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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fL2^\dB;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W=3? x  
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, g**5z'7  
\KCWYi]  
N2T&,&, t  
YIO.yN"0  
  class filler '^DUq?E4  
  { >4~#%&  
public : BR3wX4i\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -n-Z/5~ X  
} ; " <Qm -  
s@PLS5d"  
C;ptir1G;  
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: JDKLKHOMZ  
[EER4@_  
7/ t:YBR  
xdqK.Z%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L@?e:*h  
[<Q4U{F  
?;_O 9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >C*4_J7  
nSHNis  
\WX@PfL  
_CL{IY  
二. 战前分析 m d_g}N(C  
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。 me:iQ.g  
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 \+9;!VWhl  
JL``iA  
l/ QhD?)9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &y\igX1  
  /* --------------------------------------------- */ (Igu:=  
vector < int *> vp( 10 ); #n#HzbT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9OfU7_m  
/* --------------------------------------------- */ 9>;} /*:H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZL,8,;]  
/* --------------------------------------------- */ [1U{ci&=p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "O``7HA}  
  /* --------------------------------------------- */ y] y9'5_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Hr&Ere8.4p  
/* --------------------------------------------- */ E?_ zZ2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wt:~S/l  
+<{m45  
%i595Ij-]  
a5 bPEJ=I  
看了之后,我们可以思考一些问题: Cdmy.gx^  
1._1, _2是什么? :]-$dEu&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 },s_nJR:8  
2._1 = 1是在做什么? [[X+P 0`r  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %mu>-hac  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 '-.wFB;  
zIm-X,~I$  
pZjpc#*9N  
三. 动工 5VZjDg?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7DZTQUb"  
Z vRxi&Z{?  
ntZ~m  
"[.ne)/MC  
template < typename T > + KP_yUq[  
class assignment fK"iF@=Z`  
  { qX?[mdCHZ  
T value; 7O$ &  
public : >4c`UW  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9DPb|+O-  
template < typename T2 > %N1"* </q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } djGs~H>;U_  
} ; cWM:  
5NFRPGYX  
a%*_2#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -K^41W71  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tgB=vIw?3  
1]Lh'.1^  
P7UJ-2%Y+  
R>HY:-2  
  class holder }1@E"6kF  
  { ^cn@?k((A  
public : #a'r_K=ch)  
template < typename T > @ZG>mP1Vo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6KO(j/Gwp  
  { mV;3ILO  
  return assignment < T > (t); abSq2*5K  
} [T]Bfo  
} ; 5*+I M*c  
gyFr"9';c  
G B&:G V  
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: aj v}JV&:  
tah }^  
  static holder _1; D2]ZMDL.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }I'^./za  
E-F5y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O5OXw]  
而不用手动写一个函数对象。 `M0YAiG  
*IqVY&  
/=/ HB  
AK;^9b-}q:  
四. 问题分析 y]^#$dK(z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )# PtV~64  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =y<0UU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gnv!]c&S>l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {$|/|*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I=5dYq4 l  
i*68-n  
五. 问题1:一致性 --A&TV  
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?| BV1u,<T"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &g {<HU?BT  
u GAh7Sop  
struct holder 2rmNdvvrk  
  { C5;wf3  
  // ofK='G .  
  template < typename T > hLo>R'@uN  
T &   operator ()( const T & r) const T]uKH29.%  
  { `-u7 I  
  return (T & )r; :*cHA  
} gi1j/j7  
} ;  Oq}ip  
Ck@M<(x  
这样的话assignment也必须相应改动: ^9=4iXd  
om>VQ3  
template < typename Left, typename Right > Ko+al{2  
class assignment Q0WY$w1 <  
  { x G^f  
Left l; zQ<88E&&Xs  
Right r; wonYm27f  
public : ydup)[n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k:mlt:  
template < typename T2 > 0-GKu d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kF?S 2(vH  
} ; ]zcV]Qj$~  
}_]As}E  
同时,holder的operator=也需要改动: L^)qe^%3  
3A d*,>!  
