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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1`]IU_)1B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J%:/<uCmZ  
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, zWs*kTtA  
.*~u  
/cC6qhkp%  
YOV4)P"  
  class filler E97+GJ3  
  { h<1dTl*  
public : $7&l6~sMQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5f'g 3'  
} ; xY'qm8V  
CEuk1$  
M:Y*Tb6w  
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: )YMlF zYr  
NJ)2+  
3U"')  
Dbdzb m7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )6:]o&bZ  
Lv5X 'yM  
aZjef  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2\63&C^  
3zTE4pHzu+  
fj-pNl6Gf  
2"+x(Ax  
二. 战前分析 =ym  
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。 4^[}]'w  
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 aaz"`,7_  
+'['HQ)  
|@ZqwC=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2PR7M.V 7  
  /* --------------------------------------------- */ >mFX^t_,  
vector < int *> vp( 10 ); x`+ l#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AuDR |;i  
/* --------------------------------------------- */ >=~Fo)V!(V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xw+<p  
/* --------------------------------------------- */ 1Y"35)CR)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =Esbeb7P  
  /* --------------------------------------------- */ nl'J.dJe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yMbcFDlBr  
/* --------------------------------------------- */ <Hh5u~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); } }f_  
m c\ C  
2#b<d?"  
dT]L-uRZgy  
看了之后,我们可以思考一些问题: !jAWNK6  
1._1, _2是什么? jj3Pf>D+k  
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。 Vo9>o@FlLM  
2._1 = 1是在做什么? 'EL ||  
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。 "VDk1YX_&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。 G&@-R{i  
I[=Wmxa?r  
nGx ~) T  
三. 动工 9eGCBVW:*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?UZ$bz  
: _^0'ULP  
cK|rrwa0  
wrQydI  
template < typename T > ]M~8 @K  
class assignment *f`s%&Y]s  
  { i0'Xy>l  
T value; U+.PuC[3  
public : .>kccLr:z  
assignment( const T & v) : value(v) {} t}]9VD9  
template < typename T2 > XhE$&Ff  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >G<\1R  
} ; N a. nA  
KP=D! l&q  
6; 5)/q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n9kd2[s|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |7QVMFZ  
E 4='m  
p*pn@z  
 Iys6R?~  
  class holder HZDk <aU/!  
  { { r6]MS#l1  
public : O1?B{F/ e  
template < typename T > 1 [fo'M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FgOUe  
  { *MYt:ms  
  return assignment < T > (t); (|g").L  
} >`hSye{  
} ; Gva}J 6{  
?eL='>Ne  
UsLh)#}h  
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: "JzfL(yt  
/&D'V_Q`*  
  static holder _1; v#<\:|XAg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2q"_^deI5*  
=MTj4VXh"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <#xrrRhm}  
而不用手动写一个函数对象。 R=\v3m  
]`zjRRd  
b A)b`1lI  
+"YTCzv;t  
四. 问题分析 8?e   
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。 |`w$|pm=  
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。 09R,'QJ|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =cdh'"XN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %<aImR]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x1N me%%&  
v[R_S  
五. 问题1:一致性 $Hp.{jw  
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?| j';n8|Y9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $42Au2Jg  
E7rX1YdR  
struct holder o-SRSu  
  { C!!mOAhJ  
  // H9%l?r5  
  template < typename T > *I:mw8t  
T &   operator ()( const T & r) const iY0,WT}&n  
  { 13ipaz  
  return (T & )r; 4dW3'"R"L  
} @<vF]\Ce  
} ; _/|8%])  
G$cxDGo  
这样的话assignment也必须相应改动: HG3.~ 6X  
8W-]t1O%!  
