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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #<o=W#[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ojG;[@V  
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, p6AF16*f0  
i}=n6  
von<I  
S3N+ 9*i K  
  class filler A81'ca/  
  { wmDO^}>ZP  
public : ko+fJ&$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TMw6 EM  
} ; }MIg RQ9  
8Xx4W^*_  
aQHB  
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: #D ]P3  
^|UD&6 dx  
4'# ?"I  
OVUJiBp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9$s~ `z)  
4o3TW#  
77H"=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :um]a70  
.X\9vVJ  
z]HaE|j}S  
1{-yF :A  
二. 战前分析 bZlKy`Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K:q|M?_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 MRN=-|fV^  
:-tMH02c  
+[2ep"5H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k@|Go )~  
  /* --------------------------------------------- */ ESmWK;7b  
vector < int *> vp( 10 ); @bF4'M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ni?5h5-  
/* --------------------------------------------- */ C17$ qdV/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RMs+pN<5  
/* --------------------------------------------- */ Ny5$IIF e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y6RbRcJw  
  /* --------------------------------------------- */ /2>.*H_2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NnRX0]  
/* --------------------------------------------- */ ~s2la~gu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &cZl2ynPi  
a\B'Qe+  
-8Q}*Z  
!rTkH4!_  
看了之后,我们可以思考一些问题: })umg8s  
1._1, _2是什么? ]{ir^[A6  
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。 x(7Q5Uk\  
2._1 = 1是在做什么? td5! S]  
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。 Q" G;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。 Cg3 d  
Y2aN<>f  
8}K4M(  
三. 动工 LV@tt&|N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -T2w?|  
vLIaTr gz  
ZVz`g]  
_c>8y  
template < typename T > 4SJb\R)XK  
class assignment I~Q G  
  { 9@>Q7AUCQ  
T value; nLY(%):(P  
public : & ^;3S*p  
assignment( const T & v) : value(v) {} o[%\W  
template < typename T2 > ]([^(&2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c0Yc~&RF  
} ; \: Q)X$6  
-"6Z@8=  
ttA'RJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &AnWMFo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p^)w$UL}}  
LRqlK\  
j8W<iy  
0M!GoqaA  
  class holder m,)o&ix1  
  { uxlrJ1~M  
public : v}TFM  
template < typename T >  {gb` %J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %5!K?,z%  
  { ]OV}yD2p  
  return assignment < T > (t); R$bDj >8  
} SBg|V  
} ; 20/P:;  
<>H^:iqn  
4 q\&Mb3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Y=D\  
[ d`m)MW-  
  static holder _1; -I[KIeF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oQ}K_}{>  
nh+Hwj#(x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M9~6ry-_  
而不用手动写一个函数对象。 1s.>_  
;tC$O~X  
JHa\"h  
:,V&P_  
四. 问题分析 F *1w8+  
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。 |t~*!0>3  
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。 fR]KXfZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ART0o7B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BS3{TGn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m(`O>zS  
6+4SMf3  
五. 问题1:一致性 <c$rfjM+JU  
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?| iKu4s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L_q3m-x0h  
WAf"|  
struct holder uH)?`I\zrd  
  { .'NTy R  
  // g3f; JB   
  template < typename T > QUDpAW  
T &   operator ()( const T & r) const NAOCQDk{  
  { MlR ]+]  
  return (T & )r; -vv_6Z L[  
} 0:JNkXZ:  
} ; OZEbs 7  
intl?&wC  
这样的话assignment也必须相应改动: $b)t`r+  
iK!FVKi}  
template < typename Left, typename Right > n`V?n  
class assignment D!z'Y,.  