template < typename T > aP_3C_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t2U$m'(A&  
  { ng 9NE8F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c&b/Joi7@  
} 5Xj|:qz<(  
Vf$1Sjw  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yi|:}K$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U&X.  
d=F)y~&'  
return l(rhs) = r; %UBPoq  
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。 W#V fX!~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: umryA{Ps  
y}Cj#I+a  
template < typename Tp > F=: c5z  
class constant_t aX]y`  
  { Bu' :2"7  
  const Tp t; pj+tjF6Np  
public :  XtR`?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [&Lxz~W][  
template < typename T > cmae&Atotw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f)WPOTEY  
  { Q6xgLx[  
  return t; ^&HI +M  
} Wz5d| b  
} ; N]*!8  
Sw[=S '(l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^T=5zqRD  
下面就可以修改holder的operator=了 :ECw \_"0$  
C>M6&=  
template < typename T > 6mX:=Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8XgVY9]Qm  
  {  eMztjN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =g1D;  
} 1/!nV  
ddl3 fl#f  
同时也要修改assignment的operator() W%w82@'  
aL{EkiR  
template < typename T2 > 5t TLMZ`o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y*"<@?n8?x  
现在代码看起来就很一致了。 D=<t;+|  
qgh]@JJh  
六. 问题2:链式操作 dnk1Mu<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {XyG1  
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。 MuN [U17FB  
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。 !P+~ c0DF  
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。 O'Vh{JHf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8}]l9"q(  
@ $ 9m>6V  
template < typename T > *'s&/vEy  
struct result_1 ?|\0)wrRf  
  { WReYF+Uen  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 65 NWX8f}  
} ; 9[B<rz  
E\W;:p,{A  
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: >I{4  
!Mm+bWn=mB  
template < typename T > l^)o'YS y  
struct   ref HdDo&#  
  { Uzy ;#q  
typedef T & reference; *vEU}SxRuv  
} ; lrM.RM96  
template < typename T > \z<ws&z3`$  
struct   ref < T &> }Z<D^Z~w  
  { MA l{66  
typedef T & reference; 3ZLr"O1l)  
} ;  zgZi  
PpI+@:p[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YN$ndqOP  
N.ItyV  
template < typename T > EG8%~k+R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "0p +SZ~D  
  { HE8'N=0  
  return l(t) = r(t); 1v+JCOy  
} qQ3 ]E][/  
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。 g9RzzE!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y=y/d>=w  
,K"r:)\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6yV5Yjs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =P@M&Yy'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ";%e~ =  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :T8u?@ .  
最后的布局是: hlY S=cgY=  
                Add  WMt&8W5  
              /   \ ~7FEY0/  
            Divide   5 ^' edE5  
            /   \ /TR"\xQF  
          _1     3 qJe&jLZa  
似乎一切都解决了?不。 g^Ugl=f,  
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。 /S-/SF:>g  
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。 [J[ysW})W  
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: 9u-M! $  
lyMJW }T+>  
template < typename Right > .2 N_?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7=9A_4G!  
Right & rt) const )eIz{Mdp=  
  { eWqVh[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0jl:Yzo&\  
} RBMMXJj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A,-[/Z K/  
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。 (@N~ j&  
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。 dK-  ^  
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。 g~i''lng  
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。  Y,<WX v  
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? f D]An<  
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: ]DL> .<]d  
,Jw\3T1V  
template < class Action > giA~+m~fN  
class picker : public Action Z`0r]V`Ys  
  { K{`2jK#  
public : S]#=ES'^/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mYsuNTx!.  
