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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^&Wa? m.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iTIYq0u|#R  
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, s>c0K@ADO  
3*!w c.=  
]@A}v\wa  
f S-PM3  
  class filler iM(Q-%HP_  
  { TAp8x  
public : ]mT2a8`c.r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \ _l4li  
} ; Ze"m;T  
fF]w[lLDv  
/ lDei}  
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: Z )'gj  
ne9- c>>  
G;Py%8  
~>B`T%=H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r}i}4K[1  
45.Vr[FS.  
0I['UL^!F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X<mlaXwrA  
k<}3_   
!yo@i_1D  
.)Zs:5 0l  
二. 战前分析 Ci_Qra 6  
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。 E(g$f.9  
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 FL E3LH  
L6Io u  
$(+#$F<eo+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V[2}  
  /* --------------------------------------------- */ 4=qZ Z>[t  
vector < int *> vp( 10 ); /X;/}fk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ld?'X=eQ  
/* --------------------------------------------- */ yZQcxg%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o1Nfn'!3/>  
/* --------------------------------------------- */ LDh,!5G-M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Yan}H}Oq  
  /* --------------------------------------------- */ 9Yd"Y-   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `lA_knS  
/* --------------------------------------------- */ ?Sr7c|a2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @UQ421Z`  
]\m >N]P]  
qPoN 8>.  
W5,&*mo  
看了之后,我们可以思考一些问题: qNi`OVh&  
1._1, _2是什么? MFQyB+Z  
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。 IxaF *4JG  
2._1 = 1是在做什么? u~7fK  
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。 Z -fiJ75  
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。 (\UpJlW  
Y49&EQ  
N;gY5;0m  
三. 动工 aM+Am,n`@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B *%ey?  
)kDB*(?  
nrg$V>pD  
"p]!="\  
template < typename T > 7~Z(dTdSG  
class assignment 89Ir}bCr  
  { :!ablO~  
T value; WG*),P?  
public : L%jIU<?Z7  
assignment( const T & v) : value(v) {} hBi/lHu'  
template < typename T2 > a:Nf +t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |]5`T9K@b#  
} ; `BVXF#sb  
54].p7  
$plqk^P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -&l%CR,U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {gh<SZsE  
+kN,OK~  
AuT:snCzR  
8([ MR  
  class holder c:aW"U   
  { C8x9 Jrc  
public : -Fq`#"  
template < typename T > V*DDU]0k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?dPr HSy  
  { Fw:_O2  
  return assignment < T > (t); e07u@_'^  
} >gDeuye  
} ; WLA&K]  
3CH> !QOA  
fN/;BT  
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: n?;h-KKO:  
SlG^ H  
  static holder _1; pHXs+Ysw+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F ^Bk  @  
v: veKA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yf7|/M  
而不用手动写一个函数对象。 Mh{244|o[  
W1521:  
$01csj  
&u~Pp=kv  
四. 问题分析 1tLEKSo+  
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。 --EDr>'D5P  
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。 S+"Bq:u"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uW [yNwM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3b|=V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gu@C* .jj!  
E*h!{)z@F  
五. 问题1:一致性 N\];{pe>  
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?| AOJ[/YpM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !C h1q  
I{h KN V  
struct holder 0' oXA'L-J  
  { F]t=5 -O<  
  // KaX*) P  
  template < typename T > P aeq  
T &   operator ()( const T & r) const s/.P/g%tA>  
  { P*H0Hwn;  
  return (T & )r; S}a]Bt  
} :%Oz:YxC/  
} ; e"_kH_7sv  
JEaTDV_  
这样的话assignment也必须相应改动: d14n>  
G$2@N6  
template < typename Left, typename Right > Oxa8ue?  
