:j  
Left l; qZ]pq2G  
Right r; : q ti  
public : ii%+jdi.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i.=w]S j  
template < typename T2 > iP@ZM =&wz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wx\v:A  
} ; Z?pnj8h-&  
_tSAI  
同时,holder的operator=也需要改动: ,REJt  
D6CS8 ~"  
template < typename T > hOFOO_byzO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :,WtR  
  { eFBeJZuE|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :`E8Z:-R  
} $p#%G#T  
Gq_-Val]"  
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。 ` L >  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 76V 6cI=+  
I<Ksi~*i  
return l(rhs) = r; :gerQz4R8  
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。 kxp) ;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0E?jW7yr  
YhbZ'SJ  
template < typename Tp > *\(r+>*x*  
class constant_t -6Oz^  
  { 6&DX] [G  
  const Tp t; i O/K nH  
public : 4Y,R-+f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cZH-"  
template < typename T > XQ%?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9Q(+ZG=JkV  
  { 5K^69mx  
  return t; 7@Zx@  
} F.-R r  
} ; lE!a  
\\{J'j>{f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @+'-ADX  
下面就可以修改holder的operator=了 S;~g3DC d  
w^Lta  
template < typename T > gzBy?r> r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |u0( t,T  
  { %7#-%{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CNQC^d\ h  
} xY+VyOUs  
XW -2~?$  
同时也要修改assignment的operator() .,7JAkB%t  
zUkN 0  
template < typename T2 > YoN*:jB<M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bV edFm  
现在代码看起来就很一致了。 P~s$EJL*  
U7!.,kR-  
六. 问题2:链式操作 !O.[PH(,*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )x}l3\s  
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。 *<E]E?  
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。 'xhcuVl  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /" ${$b{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $e\h}A6  
1z&Ly3  
template < typename T > i<H wTmm$  
struct result_1 Eo\UAc  
  { !(n4|Wd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V[}4L| ad  
} ; Z4A!U~  
W%.v.0   
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: L KCb_9  
U\veOQ;mW  
template < typename T > rsF\JQk  
struct   ref J4"mK1N(  
  { B3H|+  
typedef T & reference; /;7y{(o  
} ; |J+(:{ }~  
template < typename T > !/^-;o7  
struct   ref < T &> Sr&515  
  { -6tgsfEr  
typedef T & reference; a-"k/P#  
} ; "V>R9dO{"!  
q}/WQ]p} <  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uKz,SqX  
i `s|,"0o  
template < typename T > e$u4vC~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c&X{dJWD   
  { 'WI^nZM  
  return l(t) = r(t); ybeKiv9  
} J[A14z]#`  
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。 JOb*-q|y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j:}J}P  
:}h>by=  
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 qS/V"|G(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !eAo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (x"BR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r6;$1 K*0  
最后的布局是: ZxG}ViS4I  
                Add (]RM6i7  
              /   \ SG?Nsp^%`B  
            Divide   5 7}GK%H-u  
            /   \ LAP6U.m'd  
          _1     3 6ns! ~g@  
似乎一切都解决了?不。 kM'"4[,nz  
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。 Fi. aC;sx  
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。 Ul_M3"Z  
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: E]J:~H'Er  
yMZHUd  
template < typename Right > QDTBWM%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8>7RxSF  
Right & rt) const kW`r=u  
  { OFGsjYLw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6 4D]Ypx  
} 7_wJpTz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 { F'Kk\f%:  
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。 ?\U!huu  
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。  Og2vGzD  
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。 *d(SI<j  