  { 5+UNLvsZ  
Left l; mpQu:i|W  
Right r; =1y~Qlu  
public : dDa&:L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0U8'dYf  
template < typename T2 > v#?;PyeF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  dZX;k0  
} ; 'Y/kF1,*  
fZcA{$Vc]N  
同时,holder的operator=也需要改动: }WhRJr`a  
wVs"+4l<  
template < typename T > B$qTH5)W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5?[hr5E.E  
  { Q%524%f$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q]U!n  
} }X. Fm'`  
@^/aS;B$>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^7yaM B!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E u<f  
- ,?LS w  
return l(rhs) = r; nu Vux5:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %y7ZcH'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K0D|p$v  
qWf[X'  
template < typename Tp > USaa#s4'  
class constant_t 2A:&Cqo  
  { WNt':w^_  
  const Tp t; j{D tjV8  
public : m&s>Sn+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )+ 'r-AF*  
template < typename T > 7 IJn9b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +d7 Arg!m  
  { u%lUi2P2E  
  return t; kP'm$+1or  
} UD.ZnE{"  
} ; efE=5%O  
!a25cm5ys  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \XwC|[%P  
下面就可以修改holder的operator=了 I;n <) >  
5{#s<%b.  
template < typename T > =iH9=}aBFC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Mdh]qKw  
  { +v$W$s&b-h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0+u >"7T  
} 3V7WIj<  
R+_!FnOJ  
同时也要修改assignment的operator() pjl>ZoOM  
e7bMK<:r  
template < typename T2 > *Mb'y d/|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v+}${h9  
现在代码看起来就很一致了。 :LlZ#V2  
9C=*>I27?  
六. 问题2:链式操作 IZ\fvYp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *}T|T%L4)  
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。 8_ o~0lb  
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。 |5ge4,}0  
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。 3rd8mh&l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W;l0GxOxQ  
Ke=+D'=  
template < typename T > 6kMkFZ}+  
struct result_1 Ji:<eRx)  
  { zG8g}FrzG;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NqGSoOjIO2  
} ; 8!HB$vdw7  
~<~ ~C#R  
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: 74N3wi5B  
z&Aya*0v`  
template < typename T > TI\xCIH  
struct   ref n>7aZ1Qa  
  { H?!DcUg CC  
typedef T & reference; wOCAGEg  
} ; gFrNk Uqp  
template < typename T > 0TSB<,9a[  
struct   ref < T &> #ti%hm  
  { !dU$1:7  
typedef T & reference; t%J1(H  
} ; Iqn (NOq^[  
7!h> < sx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IF-y/]  
TI t\  
template < typename T > HTz`$9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1Lk(G9CoY  
  { ez.a  
  return l(t) = r(t); 0FY-e~xr  
} &%GAPs%  
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。 iK+Vla`}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A_WaRYG  
F3]VSI6^E,  
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 Lq1?Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MB $aN':  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <VQ)}HW;k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1r_V$o$  
最后的布局是: -%gEND-AP  
                Add eO(U):C2  
              /   \ f$n5$hJlQ  
            Divide   5 Pqw<nyC.  
            /   \ ^6R(K'E}  
          _1     3 Ir5|H|b<  
似乎一切都解决了?不。 Jj\lF*B  
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。 awvP;F?q|  
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。 $COjC!M  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \v5;t9uBZ  
c#"t.j<E}  
template < typename Right > E`V\/`5D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;,e16^\' &  
Right & rt) const B /w&Lo  
  { "tl$JbRTY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t*-c X  
} bk;uKV+<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RPte[tq  
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。 ;gSRpTS:  
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。  y1T(R#  
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>;@(:e^/  
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。 vp.?$(L^@/  
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? ah_ >:x  
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: 5%e+@X;j  
-W<1BJE  
template < class Action > Gyy4zK  
class picker : public Action EwU)(UK  
  { g}W|q"l?i  
public : ;b~\ [  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EG|dN(qh  
  // all the operator overloaded '6WS<@%}  
} ; QIevps*  
c.b| RM0;  
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。 **kix  
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: YURMXbj  
,7c Rd}1Y  
template < typename Right > ,Kl?-W@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X-kOp9/.  