class assignment .cHkh^EDY  
  { %`QgG   
Left l; T:@7EL  
Right r; k~gOL#$  
public : XK\3"`kd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CBoCT3@~  
template < typename T2 > PXqG;o*Q*?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jFJ}sX9]  
} ; <_ENC>NP  
shw"TF>?zG  
同时,holder的operator=也需要改动: H\qZu%F'  
G|[{\  
template < typename T > 9K#3JyW*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oR,6esA+6n  
  { ' ,S}X\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SZyORN  
} DIw_"$'At  
-U\'Emu4  
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。 r @m]#4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %B( rW?p&  
Uqb]&2  
return l(rhs) = r; Dk>6PBl  
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。 ".%d{z}vz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d#]hqy  
:vX%0|  
template < typename Tp > Fi67"*gE  
class constant_t ZX64kk+  
  { )UM^#<-  
  const Tp t; Mn/@?K?y  
public : 'A^q)hpax  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [61*/=gWe  
template < typename T > K, I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k@un}}0r  
  { yW (|auq  
  return t; b,YNCb]H  
} 3F@P$4!#l  
} ; Eh ";irE  
$xbW*w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k}Q<#   
下面就可以修改holder的operator=了 I8j:{*h  
kaXq.  
template < typename T > pmvd%X\f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ];4!0\M  
  { U: Wet,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YcX\t6VK  
} gK9d `5  
!{ (Bc8 hT  
同时也要修改assignment的operator() CUYA:R<)  
3V?x&qlP>  
template < typename T2 > aY#?QjL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [5& nH@og  
现在代码看起来就很一致了。 #MlpOk*G  
Y}v3J(l  
六. 问题2:链式操作 U31@++C[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <K`E*IaW  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 j7gw?,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xsn=Ji2 F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )?UoF&c/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jp_#pV*}:  
r+8D|stS  
template < typename T > j&oRj6;Ha+  
struct result_1 #}FUau$  
  { [GI~ &  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sqtz^K ROM  
} ; U]~@_j  
Tk4>Jb  
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: Lr D@QBT  
j}eb _K+I  
template < typename T > DkEv1]6JI_  
struct   ref T1 $E][@Iv  
  { ~(ke'`gJ0-  
typedef T & reference; ?nGiif  
} ; MCmb/.&wu  
template < typename T > xdm\[s  
struct   ref < T &> {]<c6*gQ  
  { \ agZ D+  
typedef T & reference; T5."3i  
} ; 1.F&gP)9  
^ls@Gr7`P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v62_VT2v  
Ze eV-  
template < typename T > 0H}tb}4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JiaR*3#  
  { #~|k EGt  
  return l(t) = r(t); P,{Q k~iu  
} PY.K_(D  
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。 kFWwz^x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {h7 vJ^  
3W%6n-*u  
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 #@$80eFq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *uhQP47B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p35=CX`T.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5'I+%66?h$  
最后的布局是: Giv,%3'  
                Add %7 bd}sJ#  
              /   \ su1lv#  
            Divide   5 p)yP_P  
            /   \ heCM+ =#~  
          _1     3 .Q,"gsY  
似乎一切都解决了?不。 \D?'.Wo%  
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。 F nA Kfh(  
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。 6M*z`B{hV  
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: q>.7VN[ vE  
d#rr7O  
template < typename Right > fd&Fn=!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q()o|V  
Right & rt) const T,pr&1]Lw  
  { /GIGE##1F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); THp_ dTD  
} Nh.+woFq4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {Ya$Q#l  
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。 Uz^N6q  
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。 {fR\yWkt?  
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。 cERIj0~  
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。 -[7+g  
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? ?ZlXh51  
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: h9H z6 >  
4d@yAr}  
template < class Action > 5qtk#FB  
class picker : public Action  j%Au0k  
  { rUb{iU;~m  
public : ;`78h?`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2!s PgIz  
  // all the operator overloaded )4 4Y`v  
} ; _YF>Y=D-  
/grTOf&  
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。 f,TW|Y'{g  
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: MeEa|.  