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。 @v}B6j b;  
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? LuR,f"%2  
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: )jCo%P/  
@)>D))+  
template < class Action > uK ("<u|  
class picker : public Action mv atUe  
  { ESg+n(R  
public : 4g}FB+[u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xq %{}  
  // all the operator overloaded BR v+.(S  
} ; ygS L  
M wab!Ya  
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。 `e]6#iJ^  
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: 7l."b$U4yv  
!ph" mf$-  
template < typename Right > (>=7ng^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2/36dGFH  
  { 0Rz(|jlbS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~gI{\iNF/  
} "o&HE@t  
BPqGJ7@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [U8$HQ+x  
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。 1z*kc)=JF8  
b?Pj< tA  
template < typename T >   struct picker_maker "BKeot[""p  
  { sVoW =4V8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {kLGWbo|Q  
} ; D6~+Y~R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8L5!T6+D&  
  { Q<6P. PTya  
typedef picker < T > result; ?X9]HlH  
} ; EPX8Wwf  
H@l}[hkP  
下面总的结构就有了: F_ 7H!F  
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。 8ga_pNe  
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。 \OC6M` /  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /u`3VOn  
至此链式操作完美实现。 WlV z,t'if  
9Bdt(}0A  
E2AW7f(/  
七. 问题3 $ P: O/O=>  
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。 ukuo:P<a  
Jqr)V2Y  
template < typename T1, typename T2 > bm}6{28R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~%ozgzr^  
  { U>S`k6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %8)W0WMe  
} Qn:kz*:  
PzZZ>7_6S  
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: XM|%^ry  
i3mAfDF  
template < typename T1, typename T2 > b-@\R\T  
struct result_2 7S$&S;  
  { /^#G0f*N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |%D%0TR&Q  
} ; *Q}[ ]g  
d"~(T:=r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;\y ;  
这个差事就留给了holder自己。 b!$}ma;B  
    kw,$NK'  
,xths3.K  
template < int Order > gJ3c;  
class holder; N;HIsOT}t  
template <> 9.M{M06;  
class holder < 1 > !q4x~G0d  
  { W9J1=  
public : -s__ E  
template < typename T > \k.vN@K#  
  struct result_1 ~ eN8|SR  
  { V/"}ku  
  typedef T & result; /&Jv,[2kV  
} ; z,*:x4}F  
template < typename T1, typename T2 > 4p)e}W*  
  struct result_2 $E(XjuS  
  { uCzii o`S  
  typedef T1 & result; Y:x/!-  
} ; V*65b(q)  
template < typename T > zuL7%qyv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0y %L-:/c|  
  { *]s&8/Gmb  
  return (T & )r; r$nkU4N'  
} h3Fo-]0  
template < typename T1, typename T2 > FA>1x*;c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ])y{BlZ  
  { SFjU0*B$  
  return (T1 & )r1; =^h~!ovj:  
} <%bw/  
} ; _zC (J  
(TSqc5^H  
template <> ~!+h?[miV  
class holder < 2 > \&A+s4c")  
  { w@]jpH;WX  
public : mVm4fHEYwU  
template < typename T > 'I/h(  
  struct result_1 hSqMaX%G  
  { 2HOe__Ns  
  typedef T & result; M?o{STt  
} ; FMu!z  
template < typename T1, typename T2 > ;Gm>O7"|@  
  struct result_2 r(uP!n1+  
  { (;6s)z  
  typedef T2 & result; ,9ml>ji`=  
} ; sms1%%~  
template < typename T > 8?jxDW a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bY#;E;'7  
  { _|n=cC4Qu  
  return (T & )r; U6WG?$x  
} rS~qi}4X  
template < typename T1, typename T2 > VEh]p5D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PHR#>ZD  
  { +cfziQ$'  
  return (T2 & )r2; ++92:decM  
} Uh6mGL z*&  
} ; {y);vHf$  
w@N{ @tG  
fwmLJ5o N  
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> >。 9[>Lp9l'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xt(! a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ySruAkw%  
I}:L]H{E  
return l(i, j) = r(i, j); %{ ~>n"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) INLf#  N  
\ sf!  
