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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z-b78A/8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TukhGgmF  
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`E:`t4G  
-j]c(Q MA]  
WeaT42*Q{  
H#D:'B j29  
  class filler ,zr9*t  
  { :9ia|lN  
public : HR"clD\{Di  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yj#FO'UY  
} ; ZS4dW_*[  
)B"{B1(  
2uN3:_w  
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: DbLo{mFEIj  
dO%f ;m>#  
R!QR@*N  
XHj%U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M!5=3>Z  
Dy,MQIM|!  
8s2y!pn7Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  YTZ :D/  
Zi+FIQ(  
]&"ii  
1fMV$T==K  
二. 战前分析 %J9u?-~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H v/5)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fs;\_E[)  
V^R,j1*  
" "m-5PGYo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )Z1&`rv  
  /* --------------------------------------------- */ 9aLd!P uTN  
vector < int *> vp( 10 ); gC(S(osF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3N- '{c6]U  
/* --------------------------------------------- */ }T(=tfv@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~!~i_L\V  
/* --------------------------------------------- */ %(p9AE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `ovMfL.u  
  /* --------------------------------------------- */ KJ32L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l7jen=(Zb;  
/* --------------------------------------------- */ tc[Ld#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )W p7e51  
}|2A6^FH.  
PN?;\k)"  
9x!kvB6  
看了之后,我们可以思考一些问题: YW6a?f^!  
1._1, _2是什么? )1B? <4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <=GZm}/]N  
2._1 = 1是在做什么? W)bSLD   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 DJ<+" .v!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B!,&{[D  
]s0wJD=  
@(35I  
三. 动工 ;YY<KuT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YR0AI l:L  
o*/;Zp==  
au+Jz_$)  
A :KZyd"Z  
template < typename T > SO *oBA'  
class assignment =TNFAt  
  { HM0&%  
T value; }:c~5whN  
public : 4V4S5V  
assignment( const T & v) : value(v) {} B-w`mcqp$  
template < typename T2 > u9KT_` )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '_4apyq|  
} ; ^gx~{9`RR  
xBc|rqge  
9uWg4U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n/(}|xYU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N8At N\e  
Cy uRj[;B  
aY? VP?BL  
D!Y@Og.  
  class holder ?M&@# lbG  
  { >Rt:8uurAG  
public : }=R0AKz!Cv  
template < typename T > +@!\3a4!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fXWE4^jU  
  { )'f=!'X  
  return assignment < T > (t); "1^tVw|  
} f!yl&ulKU  
} ; 5j.@)XXe  
Xwo+iZ(a  
X9|*`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: 3e^0W_>6  
//|B?4kk  
  static holder _1; 2;"vF9WMm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8%u|[Si;  
#z&R9$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6M7GPHah  
而不用手动写一个函数对象。 0n6eWwY  
N atC}k  
v5\ALWy+p  
[Z2[Iy  
四. 问题分析 \^9n&MonM  
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。 } %?or_f/  
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。 1)h<)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K JOb1MM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #tHYCSr]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @]#[TbNo  
a@jM%VZ  
五. 问题1:一致性 &l ]F&-  
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?| +u=VO#IA#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QOUyD;0IW  
/D^ g"  
struct holder 5lD`qY  
  { F%$q]J[  
  // K<::M3eQ  
  template < typename T > NY<qoV  
T &   operator ()( const T & r) const ktynIN  
  { ca3zY|Oo  
  return (T & )r; G)[gLD{g?  
} xLFMC?I  
} ; K]B`&ih  
!ck~4~J  
这样的话assignment也必须相应改动: D :j5/ *  
. G25D  
template < typename Left, typename Right > w=!xTA  
class assignment Tim/7*vx  
  { !:5'MI@  
Left l; w@R"g%k-  
Right r; 9#1?Pt^{<  
public : s 7w A3|9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HU/4K7e`  
template < typename T2 > bXOM=T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eP:\\; ;  
} ; q1L>nvE  
$Bc3| `K1v  
同时,holder的operator=也需要改动: q {   
> O?<?  