 TUcFx_  
template < typename Right > ^Spu/55_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F?Lt-a+  
  { 6VGY4j}:(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :2? g_  
} ?Ij(B}D  
lFBpNUnzU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2?t@<M]  
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。 ttsR`R1.k  
@sLN  
template < typename T >   struct picker_maker V!He2<  
  { 2LtDS?)@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %} `` :  
} ; '? 5-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^5sA*%T4  
  { PXMd=,}  
typedef picker < T > result; w.?4}'DK  
} ; HoGYgye=  
MYS`@%ZV#k  
下面总的结构就有了: X9m^i2tk  
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。 og}Ri!^  
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。 wXQxZuk[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YhN<vZ}U!~  
至此链式操作完美实现。 Z=a%)Ki?Ag  
S0^a)#D &  
7S a9  
七. 问题3 C t,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。 ^^N|:80  
Njc@5*rJ &  
template < typename T1, typename T2 > VHD+NY/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WywS1viD  
  { lx:$EJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *:n~j9V-  
} <L-F3Buu  
x6UXd~ L e  
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: SOOVUMj  
u<edO+  
template < typename T1, typename T2 > WO qDW~  
struct result_2 HOP*QX8C%  
  { g< j)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z =+Z96  
} ; .4+R ac  
JsJP%'^/R  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MGR:IOTa  
这个差事就留给了holder自己。 }=-0 DSLVj  
    '=_(fa,  
FiUQ2w4  
template < int Order > ~[ufL25K  
class holder; B0@ Tz39=  
template <> M=^d  
class holder < 1 > a^ %iAe  
  { pm6#azQ  
public : p) 8S]p]  
template < typename T > o$No@~%v  
  struct result_1 1h$?,  
  { 8o~ NJ 6  
  typedef T & result;  <mn[-  
} ; N p"p*O  
template < typename T1, typename T2 > I&1Lm)W&  
  struct result_2 YYe G9yR  
  { P.]h`4  
  typedef T1 & result; xi5"?*&Sb  
} ; <V&0GAZ  
template < typename T > oYqH l1cs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U^dfNi@q  
  { XY"b90  
  return (T & )r; *ub2dH4/  
} E4 X6f  
template < typename T1, typename T2 > y:;.r:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E8PDIjp  
  { %O \@rws  
  return (T1 & )r1; ^&>B,;Wu  
} 7ch9Pf  
} ; mLhM_=  
47q> q  
template <> t8^1wA@@V  
class holder < 2 > (4YLUN&1O$  
  { |+nmOi,z  
public : N"70P/  
template < typename T > F 3|^b{'zO  
  struct result_1 4aXIRu%#7  
  { _**Nlp*%  
  typedef T & result; 8 lggGt  
} ; ,2M}qs"P7G  
template < typename T1, typename T2 > 'UlVc2%{  
  struct result_2 n~^SwOt~;5  
  { )WqolB  
  typedef T2 & result; 2R/|/>T v  
} ; luoQ#1F?sl  
template < typename T > Aw#<:6-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (]]hSkE  
  { !xsfhLZK  
  return (T & )r; *vb"mB  
} ?bZH Aed  
template < typename T1, typename T2 > ?N Mk|+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0m_yW$w  
  { )3h\QE!z  
  return (T2 & )r2; {7M++J=  
} 37hdZt.,  
} ; a-NTA  
cH5i420;aO  
f[o~d`z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ',EI[ ]+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'z$N{p40m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7+HK_wNi  
bzi"7%c  
return l(i, j) = r(i, j); "Rj PTRe:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s=8H< 'l  
v) n-  
  return ( int & )i; s$M(-"mg  
  return ( int & )j; ]C \+b <  
最后执行i = j; xC)bW,%  
可见,参数被正确的选择了。 Q"&Mr+  
V*?cMJ_G  
F^%w%E\  
_b&|0j:Ud  
m+c-"arIpA  
八. 中期总结 uxfh?gsL  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DDrR9}k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iH(7.?.r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qAjtvc2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SXL3>-Z E  
{$frR "K  
2`=jKt  
&_L@hsm  
zhn ?;Fi  
|*bUcS<S  
九. 简化 tq L(H25z  
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。 "to!&@I| 4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {nmG/dn {  
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: # -'A =j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lod+]*MD  
  +-*/&|^等 m.<_WXH  
2. 返回引用。 B!RfPk1B<*  
  =,各种复合赋值等 u zZ|0  
3. 返回固定类型。 U^PXpNQ'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3%POTAw%  
4. 原样返回。 Y|tHU'x  
  operator, `D+zX  
5. 返回解引用的类型。 Olzw)WjG  
  operator*(单目) E+L7[  
6. 返回地址。 DGvuo 8  
  operator&(单目) 2 }xePX9?  