template < typename Left, typename Right > 5{')GTdX>  
class assignment "w*@R8v  
  { shM{Y9~O9&  
Left l; b\1+kB/8  
Right r; jEZ "  
public : &nQRa?3,   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +->\79<#V(  
template < typename T2 > %z1{Kus  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z8b _ _%Br  
} ; +``>,O6  
d2ohW|  
同时,holder的operator=也需要改动: &c20x+  
 "\`>2  
template < typename T > "VV914*z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j,}4TDWa  
  { Qqp)@uM^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PT mf  
} >P(eW7RL  
:OHSxb>[  
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。  q4_**  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gk"mr_03  
D2Y&[zgv  
return l(rhs) = r; F b1EMVu  
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。 `Gf{z%/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SLSF <$  
GL/  KB  
template < typename Tp > /a%*u6z@  
class constant_t =Wj{]&`  
  { >5c]aNcv  
  const Tp t; #De(*&y2  
public : HH7[tGF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -eUV`&[4  
template < typename T > NzAQ@E 2d:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Hr8\QgD<4  
  { /;DjJpwf0  
  return t; ^,Xa IP+[  
} 60'6/3  
} ; L5/mO6;k  
#`vVg GZ&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7O:"~L  
下面就可以修改holder的operator=了 p[u4,  
C+`xx('N9  
template < typename T > .XIr?>G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EVG"._I@  
  { 9-b 8`|s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R^w}o,/  
} M]1;  
GN0duV  
同时也要修改assignment的operator() N.jA 8X  
rrAqI$6  
template < typename T2 > +B#qu/By  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gNTh% e  
现在代码看起来就很一致了。 R+s1[Z  
=m~ruZ/  
六. 问题2:链式操作 )]wuF`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bCzdszvg3  
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。 4X*Q6rW  
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。 Uh*@BmDA  
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。 N^lAG"Jao[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t|.Ft<c#  
~*,Wj?~+7  
template < typename T > ZlrhC= 0  
struct result_1 )XpV u  
  { ;t|,nz4kJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V(r`.75  
} ; ]Ym=+lgi  
-rO*7HO  
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: B_cgWJ*4  
@O'I)(To  
template < typename T > ]9s\_A9  
struct   ref Uh}+"h5  
  { '<W<B!HP5Z  
typedef T & reference; %;tJQ%6-.S  
} ; /w0w* n H  
template < typename T > \TZ|S,FS  
struct   ref < T &> $D}"k!H  
  { 5~QT g  
typedef T & reference; /eb-'m  
} ; r,0@~;zA  
fQO ""qh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I qx84  
[<Q4U{F  
template < typename T > ]=|P<F   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q=+ wI"[  
  { zC#%6@P\  
  return l(t) = r(t); >;7a1+`3  
} V,vc_d?,_o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _-RyHgX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f]]f85  
83Uw  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?^. Pt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D?mDG|Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p_r4^p\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S}b~_}  
最后的布局是: 6uqUiRs()  
                Add ']h IfOD"r  
              /   \ sjn:O'  
            Divide   5 a5 bPEJ=I  
            /   \ 'B,KFA<  
          _1     3 ($'V& x8T  
似乎一切都解决了?不。 .lr5!Stb  
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。 #"<?_fao~  
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。 =W<[Fe3  
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: t H,sql)  
B$j' /e-Zk  
template < typename Right > h;nQxmJ9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^N{k6>;  
Right & rt) const ,\x$q'  
  { tpZ->)1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wj tft%  
} 4kh8W~i;/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =+\$e1Mb*  
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。 O+b6lg)q  
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。 AOAO8%|I  
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。 j_V/GnEQ  
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。 kP?_kMOx  
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? qlvwK&W<QM  
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: TL@mM  
^e%k~B^  
template < class Action > Fpf><Rn  
class picker : public Action G AEZY  
  { 7"a4/e;^  
public : #Wk5E2t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z37Z %^  
  // all the operator overloaded -;/ Y  
} ; \%4|t,en  
h$/JGm5uDb  
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。 H?{ MRe  
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: 8)?_{  
(l_:XG)7~b  