template < typename T > +RM!j9Rq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _8y4U  
  { n+&8Uk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :oW 16m1`  
} 9pj6`5Zn@6  
/SM 7t_  
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。 &$2d=q8mh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jPz1W4pk  
G?b*e|@S  
return l(rhs) = r; OY81|N j  
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。 6 F39'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^fO9oPM|  
KwaxNb5  
template < typename Tp > T zS?WYF  
class constant_t ,d lq2  
  { 0/|Ax-dK  
  const Tp t; f$5pp=s:n  
public : 2 #yDVN$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s{7bu|0  
template < typename T > Tr}XG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ep},~tPZn  
  { u' kG(<0Y  
  return t; B0Z>di:  
} wE<r'  
} ; fD\Fq'29{  
J[uH@3v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N}#"o  
下面就可以修改holder的operator=了 |Bi7:w  
BUsxgs"),  
template < typename T > m##!sF^k~J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G `3{Q7k  
  { {0a\<l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Vh=U/{Rp1  
} 4,R"(ej  
*CQZ6&^  
同时也要修改assignment的operator() "WtYqXyd  
^jRX6  
template < typename T2 > j$s/YI:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j$ lf>.[I  
现在代码看起来就很一致了。 WPpO(@sn  
Y d~J(  
六. 问题2:链式操作 `bV&n!Y_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .)WEg|D0Ku  
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。 (xTGt",_Jo  
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。 Qa:[iF  
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。 `jOk6;Z[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \JR^uJ{Y  
t\YM Hq<Y  
template < typename T > e9/Mjq\  
struct result_1 >)diXe}j  
  { P{n*X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  W{Z 7=  
} ; 2)0J@r'  
1k)pJzsc  
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: +C,/BuG  
0,@^<G8?  
template < typename T > Svo\+S  
struct   ref u&TXN;I,p  
  { ^\`a-l^  
typedef T & reference; ,G="wI  
} ; [MbbL  
template < typename T > +kE~OdZG  
struct   ref < T &> aqQ+A:g  
  { 8* #$ 3e  
typedef T & reference; .$y'>O*$G  
} ; BAvz @H  
#+U1QOsz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0&CXR=U5  
[kxOv7a  
template < typename T > ]s)Y">6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oqbz!dM(Z  
  { f2M*]{N  
  return l(t) = r(t); 0m> 8  
} ]i0=3H2  
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。 Uz rf,I[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6L\]Ee  
zd!%7 UP  
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 #6D>e~>n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9v-Y*\!w.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /~;!Ew|q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kkb+qo  
最后的布局是: J}8p}8eF,  
                Add !||Gfia  
              /   \ Rmn{Vui9\  
            Divide   5 H7Z`aQC  
            /   \ { 29aNm  
          _1     3 dy5}Jn%L  
似乎一切都解决了?不。 kn$_X4^?  
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。 HRM-r~2:-]  
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。 -gt ?5H h  
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: oyk&]'>  
L%\Wt1\[  
template < typename Right > iOb7g@=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0#uB[N  
Right & rt) const cjg~?R  
  { ErJ@$&7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uCuB>x&  
} X2% (=B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ohe[rV>EX  
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。 W+"^!p|  
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。 0MxK+8\y  
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。 SVd@- '-K  
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。 QE)zH)(  
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? I''n1v?N  
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: ,1Z([R*  
8c9<kGm$E  
template < class Action > aL90:,V  
class picker : public Action VEI ct{  
  { &s?uMWR  
public : b30Jr2[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !'BXc%`x[  
  // all the operator overloaded O j:I @c  
} ; X9FO"(J  
tH *|  
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。 vbtZ5Gm  
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>/"}  
5%fWX'mS  
template < typename Right > pO:]3qv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C8Mx>6  
  { A4#F AFy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N#e9w3Rli  
} PO6yE r  
lfC]!=2%~8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <?!'  