  { +egwZ$5I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n*A1x8tn  
} Rz|@BxB>n  
gGUKB2)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g#^MO]pY  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Iz#4!E|<  
.(.<  
template < typename T >   struct picker_maker !|i #g$  
  { qy)~OBY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +kQ=2dva  
} ; Z+J4 q9^$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \`xlD&F@U  
  { -f mJkI  
typedef picker < T > result; 7>BfHb  
} ; RR ^7/-  
DyiJ4m}kh  
下面总的结构就有了: i!e8-gVMP&  
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。 vr'cR2  
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。 dzPewOre*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K)~aH  
至此链式操作完美实现。  w:QO@  
i2  c|_B  
^Y%_{   
七. 问题3 ,!^5w,P:   
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。 |g)>6+?]W  
F]?] |nZZ  
template < typename T1, typename T2 >  =g M@[2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3N|z^6`#  
  { Wu'qpJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7 [1|(6$  
} iW>^'W#  
%kV7 <:y  
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: ,>S7c  
cPNc$^Y  
template < typename T1, typename T2 > 4d4+%5GE  
struct result_2 nWY^?e'S  
  { M?%x= q\<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9g5h~ Ma  
} ; ? \,^>4x?  
usD@4!PoA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -Z$u[L [c  
这个差事就留给了holder自己。 lYJSg70P  
    oq+w2yR  
Wu/#}Bw#  
template < int Order > !p/?IW+  
class holder; ?`rAO#1  
template <> VDbbA\  
class holder < 1 > `>)Ge](oN  
  { R=LiB+p  
public : ChG7>4:\  
template < typename T > -HQbvXAS  
  struct result_1 {D Q%fneN4  
  { s{yw1:  
  typedef T & result; %}VH5s9\  
} ; 3S7"P$q  
template < typename T1, typename T2 > !LwHKCj  
  struct result_2 ~Q]5g7k=&  
  { ~<n.5q%Z  
  typedef T1 & result; )B0%"0?`8  
} ; 0O>ClE~P  
template < typename T > R8Vf6]s_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q'jw=w!|g  
  { n@p@ @  
  return (T & )r; ={zTQ+7S`  
} > ]^'h  
template < typename T1, typename T2 > uI/ wR!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qrlC U4  
  { 9DNp  
  return (T1 & )r1; tj[E!  
} &~Hed_  
} ; !EhKg)y=  
3wq<@dRv4  
template <> -m%`Di!E  
class holder < 2 > d9M[]{  
  { c:Nm!+5_(  
public : 8$ u"92  
template < typename T > h7UNmwj  
  struct result_1 ~EPVu  
  { x~!|F5JbM  
  typedef T & result; " L`)^  
} ; &b tI#  
template < typename T1, typename T2 > "U-jZ5o"  
  struct result_2 ~! -JN}H m  
  { ~ $g:  
  typedef T2 & result; BA]$Fi.Mw  
} ; ,dCEy+  
template < typename T > JUpV(p"-r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S*V}1</L  
  { Xi98:0<=  
  return (T & )r; 0yI1r7yNB+  
} hcj}6NXc  
template < typename T1, typename T2 > tO3R&"{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )_=2lu3%{  
  { ~(QfVpRnV=  
  return (T2 & )r2; VE|l;aXi  
} _V-KyK  
} ; W-n4w Ij"  
fx{8ERo  
k~"E h]38  
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> >。 $ItjVc@U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 73D< wMgZF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ic0Y  
gVOAB-nw  
return l(i, j) = r(i, j); 0<-E)\:[g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F+V!p4G  
L>h8>JvQ  
  return ( int & )i; 0- )K_JV  
  return ( int & )j; Gs,:$Im  
最后执行i = j; -V|"T+U  
可见,参数被正确的选择了。 %'=*utOxy  
zXn-E  
 S=(O6+U  
l[38cF  
,|({[ 9jA  
八. 中期总结 kO}&Oi,?  