7. 下表访问返回类型。 u]*7",R uU  
  operator[] + <bj}"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I5"wa:Z  
  operator<<和operator>> ^+(5[z  
%vmd2}dA  
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。 A?YYR%o%'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3BM z{ny=  
p $Tk;;wm  
template < typename Left > j97+'AKX  
struct value_return ^|/mn!7wD  
  { ?mH=3 :~  
template < typename T > Y:\msq1xp  
  struct result_1 mEY#QN[eq  
  { pBqf+}g4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s<k[<  
} ; /H'- }C  
J*B-*6O44  
template < typename T1, typename T2 > k{*EoV[.$  
  struct result_2 d@3DsE.{i  
  { ?m)<kY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N#u'SGTG  
} ; 5EtR>Pc  
} ; = 3(v4E':5  
.tRm1&Qi  
/?8 1Ypt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @gP*z6Z  
~n 'A1  
下面我们来剥离functor中的operator() @GQe-04W`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t'_EcYNS  
<#0i*PM_  
return l(t) op r(t) Qa2h#0j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }IygU 6{G  
return op l(t) Dw i-iA_q  
return op l(t1, t2) w:zo \  
return l(t) op +yL;?+s>=  
return l(t1, t2) op zjoo;(?D|  
return l(t)[r(t)] J6#h~fpv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] . X!!dx1<  
S_7]_GQ9  
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: 75\ZD-{T:  
单目: return f(l(t), r(t)); y [McdlH m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p[4 +`8  
双目: return f(l(t)); m=}h7&5p  
return f(l(t1, t2)); hj];a,Br&  
下面就是f的实现,以operator/为例 A"*=K;u/|m  
>Tf}aI+  
struct meta_divide G 2`YZ\  
  { %M x|"ff  
template < typename T1, typename T2 > q^[t</_ N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e;6:U85LS  
  { `}Y)l:G*g  
  return t1 / t2; AE~zm tW  
} )WvKRp r  
} ; CaYb}.:AX  
*(x.egORd  
这个工作可以让宏来做: ^fF#Ej1  
JpXv+V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9d1km~  
template < typename T1, typename T2 > \ P#TPI*qw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QGNKQ`~  
以后可以直接用 . vHHw@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rQv5uoD  
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 (^yaAy#4  
(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。。。) :>!-[hfQ  
APl]EV" l  
QN8+Uj/zx  
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 % Z6Q/+#fn  
bqn(5)%{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :^(y~q?  
class unary_op : public Rettype bZ`#;D<  
  { @,<jPR.  
    Left l; /3)\^Pof  
public : FH}?QebSR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .]>Tj^1  
7#JnQ| ]  
template < typename T > }8^qb5+!3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ]j0+4w  
      { {^oohW -  
      return FuncType::execute(l(t)); "e-z 2G@z  
    } knO X5UnS  
co,0@.i  
    template < typename T1, typename T2 >  ];5J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mX|M]^_,z  
      { P 0\`4Cr!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !$n@:W/  
    } bofI0f}5.  
} ; TqJ @l  
`:'ciY|%b  
}wo:1v8J  
同样还可以申明一个binary_op ,?LE5]  
+~=a$xA[C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jA "}\^%3  
class binary_op : public Rettype '$,yV f  
  { NioqJG?p  
    Left l; h`U-{VIrqi  
Right r; 7bYwh8  
public : R\cx-h*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R.i ]6H!  