template < typename Right > NNp}|a9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m1V-%kUI  
  { $ 9=8@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d"GDZ[6  
} JqSr[q  
0 u2Ny&6w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9(OAKUQ  
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。 ju.OW`GM  
Eu4 &-i  
template < typename T >   struct picker_maker Q.E_:=*H  
  { EBwK 7c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; In+^V([u+_  
} ; cm,4&x6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &mdB\Y?^  
  { =x#&\ui  
typedef picker < T > result; I^:F)a:  
} ; bRsc-Fz6  
;W~4L+e  
下面总的结构就有了: }^9paU  
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。 I&\4C.\>  
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。 AK;^9b-}q:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^/<|f,2  
至此链式操作完美实现。 )# PtV~64  
=y<0UU  
Gnv!]c&S>l  
七. 问题3 Ro~fvL~Ps  
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。 10O3Z9  
\HD-vINV;  
template < typename T1, typename T2 > $P;UoqG<&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8W$L:{ez  
  { H`5Ct  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x=vK EyS@  
} l=NAq_?N\  
!t% Q{`p  
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: qK,V$l(4#  
1!1DuQ  
template < typename T1, typename T2 > wHWma)}-z  
struct result_2 tUv3jq)n%  
  { 2`E! |X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ck@M<(x  
} ; ^9=4iXd  
om>VQ3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ko+al{2  
这个差事就留给了holder自己。 Q0WY$w1 <  
    x G^f  
zQ<88E&&Xs  
template < int Order > 2NYi-@mr  
class holder; "qE {a>d  
template <> 3(o7co-f  
class holder < 1 > f B7ljg  
  { <5k&)EoT  
public : F^miq^K=  
template < typename T > DyIV/  
  struct result_1 -!~vA+jw1  
  { kF?S 2(vH  
  typedef T & result; b|6!EGh  
} ; SBz/VQ  
template < typename T1, typename T2 > >>j+LRf*  
  struct result_2 #4N >d~  
  { p {?}g'  
  typedef T1 & result; (V)9s\Le_  
} ; 7IQqN&J  
template < typename T > +dM.-wW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mt I MW9  
  { {6:& %V  
  return (T & )r; 3; A$<s  
} nd;O(s;  
template < typename T1, typename T2 > 8m|x#*5fQl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *W%'Di  
  { &urb!tQ>&  
  return (T1 & )r1; 7PA=)a\  
} "*t6t4/Q  
} ; Q K j1yG0i  
$bFgsy*N2  
template <> s&0*'^'O[S  
class holder < 2 > j3LNnZY  
  { 0R*}QXph  
public : I:HV6_/^-G  
template < typename T > jzQ I>u  
  struct result_1 z1FL8=  
  { "h$D7 mL  
  typedef T & result;  7BS/T  
} ; ,[^o9u uB  
template < typename T1, typename T2 > Lg b  
  struct result_2 jOtzx"/)rE  
  { N" ;^S  
  typedef T2 & result; R@&?i=gk  
} ; }-dF+m:  
template < typename T > v|>BDN@,6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tpE3|5dZF  
  { =uS8>.Qj  
  return (T & )r; TtZrttCE6  
} `!_?uT  
template < typename T1, typename T2 > N4s$.`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a0 qj[+  
  { /CbkqNV  
  return (T2 & )r2; r &=r/k2  
} WFXx70n  
} ; ${e -ffyy  
ijg,'a~3E  
IN>TsTo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 vRxL&8`&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a9L0f BRy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0 oQ/J:  
>|(WS.n3C  
return l(i, j) = r(i, j); {8_:4`YZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S~}$Ly@  
fq{I$syY  
  return ( int & )i; 2AmR(vVa"  
  return ( int & )j; =w t-YM  
最后执行i = j; |O2|`"7  
可见,参数被正确的选择了。 1/!nV  
Qve`k<Cj"  
K:C+/O  
b\H/-7<  
/oBK&r[(  
八. 中期总结 H_v/}DEG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: e_\SSH @tw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N%: D8\qx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @i;LZa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2~+'vi  
MuN [U17FB  
H#_}^cGPR=  
G6f %/m`  
j^:b-:F  
A-}PpH~.Z  
九. 简化 +ESX.Vel  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !:&2+%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S`iM.;|`O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]rKH|i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CdE2w?1  
  +-*/&|^等 [sjrb?Xd  
2. 返回引用。 oVAOGHE  
  =,各种复合赋值等 A7mMgb_  
3. 返回固定类型。 H;4oZ[g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uV/)Gb*j  
4. 原样返回。 }6F_2S3c  
  operator, NWaI[P  
5. 返回解引用的类型。 }kpfJLjY  
  operator*(单目) jp"XS  
6. 返回地址。 X+fu hcn  
  operator&(单目) K%o6hBlk_  
7. 下表访问返回类型。 T "ZQPLg  
  operator[] @DRfNJ}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \3,$YlG  
  operator<<和operator>> m/SJ4op$  
8.6no  
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。 Aigcq38  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \ >&@lA  
V7qCbd^>XJ  
template < typename Left > 1v+JCOy  
struct value_return qQ3 ]E][/  
  { g9RzzE!  