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。 n9J{f"`m  
4`:POu&  
template < typename T >   struct picker_maker wJq$yqos{  
  { [v*q%Mi_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !|u?z%  
} ; 3^ y<Db  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2@2d |  
  { 6g" h}p\{S  
typedef picker < T > result; [' pO=ho  
} ; w <"mS*Q  
&$_!S!Sa/  
下面总的结构就有了: eQ8t.~5;-  
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。 dlCYdwP  
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。 wik<# ke  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C|3Xz[k{  
至此链式操作完美实现。 ZxT E(BQv  
J!5b~8`v  
Y&Fg2_\">  
七. 问题3 H7;, Kr  
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。 Y2.zT6i  
Y \B6c^E)  
template < typename T1, typename T2 > Z^as ?k(iM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mz2TwU_  
  { JJbd h \  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g.hYhg'KUh  
} 5.&)hmpg  
vGh>1U:  
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: G'-#99wv.  
=G^'wwpv(  
template < typename T1, typename T2 > D^.  c:  
struct result_2 a*.#Zgy:lK  
  { `\\s%}vZ*T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qA`@~\ qh"  
} ; \6?a  
zixG}'  
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? G&1bhi52  
这个差事就留给了holder自己。 "uIaKb  
    '&Y_,-i  
Fc\]*  
template < int Order > YOGj__:  
class holder; 0\ (:y^X  
template <> Gvh"3|u ?z  
class holder < 1 > /PTRe5-7  
  { T9Juq6|  
public : $S?gQN.e  
template < typename T > <Oh i+a%6  
  struct result_1 Is }kCf  
  { >&S}u\/  
  typedef T & result; <YU4RZ  
} ; sr&W+4T  
template < typename T1, typename T2 > z rSPa\M  
  struct result_2 I%a-5f$0  
  { fDqT7}L  
  typedef T1 & result; x:!s+q` s  
} ; bl^Ihza  
template < typename T > v=lW5%r,'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !1=OaOT  
  { !f52JQyh  
  return (T & )r; $'Mf$h  
} ;2 &"  
template < typename T1, typename T2 > jLVD37 P^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =%IyR  
  { 6Nn+7z<*&z  
  return (T1 & )r1; 8t*sp-cy|  
} n^ fUKi*;  
} ; N=2T~M 1  
`}=R  
template <> -2J37   
class holder < 2 > FV "pJ  
  { 4FRi=d;mP  
public : c6 mS  
template < typename T > -X$EE$:  
  struct result_1 wxh\CBxG  
  { QtKcv7:4  
  typedef T & result; x$BNFb%I1  
} ; jUA~}DVD  
template < typename T1, typename T2 > -W('^v_*  
  struct result_2 5{V"!M+<  
  { ;j1E6  
  typedef T2 & result; `<se&IZE  
} ; )< G(C,!,.  
template < typename T > lN g){3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fuUtM_11  
  { 3_XLx{["'  
  return (T & )r; bT2G G  
} ZuGd{p$  
template < typename T1, typename T2 >  MYy58N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s~ 8 g  
  { 2Wluc37  
  return (T2 & )r2; Vl5>o$G|<.  
} 70R6:  
} ; =+j3E<w  
;HXk'xN  
C-c'"FHq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 P1LOj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {j>a_]dTVX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BM /FOY;  
8Zsaq1S  
return l(i, j) = r(i, j); [//i "Nm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VrZfjpV  
^*.$@M  
  return ( int & )i; 23^>#b7st  
  return ( int & )j; U; oXX  
最后执行i = j; "E2 0Y"[h  
可见,参数被正确的选择了。 Q+ V<&  
u)r/#fUZ  
4joE"H6  
xNOKa*  
. i4aM;Qy  
八. 中期总结 zT,@PIC(  
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: IXa~,a H71  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xE<H@@w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "PI;/(kR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o( zez  
*FC8=U2\X  
hTn"/|_SW  
jerU[3  
Ie^Ed`  
> U?\WgE$  
九. 简化 )9yQ C  
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。 6J,h}S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a pa&'%7  
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: :Pdh##k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <7J3tn B  
  +-*/&|^等 2w7$"N  
2. 返回引用。 3O$l;|SX  
  =,各种复合赋值等 `Uz.9_6  
3. 返回固定类型。 ~3:hed7:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EZB0qZIp  
4. 原样返回。 L!Y|`P#Yr  
  operator, Ln,<|,fZN  
5. 返回解引用的类型。 X^eyrqv  
  operator*(单目) Ljz)%y[s  
6. 返回地址。 2v ~8fr4  
  operator&(单目) !FP ]  
7. 下表访问返回类型。 (v/L   
  operator[] ,Lp"Ia  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }VJ>}i*  
  operator<<和operator>> 5 [~HL_u;,  
(]'wQ4iQ  
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。 tB>!1}v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sX~E ~$_g  
QZvQ8  
template < typename Left > {k.:DH)  
struct value_return ^\gb|LEnK  
  { Cu#n5SF*  
template < typename T > ?{TWsuP7  
  struct result_1 \2y/:  
  { I(~([F2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *bFWNJ}`q  
} ; ;F @Sz/  
*x2!N$b  
template < typename T1, typename T2 > fs#9~b3  
  struct result_2 :.g/=Q(T~  
  { 8`+=~S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o4FHR+u<M  
} ; y+iRZ%V^  
} ; 75Z|meG~  
AJi+JO-  
np^&cY]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b_ ZvI\H  
a.%ps:  
下面我们来剥离functor中的operator() 6NV592  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P I"KY@>H  
ZUHW*U.  