{5VJprTbv  
template < typename T > +1#oVl!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ as,AX  
      { lAnOO5@8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~;?mD/0k  
    } v[|-`e*  
uWx<J3~q.  
    template < typename T1, typename T2 > YXo?(T..  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L%H\|>k`  
      { MO0t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ((Av3{05H&  
    } ta95]|z"j  
} ; 8i$|j~M a  
l!gX-U%-  
`Fcr`[  
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 T=/c0#Q|q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >}wFePl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _'!qOt7D  
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。 S\ak(<X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! OM.-apzC  
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。。。 b B#QIXY/L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G#Bm">+  
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) :Y Ls]JI<  
下面是修改过的unary_op , $!F,c  
M2V`|19Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <f (z\pi1  
class unary_op 2aTq?ZR|8A  
  { NEIF1( :  
Left l; @=G [mc\  
  (<B%Gy@  
public : CH `Kpt  
0]f/5jvLj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,fiV xnQ  
qJ5b;=  
template < typename T > h}|.#!C3  
  struct result_1 i~E0p ,  
  { U;kN o3=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fhn$~8[_A  
} ; 6  _V1s1F  
'hu'}F{  
template < typename T1, typename T2 > \Dl MOG  
  struct result_2 #-b}QhxH  
  { [.Fm-$M-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s Y4w dG  
} ; p%iZ6H>G  
tVf):}<h  
template < typename T1, typename T2 > AaU!a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |L89yjhWBs  
  { pFs/ipZX^*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,2 xD>+=  
} t"9r`0>  
gcI<bY  
template < typename T > {oAD;m`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % dtn*NU  
  { qOmL\'8  
  return OpClass::execute(lt(t)); h:7\S\|8  
} ;>/Mal  
cjtcEW  
} ; 1Z?uT[kR  
oNYFbZw  
Vo[.^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 cSv;HN:  
好啦,现在才真正完美了。 E3{kH 7_'\  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vug[q=i  
9s!R_R&W.  
template < typename Right > V:t{mu5j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #lik: ?  
  { zr A3bWs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ya~Th)'>q  
} Y_C6*T%  
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。 ^N^s|c'  
)l(DtU!E  
%p7onwKq0  
Ik, N/[  
C \5yo  
十. bind $mf O:%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =oq=``%  
先来分析一下一段例子 00SS<iX  
@K S.H  
[j TU nP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w`< {   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @+ T33X)h%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O9<oq  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 sSk qU  
我们来写个简单的。 H}&JrT95  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Mcz;`h|EW  
对于函数对象类的版本: cb|hIn\>7  
1:yil9.\*  
template < typename Func > #y"LFoJn  
struct functor_trait UCj<FN `  
  {  jrS$!cEo  
typedef typename Func::result_type result_type; sUQ Q/F6  
} ; ,* \s  
对于无参数函数的版本: T tWzjt  
' Qlj"U  
template < typename Ret > f6\4 ,()  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'ahZ*@kr  
  { `H9 +]TWj<  
typedef Ret result_type; hW~UJ/$  
} ; <e S+3,  
对于单参数函数的版本: NU'2QSU8  
BhjDyB  
template < typename Ret, typename V1 > Y~*aA&D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x&JD~,Y  
  { ~PAI0+*"q  
typedef Ret result_type; p Djt\R<f  
} ; y\CxdTs  
对于双参数函数的版本: -s)h ?D  
wSM(!:on5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?I+$KjE+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6Hy_7\$(-  
  { zmu+un"\j  
typedef Ret result_type; u|\?6fz  
} ; \J#&]o)Y  
等等。。。  JJs*2y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy egr"og{  
?|_i"*]l  
template < typename Func > oLq N  
struct func_return 7 _"G@h  
  { )_>'D4l ?  
template < typename T > b>#=7;  
  struct result_1 ZP@NV|B  
  { De{ZQg)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .!+7|us8l\  
} ; ,h/l-#KS  
f)Y~F/[$P  
template < typename T1, typename T2 > /<-=1XJI  
  struct result_2 zK_P3r LsS  
  { zTPNQ0=|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P0sAq7"  
} ; @A`j Wao  
} ; c/j+aj0.v  
&sYxe:H  
x TH3g^E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @)!N{x?  