template < typename T > Djg 1Qh  
  struct result_1 RI7qsm6RN  
  { r! cNc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vy>];!Cu  
} ; +y tT)S  
3uB=L 7.  
template < typename T1, typename T2 > ^d5gz0d  
  struct result_2 vY8WqG]  
  { ^' edE5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T9&,v<f  
} ; zzDNWPzsA  
} ; e)fJd*P  
A?%XO %  
TW;|G'}$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `Pz!SJ|  
5p N08+  
下面我们来剥离functor中的operator() Off: ~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E1mI Xd;.  
BZnp #}f  
return l(t) op r(t) N> uZt2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b7F3]W<`&  
return op l(t) z/Mhu{ttL  
return op l(t1, t2) ;@h'Mb  
return l(t) op 98"z0nI%  
return l(t1, t2) op sYW1T @  
return l(t)[r(t)] 7N-CtQnv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *)}Ap4[  
=N[V{2}q  
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:  (9'G  
单目: return f(l(t), r(t)); }kgjLaQ^N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KBUAdpU8  
双目: return f(l(t)); 83p$!8]u  
return f(l(t1, t2)); s~IA},F,\  
下面就是f的实现,以operator/为例 5,G<}cd  
~Sn5;g8+\  
struct meta_divide Ynk><0g6  
  { ,& \&::R  
template < typename T1, typename T2 > ?trt4Tbe/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6w:g77SH)%  
  { -Lz1#Sk]A  
  return t1 / t2; Z]1z*dv  
} A1=$kzw{UH  
} ; [xp~@5r'  
&j wnM  
这个工作可以让宏来做: Y;%R/OyWY  
PEwW*4Xo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }(vOaD|k=  
template < typename T1, typename T2 > \ {U+9,6.`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T^-H_|/M  
以后可以直接用 ,i$(yx?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )KTWLr;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 i85+p2i7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hz>yv@1  
Rzn0-cG  
8gu7f;H/k  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #7cf 8y  
F(J!dG5#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %'D:bi5  
class unary_op : public Rettype 4p/V6kr&r  
  { @zq\z$  
    Left l; S3JygN*  
public : (0+GLI8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OA8b_k~  
jT wM<?  
template < typename T > d/-]y:`f`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u0 'pR# m|  
      { .-1{,o/&Q  
      return FuncType::execute(l(t)); !MG>z\:  
    } L{o >D"  
>> 8KL`l  
    template < typename T1, typename T2 > .ON$vn7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gC,0+Y~  
      { /n<Ncf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xVwi }jtG|  
    } cvLcre% >A  
} ; 4)>\rqF+v  
*M**h-p2'  
\Vhp B   
同样还可以申明一个binary_op ah&plaVzC  
"351s3ff  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]a Ma*fF  
class binary_op : public Rettype kdueQ(\  
  { s"^YW+HMb  
    Left l; qT-nD}  
Right r; yrv SbqR  
public : A5>gLhl7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SUFaHHk@/b  
m} F Ce  
template < typename T > O.40^u~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IB]VPj5  
      { &V,-W0T_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AQBx k[  
    } `X]2iz  
1wH/#K  
    template < typename T1, typename T2 > HU.6L 'H*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t BXsWY{  
      { YaE['a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @SMy0:c:  
    } {TN@KB  
} ; 7_d#XKz@  
;hJ/t/7  
#lVl?F+~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 DuC u6j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @OL3&R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [8J}da}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~Sem_U`G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! '' A[`,3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -r2qIt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }JTgj  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .^+$w $  
下面是修改过的unary_op r3bvuq,6$  
A,CPR0g%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0{Ll4  
class unary_op pUEok+  
  { a*wJcJTpV"  
Left l; x jUH<LFxy  
  }T*xT>p^3  
public : W;@ae,^  
R8W4 4I*R:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l$ _+WC*wp  
l?<z1Acd&  
template < typename T > !{ )AV/\D  
  struct result_1 k^%ec3l  
  {  ,8 NEnB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l$~bkVNL  
} ; 7 |eSvC  
+Q#Qu0_   
template < typename T1, typename T2 > DO,&Foh\  
  struct result_2 S/:QVs  
  { e ~,'|~ C5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  eJ\j{-  
} ; Ol5xyj  
 YaZ "&i  
template < typename T1, typename T2 > &-)Y[#\J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^E?V+3mV  
  { 4 AmF^H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jHw2Q8s|R  
} A-`J!xj#/  
=Bqa <Js  
template < typename T > r%mTOLef  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \B ^sJ[n  
  { tNf" X !  