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: xV)[C )6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bx8](cT_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4VwF \  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &vp KBR ^  
\g39>;iR  
'p&,'+x  
qUkM No3  
VI&x1C  
FvxM  
九. 简化 _s=H|#l  
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。 lD/9:@q\V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J +u}uN@  
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: v _MQ]X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l<`>  
  +-*/&|^等 (90/,@6 6l  
2. 返回引用。 _fHml   
  =,各种复合赋值等 lT^su'+bk  
3. 返回固定类型。 y2G Us&09  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vjuFVJwL  
4. 原样返回。 50^ux:Uv+N  
  operator,  p+h$]CH  
5. 返回解引用的类型。 D(AH3`*|#  
  operator*(单目) 6}"c4 ^k6  
6. 返回地址。 dI{DiPho  
  operator&(单目) ~|V^IJZ22  
7. 下表访问返回类型。 faDSyBLo  
  operator[] L (Y1ey9x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ai{>rO3 }I  
  operator<<和operator>> l#'V SFm&  
to'7o8Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +3)r szb72  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'r?ULft1  
~zqb{o^pT  
template < typename Left > /,Xl8<~#  
struct value_return Hc)z:x;Sj  
  { {{?g%mQ6  
template < typename T > HC%Hbc~S_Q  
  struct result_1 6p9fq3~7Y  
  { HEF e?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g'(bk@<BP  
} ; fE-R(9K  
k6(7G@@}  
template < typename T1, typename T2 > E(jZ Do  
  struct result_2 ZEP?~zV\A  
  { +1ICX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <+roY"  
} ; ->sxz/L  
} ; ~dYCY_a  
$C4~v  
I\~[GsDY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s^wm2/Yw  
cm< #zu3~S  
下面我们来剥离functor中的operator() utlr|m Xc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 53HA6:Q[  
[FO4x`  
return l(t) op r(t) )6OD@<r{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?[ xgt )  
return op l(t) Hr|f(9xA  
return op l(t1, t2) <^5!]8*O  
return l(t) op 2{-29bq  
return l(t1, t2) op bdg6B7%Q  
return l(t)[r(t)] `H+"7SO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yqT!A  
j / 5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: tn]nl!_@  
单目: return f(l(t), r(t)); U'fP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {q-&!l|  
双目: return f(l(t)); ar 3L|MN  
return f(l(t1, t2)); 3gA%Q`"  
下面就是f的实现,以operator/为例 2c `m=  
wPlM= .Hq?  
struct meta_divide jm}CrqU  
  { z 6:Wh  
template < typename T1, typename T2 > 0HzqU31%l@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AkhG~L  
  { 77P\:xc  
  return t1 / t2; <J/ =$u/  
} o?`FjZ6;x  
} ; J]F&4 O  
m{\ & k  
这个工作可以让宏来做: uzYB`H<  
VmS_(bM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x/*lNG/  
template < typename T1, typename T2 > \ "H-s_Y#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dljE.peL  
以后可以直接用 c4Ebre-Oa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <DF3!r  
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 qE[S>/R"  
(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。。。) 3JnpI,By  
|cvU2JI@  
WyN ;lId  
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 B `(jTL  
>Bt82ibN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rs%`6et}\  
class unary_op : public Rettype 1[FN: hm  
  { 5^B79A"}  
    Left l; nV' 1 $L#  
public : V=O52?8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zF1!a  
Abc{<4 z0?  
template < typename T > [9m3@Yd'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G@]3EP  
      { Hfcpqa  
      return FuncType::execute(l(t)); Jj4 HJ9  
    } I2Xd"RHN  
@\K[WqF$$q  
    template < typename T1, typename T2 > vsY?q8+P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WtT;y|W  
      { 8=8 hbdy;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lx)^wAO4  
    } Q:}]-lJg  
} ; MpV<E0CmE  
/bo}I-<2  
Z)?$ZI@  
同样还可以申明一个binary_op <kh.fu@.Q  
-F5B Jk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Vd$FDki  
class binary_op : public Rettype X1j8tg  
  { iT]t`7R  
    Left l; P}R:o   
Right r; -ng1RA>  
public : mRk)5{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +QChD*  
i8]EIXbMX  
template < typename T > gabfb#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8z=# 0+0  
      { _$~>O7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7J'%;sH  
    } 0At0`Q#  
@8d 3  
    template < typename T1, typename T2 > m1$tf ^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I^NDJdxd  
      { vFPY|Vzh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?Ga8.0Z~KT  
    } 9*q wXU_aV  
} ; c=m'I>A  
PR:k--)D  
bo0U  
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 Pv -4psdw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .-gJS-.c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D,#UJPyg  
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。 H$![]Ujq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,i>`Urd  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Bf{u:TCK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 = Xgo}g1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "Q?+T:D8|  
下面是修改过的unary_op HDe\Oty_  
CPz<iU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?ZF):}r vZ  
class unary_op 8$(I! ;  
  { Qqm?%7A1  
Left l; C}huU  
  sf*4|P}  
public : LrU8!r`a  
; !n>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T{dQ4 c  
Dqy`7?Kn  
template < typename T > (0-Ol9[  
  struct result_1 \}Q=q$)  
  { #2tmi1 ya  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YWZ;@,W  
} ; @G5T8qwN  
VjQ&A#   
template < typename T1, typename T2 > H0l1=y  
  struct result_2 gV_v5sk  
  { q*I*B1p[m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uwwR$ (\7  
} ; @16GF!.  