return l(t) op r(t) @~hy'6/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k)>H=?mI  
return op l(t) Ql5bjlQdO  
return op l(t1, t2) o i'iZX  
return l(t) op 1r> ]XhRFZ  
return l(t1, t2) op ~fkcal1@  
return l(t)[r(t)] q#AEu xI1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M(+Pd_c6  
8+w*,Ry`  
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: ]}/Rl}_  
单目: return f(l(t), r(t)); ,HDhP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ASy?^Jrs5  
双目: return f(l(t)); 7(o`>7x*  
return f(l(t1, t2)); D@uVb4uK  
下面就是f的实现,以operator/为例 o$L%t@   
|E6_TZ#=  
struct meta_divide e: Sd#H!  
  { JR `$t~0t  
template < typename T1, typename T2 > dnD@BQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >|%3j,<U  
  { [6l0|Y  
  return t1 / t2; F;#$Q  
} Y }VJ4!%U  
} ; }'wZ)N@  
r*b+kSh  
这个工作可以让宏来做: 9RlJf=Z#H  
PR|z -T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xT&~{,9  
template < typename T1, typename T2 > \ .\$A7DD+A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b(N\R_IQ~  
以后可以直接用 Wx-0Ip'9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !~C%0{9+u@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Nxt:U{`T'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _}p [(sTV  
Y({ R\W|  
k#pO+[ x  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Mu/(Xp62  
:u9'ZHkZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L3\#ufytb  
class unary_op : public Rettype ZbT$f^o}M]  
  { *yT>  
    Left l; h'em?fN(  
public : ')q4d0B`"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ci-Ze j  
J(}PvkA  
template < typename T > c?CfM>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P x Q]$w  
      { !a UYidd  
      return FuncType::execute(l(t)); O'98OH+u  
    } pdJ]V`m  
K!\v ?WbF  
    template < typename T1, typename T2 > (]cL5o9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =_BHpgL  
      { Y)/|C7~W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %bTuE' `b  
    } qZF&^pCF}  
} ; b%MZfaU  
6HBDs:   
TO G4=y-N  
同样还可以申明一个binary_op ,*W~M&n"m  
,&@GxiU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?l%4 P5  
class binary_op : public Rettype 4F.,Y3  
  { P `@Rt  
    Left l; ]:LlOv$  
Right r; A{;"e^a-^l  
public : z<9C-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *;}xg{@  
D*2*FDGI  
template < typename T > yq|yGf(4&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V5$ Gb6?K  
      { P^"RH&ZQJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '|=Pw  
    } ?WXftzdf6u  
S|| W  
    template < typename T1, typename T2 > EGgw#JAi#t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '6vo#D9M  
      { ^k7I+A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @4UX~=:686  
    } A^FkU  
} ; hNh!H<}|m8  
D+:s{IcL<  
nuWQ3w p[e  
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 \h3HaNC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wi+Q lf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y}oA!<#3  
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。 g]Y%c73  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k%gj  
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。。。 Mm*V;ADF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c&wg`1{Hal  
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) 4GI3|{  
下面是修改过的unary_op F% a&|X  
D"aK;_W@h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -){6ynqv  
class unary_op {.kIC@^O  
  { }Fu1Y@M%  
Left l; Kd 1=mC  
  3'x>$5 W  
public : v@Eb[7Kq/1  
6M&ajl`o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aHu0z:  
%XN;S29d5W  
template < typename T > -h7ssf'u[  
  struct result_1 ]QR]#[Tn'  
  { b#N P*L&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vdn)+fZ;   
} ; hd'fWFW N  
*~ IHVU  
template < typename T1, typename T2 > 9;%$  
  struct result_2 Drtg7v{@\  