  // all the operator overloaded {!:|.!-u  
} ;  P %U9S  
z[$9B#P  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4q@9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: vh:UXE lm  
pU'`9f Li_  
template < typename Right > uj+.L6S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wUZ(Tin  
  { w2M IY_N?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  \!' {-J  
} q^T&A[hMPx  
P"h,[{Y*>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8O;rp(N.n  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 }SJLBy0  
 5Fl  
template < typename T >   struct picker_maker H8=vQy  
  { !pF KC)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4IGQ,RTB  
} ; |n-a\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7!` C TE  
  { 8gu7f;H/k  
typedef picker < T > result; #7cf 8y  
} ; M7cI$=G  
J T0,Z  
下面总的结构就有了: !@]h@MC$7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 K_w0+oY a  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h\: tUEg#J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /hA}9+/  
至此链式操作完美实现。 =c5 /cpZ^  
D=pI'5&  
w$<fSe7  
七. 问题3 ?6.KS  
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。 u0 'pR# m|  
~n]2)>6  
template < typename T1, typename T2 > KWZNu &)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >x_:=%Wr+  
  {  +lf@O&w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2=UTH% 1D  
} tr67ofld|  
j)lM:vXR  
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: MlcoOi!  
@Tm0T7C  
template < typename T1, typename T2 > 0I ND9h. %  
struct result_2 Z:o' +oh  
  { *M**h-p2'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \Vhp B   
} ; S92 !jp/  
MM58w3Mz  
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? #dn%KMo2r  
这个差事就留给了holder自己。 "l2N_xX;  
    [7 Kj$PB3  
,a?\i JNb  
template < int Order > q_m#BE;t  
class holder; 3!L<=X  
template <> -^nQ^Td=j  
class holder < 1 > Aaw:B?4)  
  { fU){]YP  
public : {u[K ^G  
template < typename T > _R!!4Hp<Q  
  struct result_1 +Muia5G  
  { y[7xK}`_  
  typedef T & result; dQ2i{A"BKz  
} ; 1wH/#K  
template < typename T1, typename T2 > HU.6L 'H*  
  struct result_2 gCBZA;/  
  { Uc%`? +Q  
  typedef T1 & result; iRr& 'k  
} ; GT`<jzAiQ  
template < typename T > 0T{Y_IG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =jd=Qs IL  
  { pa> 2JF*  
  return (T & )r; rQQPs\o  
} ^ {]sD}Q"  
template < typename T1, typename T2 > 3E2.v5*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fB ,!|u  
  { Tk@g9\6O9  
  return (T1 & )r1; h/y}  
} -r2qIt  
} ; BKlc{=  
:@4>}k*  
template <> . L6@Rs  
class holder < 2 > L5N{ie_  
  { EA{*%9 A  
public : @^4M~F%  
template < typename T > }T*xT>p^3  
  struct result_1 W;@ae,^  
  { R8W4 4I*R:  
  typedef T & result; #di_V"  
} ; ?~y(--.t;T  
template < typename T1, typename T2 > Cot\i\]jv  
  struct result_2 g1!L. On  
  { ke6cZV5w  
  typedef T2 & result; hy`)]>9z~  
} ; (9q{J(44  
template < typename T > N %/DN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YGO7lar  
  { r#w_=h)  
  return (T & )r; )aA9z(x  
} 50hh0!1  
template < typename T1, typename T2 > EF^=3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #3[b|cL  
  { o)D+qiA3U  
  return (T2 & )r2; dGW7,B~  
} vgp%;-p(  
} ; CH+&  
"9T`3cM0  
U4I` xw'  
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> >。 A-`J!xj#/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =Bqa <Js  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~acK$.#  
B91PlM.  
return l(i, j) = r(i, j); "}aM*(l+\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _!p$47  
eu|q {p  
  return ( int & )i; +&8Ud8Q  
  return ( int & )j; :\;uJ5  
最后执行i = j; ->9xw  
可见,参数被正确的选择了。 <%JO 3E  
cQ ;Ry!$  
8t \>  
x{o5Ha{  
[jn;| 3  
八. 中期总结 BiCa "  
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: ,ST.pu8N.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M@@O50~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oi4Wxcj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _Vf|F  
'm? x2$u8  
7Cp_ 41._  
FAl6  
nL20}"$E  
O;t?@!_  
九. 简化 G6bg ~V5Q:  
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。 V xs`w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tBUQf*B  
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: t"vO&+x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z6@J-<u  
  +-*/&|^等 'yjH~F.  