  return ( int & )i; e`DsP8-&v  
  return ( int & )j; ^!@*P,'I  
最后执行i = j; H2\1gNL  
可见,参数被正确的选择了。 sX'U|)/pD  
1*R_"#  
1=TSJ2{ 9  
MTB@CP!u  
=jIxI,  
八. 中期总结 sC6r.@[u8t  
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: Z>{*ISvpq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x*mc -&N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )y\BY8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >Pkdu}xP3  
ku3D?D:V  
5!:._TcO  
u&3EPu  
YeIe\3x!N  
]N\6h(**wy  
九. 简化 XqFu(Lm8=  
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。 _[$# b]V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xT+ ;w[s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U(A4v0T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dh8(HiXf:  
  +-*/&|^等 -M`D >  
2. 返回引用。 CveWl$T12  
  =,各种复合赋值等 /Hk07:"c  
3. 返回固定类型。 ;E2kT GT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XZBj=2~-3  
4. 原样返回。 =dn1}  
  operator, c9|a$^I6  
5. 返回解引用的类型。 W%zmD Hk~  
  operator*(单目) qj;l,Kua  
6. 返回地址。 {3 SdX  
  operator&(单目) 1HXlHic  
7. 下表访问返回类型。 )v-Cj_W5]"  
  operator[] x#o?>5Qg?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;E2~L  
  operator<<和operator>> (.oaMA"B  
T:)% P6/  
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。 ._K$0U!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hwZ6 .  
5^o3y.J?P  
template < typename Left > .r6YrB@['  
struct value_return vu>YH)N_h  
  { ox JGJ  
template < typename T > .='3bQ(UZ4  
  struct result_1 `&G}  
  { ]g7HEB.Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cCYl$MskZ  
} ; #_,uE9  
WxDb3l~  
template < typename T1, typename T2 > 7n [12:  
  struct result_2 @C<d2f|8  
  { \ j x0ZHR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [M<{P5q  
} ; (-#rFO5~l  
} ; dd19z%  
Cl-S=q@>V  
G$S1#F -  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cC' ^T6  
l92!2$]b  
下面我们来剥离functor中的operator() $ #t|(\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XzN-slu!  
0~:e SWz=  
return l(t) op r(t) JYl\<Z' {  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,Os7T 1>  
return op l(t) 9DY|Sa]#=  
return op l(t1, t2) D'85VZEFyo  
return l(t) op oFwG+W /  
return l(t1, t2) op widI s[ )  
return l(t)[r(t)] nxf {PbHk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;4R =eI  
HUD7{6}4  
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: mC% %)F'Zf  
单目: return f(l(t), r(t)); <?nB,U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e%'z=%(  
双目: return f(l(t)); vx PDC~3;  
return f(l(t1, t2)); #?A]v>I;C  
下面就是f的实现,以operator/为例 CF,8f$:2  
/bu'6/!`  
struct meta_divide ?L8&(&1@VD  
  { 65;|cmjv  
template < typename T1, typename T2 > 4LJ]l:m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8Yo-~,Gb  
  { Q*,6X*W!~  
  return t1 / t2; u~ Vs wXc4  
} JO}#f+w}  
} ; f<) Ro$   
0P3j+? N%  
这个工作可以让宏来做: -??!@R7V  
b1eK(F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^! $} BY  
template < typename T1, typename T2 > \ p6B .s_G4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #?L(#a$k  
以后可以直接用 (QA-"9v#i,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .jLMl*6%:  
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 &S9f#Ui  
(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。。。) 0zlM.rjEZ  
y*y`t6D  
e~tr^$/(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 iLjuE)6-$  
d3\OHkM0^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9k(*?!\;  
class unary_op : public Rettype ]u\  `  
  { DxE^#=7iH;  
    Left l; ZTN:|IKT  
public : bnA T,v{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mp]yKl  
4jDs0Hn"  
template < typename T > uWJ#+XK.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N8Rm})  
      { L*kh?PS;  
      return FuncType::execute(l(t)); h9tB''ePE  
    } oV%( 37W9=  
=)mXCA^  
    template < typename T1, typename T2 > # Nu%]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :;" aUHU'  
      { Ib_n'$5#z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DBqg_v  
    } I rtF4ia.  