  return OpClass::execute(lt(t)); A =#-u&l  
} M4PUJZ]  
iBW6<2@oZF  
} ; RvZ-w$E&?  
T[=cKYp8\  
Qi]Z)v{^  
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 cTx/Y&\9  
好啦,现在才真正完美了。 +rO<'H:umJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4'[ V'c\  
uiEA=*axp  
template < typename Right > /<pQ!'/G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9F1stT0G%  
  { q _|5,_a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?v~3zHK  
} *pUV-^uo  
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。 xVX||rrh  
Yf`.Cq_:  
1>{-wL4rc  
c^gIK1f-  
'n#S6.Y:  
十. bind 5VoiDM=\c  
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。 % x;!s=U  
先来分析一下一段例子 G")EE#W$}  
y%l#lz=6  
?bDae%>.d,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (uc)^lfX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F@K;A%us)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;@s~t:u  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !T(Omve)  
我们来写个简单的。 YEoT_>A$dB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z6r/ w  
对于函数对象类的版本: ,PxQ[CGg  
wo9f99  
template < typename Func > qyfxTQ5  
struct functor_trait {S(T1ua  
  { &bK$!8Z  
typedef typename Func::result_type result_type; rM.<Gi05Qe  
} ; cHct|Z u  
对于无参数函数的版本: )Dpt<}}\  
^{bEq\5&  
template < typename Ret > f+~!s 2uw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eakIK+-21y  
  { 4x=Y9w0?8  
typedef Ret result_type; DCUq.q)  
} ; bj{f[nZ d  
对于单参数函数的版本: _\;# a  
?tQv|x  
template < typename Ret, typename V1 > rL"k-5>fd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =)5a=^ 6  
  { a/#,Y<kJ  
typedef Ret result_type; UH|.@7w  
} ; BQg]$Tr?  
对于双参数函数的版本: gP%!  
@!O{>`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :[0 3upyS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > | :[vpJFK  
  { P?7b,a95O  
typedef Ret result_type; >AFpO*q"  
} ; f`rz)C03  
等等。。。 U# B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R/|{?:r?:x  
AE _~DZ:%c  
template < typename Func > X#<Sv>c^  
struct func_return ^k##a-t<_>  
  { Jz'+@q6h  
template < typename T > K 5[ 3WHQ  
  struct result_1 bOKNWI   
  { giJyMd}x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RVx<2,['  
} ; k<qH<<r*  
j-|0&X1C  
template < typename T1, typename T2 > zSCPp6  
  struct result_2 NZP,hAUK,  
  { 0VPa;{i/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zy;w07-)  
} ; u;}B4Rx  
} ; e[!>ezaIY  
KIJ[ cIw  
3Gv i!h7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &X(-C9'j  
T,>e\  
template < typename Func, typename aPicker > 4*W7{MPY  
class binder_1 4iW 2hV@m  
  { [_@OCiV5)  
Func fn; &0`7_g7G  
aPicker pk; &r%3)Z8Et  
public : UC@"<$'C  
pC8i &_A  
template < typename T > [Nc  Ok,  
  struct result_1 Pme?`YO$x  
  { 9Z 4R!Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [K- s\  
} ; 6'zy"UkH  
rOT8!"  