  { OKm,iIp]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?bM%#x{e  
} ; Uf+y$n-  
TYD( 6N  
template < typename T1, typename T2 > bC+Z R{M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #!z-)[S.+  
  { e0 y.J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Hy :x.'i  
} $+J39%Y!^  
FVl, ttW  
template < typename T > p@~Y[a =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7.VP7;jys  
  { ]tu OWR  
  return OpClass::execute(lt(t)); M887 Q'HSi  
} \y?*} L  
Q8Ek}O\MC  
} ; 5@1h^w v  
*JX$5bZsI  
MOB4t|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6_" n  
好啦,现在才真正完美了。 PTe$dPB  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6R^F^<<  
Eh;Ia6}  
template < typename Right > p*jU)@a0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xib}E[-l#  
  { yn ofDGAf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6{i0i9Tb  
} u,iiS4'Ze  
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。 "JmbYb#Z  
yxx_%9X  
4w%hvJ  
z)KoK`\mE"  
h(nE)j  
十. bind s[{8:Px  
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。 XOqHzft h6  
先来分析一下一段例子  dEXhn  
A4l"^dZc  
gmu.8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b/*QV0(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q*R~gEi#yk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i/ o  
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。 `2U,#nZ 4  
我们来写个简单的。 |mG;?>c)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2&'uO'K  
对于函数对象类的版本: jo"+_)]  
jN{k }  
template < typename Func > yg}L,JJU<  
struct functor_trait _3wJ;cn.  
  { qDswFs(  
typedef typename Func::result_type result_type; M6cybEk`  
} ; jS3@Z?x?*  
对于无参数函数的版本: o/ \o -kC}  
6flO;d/v  
template < typename Ret > B YB9M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ap\]v2G  
  { 3@eI? (N  
typedef Ret result_type; ~7}no}7  
} ; sR PQr ?  
对于单参数函数的版本: %O%;\t  
n3J,`1*ct  
template < typename Ret, typename V1 > lbIW1z%:sy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N0lFx?4  
  { `,pBOh|'  
typedef Ret result_type; fU.hb%m)Q\  
} ; .6n|hYe  
对于双参数函数的版本: 5r8 [ "  
G2[2y-Rv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >@4Ds"Ye"O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2\$<&]q  
  { n$j B"1  
typedef Ret result_type; >Gg[J=7`  
} ; aAoAjVNkK  
等等。。。 ;/m>c{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y uZ  
S WsD]rn  
template < typename Func > gDfM}2]/  
struct func_return ,9=P=JH  
  { p(4Ek"  
template < typename T > G@ybx[_[@  
  struct result_1 +A,cdi9z  
  { b2F1^]p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %E, -dw  
} ; 79Q,XRWh|  
3s:)CXO  
template < typename T1, typename T2 > k]& I(VQ"  
  struct result_2 Obc,    
  { N]c:8dOj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /%?bO-  
} ; >)+U^V  
} ; uTbMp~cYB  
(o6 u ^#6  
k3OnvnJb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >>J!|  
OB,T>o@  
template < typename Func, typename aPicker > N9)ERW2`*  
class binder_1 /$vX1T  
  { QBoX3w=  
Func fn; @J@bD+Q+0  
aPicker pk; K1<l/ s  
public : N/^[c+J  
l%2B4d9"v  
template < typename T > 1 d.>?^uE  
  struct result_1 |@-y+vbA*  
  { Dhg/>@tw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Eh_[8:dK  
} ; nzYFa J+  
b[;3y/X  
template < typename T1, typename T2 > dj0D u^ v4  
  struct result_2 t.O4-+$ig  
  { r:^`005  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @qJv  
} ; )^^}!U#|e  
iN`L*h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ER$~kFE2yP  
kS7T'[d  
template < typename T > Y50$ 2%kM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VxAR,a1+n  
  { v:j4#pEWD  
  return fn(pk(t)); P|)SXR  
} C$B?|oUJc  
template < typename T1, typename T2 > ;#"`]khd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tQ?}x#J  
  { e''Wm.>g(+  
  return fn(pk(t1, t2)); ':]w  
} z!j`Qoh?V9  
} ; ]zK} X!  