+nYFLe  
template < typename T1, typename T2 > d$!Q6ux;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g=Xf&}&=x  
  { ~\":o:qyc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DDE-$)lf>  
} %>+uEjbT  
X[BP0:`t  
template < typename T > kR=sr/{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :So<N}&  
  { -FZC|[is  
  return OpClass::execute(lt(t)); fi?4!h  
} DbGS]k<$  
O8]e(i  
} ; yD+4YD  
C`5'5/-.  
yl[I'fX66  
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 Ss[[V(-  
好啦,现在才真正完美了。 ,i:?c  
现在在picker里面就可以这么添加了: !XPjRdq  
4BCPh:  
template < typename Right > aOD h5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pz%s_g'  
  { Af3|l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3$?6rMl@y  
} #U:|- a.>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !M^O\C)  
Tmzbh 9  
IuwE&#  
5(>=};r+  
4'QX1p  
十. bind -^_2{i  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /7}pReUj  
先来分析一下一段例子 "i0>>@NR'  
CsZ~LQ=DB  
sN41Bz$q.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y4-kuMYR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Iz0$T.T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8(1*,CJQg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /U;j-m&   
我们来写个简单的。 ]az(w&vqg2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: { 4J.  
对于函数对象类的版本: U1 _"D+XB  
T^v763%  
template < typename Func > .a4,Lr#q.  
struct functor_trait o[Ffa# sE  
  { 56;u 7  
typedef typename Func::result_type result_type; Oe5rRQ$O  
} ; $d<NN2  
对于无参数函数的版本: >@vu;j\*E5  
h/EIFve  
template < typename Ret > EGXvz)y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Sn nfU  
  { 8~Cmn%  
typedef Ret result_type; u)@:V)z  
} ; $qD\ku;'  
对于单参数函数的版本: PUR,r%K`  
63l3WvoK  
template < typename Ret, typename V1 > NLy4Z:&{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X4%uY  
  { t^01@ejM+  
typedef Ret result_type; 3](hMk,}  
} ; /.]u%;%r[  
对于双参数函数的版本:  2%@tnk|@  
ajSB3}PN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T}fo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &gCGc?/R#  
  { y3~`qq  
typedef Ret result_type; _dKMBcl)E  
} ; 8T1`9ITl:  
等等。。。 &%2^B[{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lHM+<Z  
p/Pus;*s  
template < typename Func > aC1z.?!U  
struct func_return r#zcl)rbU  
  { wAHuPQ&_Q  
template < typename T > JSL&` `  
  struct result_1 }#ink4dK:  
  { t3)6R(JC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lOm01&^"E  
} ; H_&to3b(  
MG?,,8sO  
template < typename T1, typename T2 > m)A:w.o  
  struct result_2 ;@Zuet  
  { <$s6?6P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5]&sXs  
} ; }O\IF}X  
} ; i:s=  
gX" -3w  
u+8"W[ZULq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pS$9mzY  
,C,nNaW  
template < typename Func, typename aPicker > k[f2`o=  
class binder_1 f&<+45JI  
  { R+HX'W  
Func fn; }H ~-oYMu  
aPicker pk; j|KDgI<0  
public : -,y p?<  
]Thke 4  
template < typename T > t4oD> =,92  
  struct result_1 rl}<&aPH  
  { KKC%!Xy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F!z ^0+H(  
} ; 6Z|h>H5 a  
3dN`Q:1R9  
template < typename T1, typename T2 > p7QZn.,=u  
  struct result_2 /?;'y,(Q  
  { |%|03}Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |OeWM  
} ; [q|W*[B:@  
v~ SM"ky#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s4fO4.bnm  
RJD{l+  