2. 返回引用。 ]+7c1MB(5  
  =,各种复合赋值等 O +}EE^*a  
3. 返回固定类型。 Rw8m5U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &nw ~gSe  
4. 原样返回。 Ou,_l  
  operator, ZTC1t_  
5. 返回解引用的类型。 V *y  
  operator*(单目) 2,nCGSfc  
6. 返回地址。 d+ko"F|  
  operator&(单目) [mvHa;-w  
7. 下表访问返回类型。 3+uoK f[  
  operator[] Y. tFqzo3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '+tT$k  
  operator<<和operator>> ,WK$jHG]  
fsuvg jlE  
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。 yyDBW`V((  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -s "$I:v  
xmx;tq  
template < typename Left > K 8c#/o  
struct value_return ,X6j$YLWp  
  { x^skoz  
template < typename T > ' uw&f;/E  
  struct result_1 ;CBdp-BUj  
  { `I{Q,HQ7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c)fp;^  
} ; 8{ t&8Ql n  
6^u(PzlA|~  
template < typename T1, typename T2 > umn^QZ,  
  struct result_2 V3UGx'@^y  
  { B`EgL/Wg[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0lN8#k>H  
} ; :[0 3upyS  
} ; | :[vpJFK  
=upP3rw  
.w)t<7 y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %;?3A#  
Z`t?kXDNoI  
下面我们来剥离functor中的operator() 1=.kH[R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0E1)&f  
ZfikNQU9r  
return l(t) op r(t) C;>Ll~f_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <Rt@z|Zv  
return op l(t) B(dL`]@Xm  
return op l(t1, t2) 6s2g+[  
return l(t) op Ma#-'J  
return l(t1, t2) op m/Z_HER^  
return l(t)[r(t)] 5C?1`-&65V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :h~!#;w_  
<2d@\"AoHE  
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: Ka{Zoi]  
单目: return f(l(t), r(t)); HArYL} l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o-= lHtR  
双目: return f(l(t)); B35f 5m7r  
return f(l(t1, t2)); $g;xw?~#  
下面就是f的实现,以operator/为例 "FS.&&1(  
L9)&9 /f  
struct meta_divide |pY0IqO  
  { a| cD{d  
template < typename T1, typename T2 > rd{( E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SbivW5|61  
  { wv-8\)oA  
  return t1 / t2; DBDfB b  
} jp`N%O]6  
} ; `_)dEu  
;0gpS y$#  
这个工作可以让宏来做: q(W@=-uDK  
+Z*%,m=N(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I),8EEf\  
template < typename T1, typename T2 > \ rOT8!"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %}:J 9vra  
以后可以直接用 6B{Awm@v}X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .5xM7,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 'h6RZKG T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _: K\v8  
OpQa!  
IIZsN*^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 h@d m:=ul  
= xk@Q7$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5WYU&8+]{:  
class unary_op : public Rettype [4e5(!e  
  { 8 Hn{CJ~'  
    Left l; H"l'E9k.&p  
public : %?jf.p*kY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kz^G.5n   
rge/jE,^~Z  
template < typename T > %*nZ,r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lOui{QU  
      { yNL71>w4  
      return FuncType::execute(l(t)); Sj ?'T@  
    } :83" t-O8[  
S)%x22sqf  
    template < typename T1, typename T2 > t/g}cR^Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (1^(V)@  
      { |*$_eb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x?IT#ty  
    } *&D=]fG  
} ; -E7\ .K3  
25L{bcng  
KX`,7-  
同样还可以申明一个binary_op e j9G[  
|.A>0-']M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?H&p zY~H  
class binary_op : public Rettype #,56vVY  
  { $BY{:#a]  
    Left l; O}Jb,?p  
Right r; :y)'qv[  
public : FcA0 \`0M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p* @L1  
i`~y %y  
template < typename T > 5z _)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +,lD_{}_  
      { LHb{9x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QS}=oOR@k  
    } ! bp"pa9  
~CA+'e%~~  
    template < typename T1, typename T2 > g i)/iz`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sq_:U_tJ  
      { pP @#|T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d\v _!7  
    } iYf4 /1IG,  
} ; M<"D!h9YP  
SxDE3A-:  
;Yj}9[p;T  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TI332,eL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _MU'he^W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P*SXfb"HC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 AZa3!e/1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kBzzi^cl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gT.-Cf{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o;.-I[9h]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }/VHeHd  
下面是修改过的unary_op v09f#t$;5  
KJd;c.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZLkJYZk  
class unary_op j{g{`Qa  
  { luMNi^FQ  
Left l; CbZ1<r" /  
  )~`zjVx_  
public : ,J|};s+  
AOe~VW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f As:[  
 51j  
template < typename T > bbJa,}R  
  struct result_1 (; "ICk&  
  { ",}VB8K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )nY/ RO  
} ; /dfZ>k8  
JG[+e*8  
template < typename T1, typename T2 > 6voK{C4J  
  struct result_2 o$-P hl  
  { g_=Q=y@,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^.(]i \V_  
} ; "a: ;  
$?\],T  
template < typename T1, typename T2 > J0#% *B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ur`v*LT}~  
  { 78%2#;;G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8<^,<?  