s*}d`"YvH  
?at~il$z'  
一目了然不是么? PsD]gN5"  
最后实现bind sAc)X!}  
Un[#zh<4  
&jPsdv h  
template < typename Func, typename aPicker > gzdgnF2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8|Y^z_C  
  { ~yf5$~Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {gi"ktgk  
} 1Kebl  
veE8 N~0N.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7,LT4wYH  
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。 Z#W`0G>'  
L,X6L @Q  
十一. phoenix 9k"nx ,"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +~/zCJ;F  
\J\1i=a-=  
for_each(v.begin(), v.end(), CblL1q8  
( f%auz4CZz  
do_ m :^,qC  
[ Ox43(S0~  
  cout << _1 <<   " , " )5V1H WjU  
] ;j_#,Da9<  
.while_( -- _1), %F/tbXy{  
cout << var( " \n " ) 'Ph;:EMj  
) )I}G:bBa  
); KoXXNJax  
J<zg 'Jk^  
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: 4Y/!V[  
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 uc"u@ _M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q{JD]A:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZyWC_r!  
O 1X !  
ZmHl~MR@  
template < typename Cond, typename Actor > {S&&X&A`v  
class do_while *AN#D?X_  
  { |m EJJg`"7  
Cond cd; %yrP: fg/  
Actor act; g%[Ruugu  
public : IH0^*f  
template < typename T > 9VY_gi=vL  
  struct result_1 ohyUvxvj  
  { t[ MRyi)LF  
  typedef int result_type; bU,& |K/  
} ; BPOWo8TqD^  
&]c9}Ic  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dCyQCA[  
wb9zJAsc  
template < typename T > }w@nZG ^&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y\x Xo?  
  { tE>:kx0*3  
  do J8D-a!  
    { QBo^{],  
  act(t); tr}$82Po  
  } wLbns qa  
  while (cd(t)); NV;tsuA|  
  return   0 ; \^:f4ZT  
} Te13Af~  
} ; VEZ/-s/  
0\o'd\  
?k?Hp:8?=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s`2o\]  
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。 zc(7p;w#p  
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。 ZqGq%8\.s  
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。 S9BJjo  
下面就是产生这个functor的类: n(+:l'#HJ  
pVY.&XBZ$  
5VcYdu3  
template < typename Actor > #,;k>2j0  
class do_while_actor /4 f;Niem  
  { x/<. ?[A  
Actor act; C!P6Z10+j  
public : 5-QXvw(TH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~!OjdE!u  
U#P#YpD;==  
template < typename Cond > y%y#Pb |  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ij),DbWd  
} ; G#*;3X$  
6bn-NY:i  
b +_E)4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }1P  
最后,是那个do_ J5"*OH:f  
*$1)&2i  
5%$#3LT|  
class do_while_invoker 3WY W])  
  { V+q RDQ  
public : >4E,_`3N  
template < typename Actor > z,EOyi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !]nCeo  
  { }R x%&29&  
  return do_while_actor < Actor > (act); {%Y7]*D  
} V_QVLW  
} do_; k|D!0^HE[  
.,,73"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .wSAysiQ|P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v> 5F[0gE  
最后来说说怎么处理break和continue G Xl?Zg  
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。 [`lAc 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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