} ; yS1b,cxz  
HA$^ *qn  
zz7Y/653  
同样还可以申明一个binary_op 4iYgs-,  
%RCl+hOP.h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]+^;vc 1r  
class binary_op : public Rettype s_S<gR  
  { NqQM! B]  
    Left l; N#<zEAB  
Right r; O;"*_Xq(`  
public : Z;|0"K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vjOG?-  
%igFHh?  
template < typename T > GInZ53cQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *F26}q  
      { .g6PrhzFbk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hqhu^.}]  
    } 1qB!RIau  
h,!G7V  
    template < typename T1, typename T2 > h|(Z XCH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1YF+(fk  
      { rW=k%# p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hQd@bN8  
    } }}4 sh5z  
} ; 4yJ*85e]  
(T>?8 K _d  
>?\v@   
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 $UFge%`,q@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 reqfgNg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wx']tFn"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +d6Aw}*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mkj;PYa  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t%]^5<+X58  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rL!_&|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 78^UgO/  
下面是修改过的unary_op []2$rJZD9  
l0:e=q2Ax  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :_{{PY0PK  
class unary_op j#Ky0+@V  
  { z*NC?\  
Left l; 3<e(@W}n-M  
  '[M^f+H|  
public : H|rX$P  
 uu WY4j6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &viwo}ls0  
%v`-uAy:  
template < typename T > uv~qK:Nw(  
  struct result_1 /el["l  
  { 4."o.:8x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uI[-P}bSc&  
} ; }rj C_q  
#x4h_K Y  
template < typename T1, typename T2 > ?[hy|r6$  
  struct result_2 2 0Cie q  
  { oPBg+Bh*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yKe*<\  
} ; &(H)gjH  
%ojR?=ON  
template < typename T1, typename T2 > -$L],q_S^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |5<& r]xN  
  { =x='<{jtgW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y'0dl "Dy\  
} !ho5VA t  
|&0"N[t  
template < typename T > .%J?T5D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const St~SiTJU  
  { T~wZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); Dh!iY0Lz  
} },Re5W nl  
^sf[dr;BA  
} ; &k_wqV  
PcNf TB{  
r:WgjjA%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @sg T[P*ut  
好啦,现在才真正完美了。 H.l,%x&K  
现在在picker里面就可以这么添加了: v8U1uOR,%  
qUDz(bFk/  
template < typename Right > V~J2s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C\a:eSgaC  
  { 53,,%Ue  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k8x&aH  
} d=4f`q0k  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8~[C'+r  
uJ)=+Exii  
f9 l<$l  
o {Xw Li  
|peMr#  
十. bind z[|PsC3i:  
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。 |0%4G k);  
先来分析一下一段例子 $cJN9|$6  
avxn}*:X.  
$)TF,-#x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ExOB P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]"7DV3_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yhkQFB%gv  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _/sf@R  
我们来写个简单的。 CSX$Pk*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O"J.k&C<,  
对于函数对象类的版本: H/@M  
,@'){V  
template < typename Func > LD~uI  
struct functor_trait x@ s`;qz  
  { n6!Ihip$  
typedef typename Func::result_type result_type; \xO2WD  
} ; X!+Mgh6  
对于无参数函数的版本: 5%Fn^u:  
SX?$H~A  
template < typename Ret > ^;k _  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Nh\8+v*+{  
  { DKVt8/vq  
typedef Ret result_type; {DXZ}7w:v  
} ; yu?s5  
对于单参数函数的版本: R !%m5Q?5  
?k:])^G5  
template < typename Ret, typename V1 > Er/5 ,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Tm:#"h\F  
  { (E1>}  
typedef Ret result_type; Q@ )rw0$  
} ; -g[*wN8  
对于双参数函数的版本: SAll9W4  
R&=GB\`:a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mZ5K hPvf8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :5cu,&<Gv  
  { @X6#$ex  
typedef Ret result_type; +&N&D"9A  
} ; 2gD{Fgf@N  
等等。。。 @aD~YtL"n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a] wcA  
syN b0LR  
template < typename Func > ;&^"q{m  
struct func_return R.YGmT'2  
  { ^< /vbF  
template < typename T > >KClH'R2  
  struct result_1 ^n45N&916  
  { ?n9$,-^v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ma-Y'  
} ; hTtp-e`   
='bmjXu  
template < typename T1, typename T2 > k+R?JWC:  
  struct result_2 yxP?O@(  
  { \lbiz4^>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5WNg+  
} ; Tvx8l m '  
} ; (&]15 FJ$1  
&G,o guo  
6 % y)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vS t=Ax3]  
$9i5<16  
template < typename Func, typename aPicker > XX[Wwt  
class binder_1 5B.??;xtaV  
  { W7[ S7kd  
Func fn; $9_.Q/9>  
aPicker pk; $}UJs <-F  
public : ihBl",l&Hq  
<:{[Zvl'k  
template < typename T > ?a0}^:6  
  struct result_1 +e]b,9.sR  
  { 8}#Lo9:,d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ylxfh(  
} ; }.$ B1%2  
Lr\ B  
template < typename T1, typename T2 > o>A%}YU  
  struct result_2 =+-.5M  
  { u4+uGYr*@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vzm4  
} ; E|4XQ|B@  
2V"gqJHv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5GFnfc}  
XK/@!ud"`  
template < typename T > (l P4D:X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p;t!"I:`?  