} r (uM$R$o  
Pc3u`QL?  
template < typename T > 2C-u2;X2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d^w_rL  
  { BWs\'B  
  return OpClass::execute(lt(t)); hCmOSDym  
} z'fS%uI  
d|TIrlA  
} ; vl#/8]0!  
)L{\k$r!EM  
C?O{l%0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |3i~?] A  
好啦,现在才真正完美了。 NB^.$ 3 9n  
现在在picker里面就可以这么添加了: J=$v+8&.  
<ESAoY"RPN  
template < typename Right > 4Mprc~ 7vr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3 !,%;Vz=  
  { {\V)bizY;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x!< C0N>?z  
} 9xWrz;tzo  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 , ?%`Ky/  
yaf2+zV*  
b &JPLUr  
gFKQm(0g2  
VYF4q9  
十. bind p;@PfhEz)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 rN}^^9  
先来分析一下一段例子 O^f@ g l  
TC2aD&cw{  
5}m2D='  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8]Pf:_e,+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  u(BYRB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~7ArH9k .  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xH=&={  
我们来写个简单的。 >$?Z&7Lv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L+,{*Uj[;  
对于函数对象类的版本: WMg#pLc#  
R+m{nO~r  
template < typename Func > {>z.y1  
struct functor_trait PXkPC%j  
  { Xbz}pAnj  
typedef typename Func::result_type result_type; &L/ C:<.  
} ; [p <L*3<  
对于无参数函数的版本: GL/\uq  
+`[$w<I  
template < typename Ret > ?XHJCp;f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?LZ)r^ger  
  { $Ec;w~e  
typedef Ret result_type; !XFN/-Q ,  
} ; i->sw#  
对于单参数函数的版本: t*DM^. @  
F/!C=nS  
template < typename Ret, typename V1 > #[A/zH|xvV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 83 S],L  
  { iw#luHcJ  
typedef Ret result_type; I*#~@:4*  
} ; pG" 4qw  
对于双参数函数的版本: pZH bj2~  
$)'{+1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vOqYt42  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 97 1qr  
  { eSvu:euv  
typedef Ret result_type; @}FRiPo6  
} ; HloP NE&}  
等等。。。 N%T-Q9k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'aCnj8B  
_-D(N/  
template < typename Func > %o?fE4o'  
struct func_return jReI+ pS  
  { eQ*gnV}rE%  
template < typename T > /aK },+  
  struct result_1 7Fq|Zc`P  
  { i}q6^;uTF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _gc2h@x1O  
} ; [0 W^|=#K  
Edjh*  
template < typename T1, typename T2 > F~{ 4)`  
  struct result_2 &;y(@e }D  
  { 4gYP .h:,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 72PDqK#  
} ; SkK=VeD>8  
} ; e\P+R>i0  
's e 9|:  
J +9D/VT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HHX9QebiST  
A\=:h  AQ  
template < typename Func, typename aPicker > 0AaN  
class binder_1 %~6+=*(\  
  { ftK.jj1:  
Func fn; }$b/g  
aPicker pk; /WM : Bj   
public : >CYg\vas!  