template < typename T > S%- kN;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 35l%iaj]G5  
  { /ZyMD(_J  
  return fn(pk(t)); ,IB\1#  
} DQGrXMpV0  
template < typename T1, typename T2 > V/#Ra  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '8]p]#l  
  { a,w|r#x]  
  return fn(pk(t1, t2)); ;`oK5  
} fg LY{  
} ; M P8Sd1_=  
Hs)Cf)8u  
e,|gr"$/  
一目了然不是么? /3M8 ;>@u  
最后实现bind 5n?P}kca)  
4x6n,:;  
*QQeK# $s  
template < typename Func, typename aPicker > /0}Z>i K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uXc;!*  
  { *47/BLys<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GQYR`;>  
} h^g0|p5  
j&X&&=   
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^=eC1 bQA  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u)<]Pb})r  
D% jGK  
十一. phoenix G4'Ia$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *;@wPT  
a,Pw2Gcid  
for_each(v.begin(), v.end(), H$Kc~#=  
( oMN<jAU.  
do_ v#x`c_  
[ m\qeYI6,Z  
  cout << _1 <<   " , " Gko"iO#  
] MsXw 8D  
.while_( -- _1), nYSe0w  
cout << var( " \n " ) :.5l  
) ) (YNNu  
); l7g'z'G  
~vA{I%z5~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !S=YM<Ad  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %rrA]\C'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HF0G=U}i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JaUzu3*=  
'^TeV=  
:EOai%i  
template < typename Cond, typename Actor > Jw _>I  
class do_while 'Ou C[$Z  
  { .=;IdLO,Bf  
Cond cd; %>$<s<y  
Actor act; ?JZ$M  
public : >eA@s}_8  
template < typename T > Wh i#Ii~  
  struct result_1 %[|^7  
  { &:l-;7d  
  typedef int result_type; `rVru= zoy  
} ; d/R!x{$-f  
I(^0/]'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d1/WUKmbZ  
by<@\n2B:U  
template < typename T > ir<e^a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %g@?.YxjT  
  { 7 0?iZIK _  
  do &Pb:P?I  
    { To(I<W|{  
  act(t); :\|A.# U  
  } GqHW.s5  
  while (cd(t)); 5hmfdj6  
  return   0 ; \'Ae,q|w  
} *,JE[M  
} ; o#p%IGG`  
V~/G,3:0y%  
VaD+:b4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _CHzwNU  
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。 AtJ{d^  
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。 u79- B-YW^  
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。 f(pq`v^-n  
下面就是产生这个functor的类: _e@8E6#ce  
fz^j3'!\  
$Wj= V  
template < typename Actor > }T4|Kyu?  
class do_while_actor }PJsPIa3j  
  { l\W|a'i  
Actor act; RKP, w %  
public : jae9!W i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /-p!|T}w  
K#+?oFo:  
template < typename Cond > {|u"I@M*O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jM\{*!7b  
} ; &1Ndi<Y^  
_94 W@dW  
??"_o3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YHEn{z7  
最后,是那个do_ i#V(oSx  
tq59w  
sA,bR|  
class do_while_invoker bvtpqI QZ  
  { _H]^7`;  
public : ]"_c-=  
template < typename Actor > }AS/^E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5z_d$.CIc  
  { L"&T3i  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z8 v8@Y  
} _P.I+!w:x  
} do_; %C_tBNE <  
LH4A!a]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :$"{-n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y_CVDKdcY  
最后来说说怎么处理break和continue V^,gpTyv*  
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。 X8*g#lO?  
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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