template < typename T1, typename T2 > %}:J 9vra  
  struct result_2 6B{Awm@v}X  
  { .5xM7,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )' #(1 ,1k  
} ; gId+hxFa:r  
v2V1&-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eGil`:JY"  
vxx3^;4p  
template < typename T > H_FhHX.2(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nj$K4_  
  { Ui&$/%Z|  
  return fn(pk(t)); X;NTz75  
} %Z4=3?5B"9  
template < typename T1, typename T2 > V^i3:'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T\>=o]  
  { ,}0pK\Y>$  
  return fn(pk(t1, t2)); .bGeZwvf:G  
} (Q+3aEUE  
} ; 9h{G1XL  
_JH6bvbQ  
cw\a,>]H  
一目了然不是么? x7?{*w&r  
最后实现bind rGWTpN  
Xk$lQMwZ  
.w~USJ=X  
template < typename Func, typename aPicker > )EoG@:[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;+U9;  
  { T_WQzEL^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nC^'2z  
} uM8gfY)OI  
9D,& )6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Up&q#vqIj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /v[- KjTj7  
:w+Rs+R  
十一. phoenix _c2#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;l'I. j  
o[ 6hUX0tN  
for_each(v.begin(), v.end(), l ;uEw  
( d9(FwmE  
do_ zBbTj IFQ  
[ ?*4zNhL  
  cout << _1 <<   " , " "^H+A-R[  
] zjmc>++<t  
.while_( -- _1), qJ@?[|2R  
cout << var( " \n " ) xph60T  
) QVpZA,  
); ]Gr'Bt/  
J*k4&l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sAN#j {  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e9d~Xi16KY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }W<L;yD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uOQ5.S+  
]^y}}y  
&BgaFx**  
template < typename Cond, typename Actor > E !8y|_(j  
class do_while NmQ]qv  
  { 4jpF^&y7u^  
Cond cd; :.cX3dP@  
Actor act; / @&Sqv4?  
public : 3jNcL{  
template < typename T > 5+UiAc$  
  struct result_1 llzl-2` /  
  { #lO;G k{  
  typedef int result_type; 7XNfH@  
} ; fHigLL0B  
\&H%k   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RA6D dqT~  
C\{4<:<_&  
template < typename T > 1 f=L8Dr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HZT;7<  
  { $spf=t"nh  
  do uMI2Wnnc:/  
    { ew(6;}+^/  
  act(t); F!xK#~e   
  } sR6 (8  
  while (cd(t)); %_ ~[+ ~#  
  return   0 ; URAipLvN  
} Xk2  75Y  
} ; L!5f*  
PT;$@q8  
EY>A(   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). '.=Z2O3p  
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。 g=pDC+  
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。 073(xAkL{  
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。 x\jHk}Buj  
下面就是产生这个functor的类: [V2l&ZUni  
H)S3/%.|  
gDsZbmR  
template < typename Actor > ^Z*_@A_v  
class do_while_actor rnr7t \a~]  
  { [D t`@Dm  
Actor act; ct  ZW7  
public : ,'!&Z *  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c_iF S  
\c]/4C +/  
template < typename Cond > 1$^{Uma  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8p FSm>  
} ; R:e:B7O~0  
oI>;O#  
[ACYd/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G2Apm`/ y  
最后,是那个do_ te|VKYN%}[  
e9 NHbq  
Cpj_mMtu  
class do_while_invoker .C #}g  
  { \||PW58j  
public : dw&Xg_$  
template < typename Actor > eN$~@'w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WFkXz*7B  
  { Pwq} ;+  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qu\E/T`  
} p;@PfhEz)  
} do_; rN}^^9  
/90@ 85%r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  &]euN~y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WV8<gx`Q  
最后来说说怎么处理break和continue @ +7'0[y?  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 |!}$V  
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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