>s1HQSe66  
template < typename T > h<6r+*T' p  
  struct result_1 E[$['0  
  { @ #V31im"N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -8EdTc@  
} ; %D&FnTa  
#Uudx~b  
template < typename T1, typename T2 > l]%|w]i\  
  struct result_2 0a(*/u  
  { {xOu*8J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B$7lL  
} ; D]4?UL  
#M_QSD}&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MT0}MMr  
b?r0n]  
template < typename T > %';n9M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & ??)gMM[  
  { K7CiICe  
  return fn(pk(t)); PZ"xW0"-  
} %.Mtn%:I *  
template < typename T1, typename T2 > 0ai4%=d-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &jj\-;=~Ho  
  { S;CT:kG6Y{  
  return fn(pk(t1, t2)); ,,@_r&f:  
} &*0!${ B  
} ; of(Nq@  
[TNYPA> {  
Y\j &84  
一目了然不是么? /0(4wZe~?  
最后实现bind XbHcd8N T  
AjZT- Q0L  
&qo'ge8p  
template < typename Func, typename aPicker > EkJo.'0@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o]jo R3  
  { ~L?p/3m   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :pNZQX  
} >+8mq]8^  
?p$WqVN}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dkCSqNFL)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8_KXli}7=  
."3 J;j  
十一. phoenix E{j6OX\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /AWHG._  
2y,~i;;_  
for_each(v.begin(), v.end(), 89WuxCFS  
( U~7.aZHPx3  
do_ !N!M NsyDz  
[ 6.ap^9AD  
  cout << _1 <<   " , " iPHMyxT+S  
] J_`.w  
.while_( -- _1), EQ7cK63  
cout << var( " \n " ) OD*DHC2rN]  
) W}(dhgf  
);  dedi6Brl  
K_ RrSI&>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :Z&ipd!yY  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }De)_E\~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S~m* t i(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s2v\R~T  
,kLeK{   
p-ry{"XA  
template < typename Cond, typename Actor > ]QpR>b=[j  
class do_while :?lSa6de  
  { Wlt shZo  
Cond cd; C?b Mj[$  
Actor act; !(+?\+U lE  
public : e _,_:|t  
template < typename T > p|W:;(  
  struct result_1 rNI3_|a  
  { 4 9#I  
  typedef int result_type; \QHM7C T  
} ; jQf1h|e  
\*_qP*vq@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sba0Q[IY  
0E++  
template < typename T > KX*e2 /0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LZ^sc  
  { zu*h9}  
  do `GH6$\:  
    { ncihc$V<  
  act(t); D b(a;o   
  } 8whjPn0  
  while (cd(t)); 7_A(1Lx/l7  
  return   0 ; t6LTGWs/_o  
} :%s9<g;-h_  
} ; GT'%HmQI  
A(<- U|  
> a^H7kp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bp5hS/A^1w  
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。 mA{gj[@:x  
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。 .H9!UQ&It  
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。 y5l4H8{h}  
下面就是产生这个functor的类: %f?#) 01>  
'\ 6.GP  
/GCSC8T  
template < typename Actor > Qa"R?dfr  
class do_while_actor $k}+,tHtJO  
  { W6]iJ  
Actor act; b$g.">:$  
public : :Rq@%rL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f61~%@fE  
b/E1v,/<  
template < typename Cond > nEs l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [_b10Z'{  
} ; SkN^ytKE  
E6BW&Xp  
y:pypuwt;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'O2{0  
最后,是那个do_ ];oED?I  
yUBic~S  
<sd Qvlx$-  
class do_while_invoker XMuZ 'I  
  { QULrE+@  
public : [<OMv9(l'o  
template < typename Actor > }8 ,b; Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !'n+0  
  { |RHX2sso  
  return do_while_actor < Actor > (act); cj5p I?@e)  
} :qw:)i  
} do_; \b~zyt6-  
vE{QN<6T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %lEPFp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YIjBKh  
最后来说说怎么处理break和continue c9DX  
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。 |1rBK.8  
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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