l&kZ6lZ  
template < typename Func, typename aPicker > &v;o }Q}E{  
class binder_1 W4P+?c>'2  
  { $Xu/P5  
Func fn; `PI*\t0  
aPicker pk; O'@[ f{  
public : <$Sl%DoS  
cF EO}  
template < typename T > YdIZikF#  
  struct result_1 #, 1)@[  
  { <u],R.S)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bva2f:)K|  
} ; sO(4F8cpU  
VfDa>zV3  
template < typename T1, typename T2 > zMO#CZ t  
  struct result_2 ;|$oz{Ll  
  { qUn+1.[%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w8:  
} ; 5'V-Ly)*%  
\Mdi eO*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Eht8~"fj  
][#|5UK8L  
template < typename T > (J%>{?"ij  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]n"U])pJd  
  { ( *K)D$y  
  return fn(pk(t)); b5KK0Jjk  
} to1r 88X  
template < typename T1, typename T2 > x;/dSfv_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Y+m54EE  
  { gNDMJ^`  
  return fn(pk(t1, t2)); t. (6tL]  
} =8rNOi  
} ; B[#n,ay  
W:9l"'  
AGO"),  
一目了然不是么? V,8Z!.MG  
最后实现bind :>_oOn[_  
*DZ7,$LQ~D  
\}Iq-Je   
template < typename Func, typename aPicker > Y7I\<JG<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |;d#k+/;  
  { 4gVIuF*pS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4vvQ7e7  
} R(8?9-w  
%XZhSmlf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;KEie@Ry  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k\dPF@~Hvl  
:qAX9T'{t  
十一. phoenix % -+7=x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3)2{c  
wf\7sz  
for_each(v.begin(), v.end(), p&)d]oV>  
( A;&YPHB  
do_ yx*<c#Uf  
[ t y4R2LnC  
  cout << _1 <<   " , " ro3%VA=V  
] -xN/H,xok  
.while_( -- _1), L 8;H_:~_'  
cout << var( " \n " ) a'n17d&  
) d+ZXi'  
); ?_p!teb  
xdz 6[8 d8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: l%?4L/J)#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  ylS6D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 guf*>qNr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )^"V}z t  
K)+]as  
~t$ng l$  
template < typename Cond, typename Actor > {{>,c}O /  
class do_while T/ eX7p1  
  { W2zG"Q  
Cond cd; ,`k6 @4  
Actor act; /(u? k%Q  
public : VZ">vIRyi|  
template < typename T > 'iOa j0f  
  struct result_1 v"mZy,u  
  { &5z9C=]e  
  typedef int result_type; 6X?:mn'%QF  
} ; ![fNlG!r  
#Ak|p#7 ^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1wd c4>  
~Eb:AC5  
template < typename T > v<<ATs%w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dsc0 ;7~6  
  { njO~^Hl7  
  do G!G:YVWXP  
    { :2/ jI:L~  
  act(t); .}Ys+d1b9c  
  } E`hR(UL ?  
  while (cd(t)); euRKYGW  
  return   0 ; GRVF/hPn  
} BSB&zp  
} ; q bCU&G|)  
f1elzANy  
,=c(P9}^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q>9bKP  
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。 %X}vuE[[UC  
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。 j8PeO&n>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !>=lah$&  
下面就是产生这个functor的类: D]rYg'  
bAN>\zG+  
AkdO:hVtG  
template < typename Actor > k'PvQl"I  
class do_while_actor a^E>LJL  
  { Sl'$w4s   
Actor act; VlSM/y5  
public : jvD_{r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R#8cOmZ  
7 b(  
template < typename Cond > YjJ^SU`*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q-#<{' (  
} ; #h U4gX,  
\.p; 4V&  
E?bv<L,"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kumo%TXB&  
最后,是那个do_ RP[`\  
Ex|Z@~T12  
1^V.L+0s]  
class do_while_invoker Bgzq  
  { uudd'L  
public : J7%rPJ  
template < typename Actor > 6gO(  8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GO@<?>K  
  { m']$)Iqw  
  return do_while_actor < Actor > (act); }u$c*}  
} dTu*%S1Z  
} do_; JKO*bbj  
yJO Jw o^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $cwmfF2C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !$ii*}  
最后来说说怎么处理break和continue Y6hV ;[\F  
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。 m|x_++3  
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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