  { 'sQO0611S  
  return fn(pk(t)); pH:|G  
} &?`&X=Q  
template < typename T1, typename T2 > i|^`gly  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :lQjy@J  
  { +\Mm (Nd  
  return fn(pk(t1, t2)); UO!6&k>c  
} H$z+gbjJ  
} ; f$W}d0(F;  
h8-tbHgpb  
)* nbEZm@  
一目了然不是么? Iy4M MU  
最后实现bind WblV`"~e  
FC(cXPX}  
'C>SyU  
template < typename Func, typename aPicker > #:zPpMAl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D&m"~wI  
  { >(ww6vk2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +}0*_VW  
} eC`f8=V  
Jc?ssm\%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8=o(nFJw  
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。 +2 o|#`)i  
h>%JG'DV  
十一. phoenix # %y{mn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x,c68Q)g  
`6sQlCOnF  
for_each(v.begin(), v.end(), aw"%B-N \  
( /aa;M*Qp  
do_ q.QYn.CBZz  
[ hPpXB:(-0  
  cout << _1 <<   " , " ;k%sKVP  
] HPdwx V  
.while_( -- _1), y8S6ZtA}2  
cout << var( " \n " ) GXK?7S0H  
) &&S4x  
); eRy'N|'  
GWZXRUc  
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: ^k<$N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1p<?S}zg@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :tG".z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QGj5\{E_  
gq1Y]t|4F  
1WN93 SQ=  
template < typename Cond, typename Actor > LHz<=]?@  
class do_while W}_}<rlF  
  { HU+H0S~g  
Cond cd; _rJ SkZO  
Actor act; )t ch>.EQ_  
public : 0i `Zy!  
template < typename T >  +5mkMZ  
  struct result_1 CscJy0dB  
  { BmF>IQ`M?  
  typedef int result_type; 1O7ss_E  
} ; #R~NR8( z  
k$_]b0D{4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z|dZc wo  
WA5kX SdIb  
template < typename T > ;l?(VqX_E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NS;8&  
  { I_*>EA  
  do {o<p{q  
    { eSBf;lr=  
  act(t); s? #lhI  
  } d$~b`  
  while (cd(t)); OBSJbDqT  
  return   0 ; 6yM dl~.  
} EoCwS  
} ; ,ToEK Id  
8HA=O ?Cg  
j5^b~F%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M':.b+xN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .Awq(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !I/kz }N@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v>!}cB/6  
下面就是产生这个functor的类: ClZyQ=UAD  
/n7,B}  
E8<i PTJs  
template < typename Actor > P`9A?aG.Z  
class do_while_actor {Dq51  
  { L1 VTq9[3  
Actor act; bLF0MVLM  
public : +[[gU;U"v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,peE'   
Bys|i0tb-  
template < typename Cond > p'}%pAY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [KJL%u|8/  
} ; Z+4Oa f!  
FCJ(D!  
t O>qd#I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lpf=VyqC  
最后,是那个do_ ?EAqv]  
(Z +C  
,SwaDWNO  
class do_while_invoker <);u]0  
  { Ec 7M'~1  
public : )yZE>>3-  
template < typename Actor > >GUTno$J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >@uYleD(  
  { ]#.#]}=  
  return do_while_actor < Actor > (act);  B4ze$#  
} n #/m7  
} do_; our5k   
3R .cj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f BOG#-a}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P'~3WL4MKs  
最后来说说怎么处理break和continue {HnOUc\4  
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。 o]U ==  
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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