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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yKR0]6ahA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !oXA^7Th6]  
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, *|c*/7]<  
mPR(4Ol.  
t >89( k  
^/+0L[R  
  class filler 7h?yAgDv~  
  { r.e,!Bs  
public : U].u) g$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j[/'`1tOe  
} ; m.~&n!1W*`  
$mA+ 4ISK  
B7Um G)C  
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: h-VpX6  
z~d\d!u1  
)r O`K  
MxiU-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); amI$0  
],r?]>  
f[)_=T+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }vOUf# ^k  
_q([k_4h  
cK.T=7T  
md[FtcY\  
二. 战前分析 W-Cf#o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 EXz5Rue LV  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I>b-w;cC  
qL^}t_>  
v |/IN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0D1yG(ck  
  /* --------------------------------------------- */  U4#[>*  
vector < int *> vp( 10 ); mY9u/; dK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {aq\sf;i{  
/* --------------------------------------------- */ NEQcEUd?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G+ =6]0HT  
/* --------------------------------------------- */ ]rM{\En  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nLq7J:  
  /* --------------------------------------------- */ .rj FhSr$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :)nn/[>fC  
/* --------------------------------------------- */ ?MhRdY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uh`@qmu)  
;_0)f  
d#T8|#O"  
n<:/ X tE  
看了之后,我们可以思考一些问题: #)%N+Odnr  
1._1, _2是什么? zOq~?>Ms6  
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。 )>,b>7  
2._1 = 1是在做什么? 4ei .-  
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。 F2y M2Ldx  
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。 >Uvtsj#  
x_Ki5~w5  
:=04_5 z  
三. 动工 8eP2B281  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "fLGXbNQ  
[d!C6FT  
/qF7^9LtaY  
O?@1</r^  
template < typename T > =y7]9SOq  
class assignment 3Z'{#<1>^;  
  { fmie,[  
T value; jG{} b6  
public : %5RYa<oP  
assignment( const T & v) : value(v) {} @M4~,O6-  
template < typename T2 > ^ j@Q2>&?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kq`Luf  
} ; |bDN~c:/  
~%^af"_  
*Rshzv[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *MkhRLw\,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w;Qo9=-  
qce#  
vnz.81OR  
G;Y,C<)0k  
  class holder c%)uG _  
  { '2]u{rr~+  
public : 4:cbasy  
template < typename T > "}K/ b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k`js~/Xv  
  { +nd'Uf   
  return assignment < T > (t); lf|e8kU\f  
} oO @6c%  
} ; 'KQ]7  
MvY0?!v  
U=XaI%ZM)  
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: X5wS6v)#(  
?9vBn  
  static holder _1; /+RNPQO O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u7j-uVG  
z/fRd6|[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @.*[CC;&  
而不用手动写一个函数对象。 Nl_!%k:  
(uOW5,e7  
O)Nt"k7 b  
fokT)nf~^8  
四. 问题分析 8)rv.'A((E  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (Wq9YDD@  
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。 |[K7oa~#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K@n.$g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D0i84I`Z%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q22cp&gmX  
kRiWNEw  
五. 问题1:一致性 }(E6:h;}~  
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?| 6WfyP@ f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dGIu0\J\$  
zwU8iVDe  
struct holder |@nvg>mu  
  { RW(AjDM  
  // RU"w|Qu>pM  
  template < typename T > d@At-Z~M  
T &   operator ()( const T & r) const ![Ip)X OG  
  { +7 F7Kh  
  return (T & )r; H.idL6*G  
} P+}qaup  
} ; q'(WIv@  
(dMFYL>YP  
这样的话assignment也必须相应改动: -(cm  
#]lUJ &M}e  
template < typename Left, typename Right > &K>]!yn   
class assignment Wlg(z%  
  { 1AE/ILGo  
Left l; pDkT_6Q  
Right r; %\~;I73  
public : X8Sk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MruWt*  
template < typename T2 > mApn(&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x(]s#D!)  
} ; ~;eWQwD  
1r~lh#_8  
同时,holder的operator=也需要改动: l7s=b4}c  
k 5"3*  
template < typename T > ]3={o3[:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i"rMP#7  
  { R1Pnj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S_bay8L1  
} @0 -B&w  
j%p~.kW5  
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。 ]`. d%Vx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~|uCZ.;o  
cJA :vHyw  
return l(rhs) = r; !'{j"tv  
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。 5?O/Aub  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i[\[xfk  
Z$ftG7;P0  
template < typename Tp > M%B[>pONb7  
class constant_t $--PA$H27  
  { ]#BXaBVMY  
  const Tp t; B4|`Z'U#;  
public : DGd&x^C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (Wx)YI  
template < typename T > mlVv3mVyR<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]UgA z  
  { nZ bg  
  return t; BPG)m,/b  
} 3Aj_,&X.@(  
} ; c%Gz{':+  
eGTK^p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8PEOi  
下面就可以修改holder的operator=了 g rfF\_[:  
.R gfP'M  
template < typename T > gZ+I(o{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mefmoZ  
  { i;xg[e8.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Nl_;l  
} ,B#Y9[R  
^m+W  
同时也要修改assignment的operator() ,gOQI S56  
;etQ  
template < typename T2 > &U=f,9H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |E~X]_Y  
现在代码看起来就很一致了。 /GXO2zO  
9{TOFjsF  
六. 问题2:链式操作 eXOFAd]>u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X~DXx/9  
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。 P9>C!0 -x  
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。 ks r5P~  
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。 #!5Nbe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hug{9Hr3.  
:_aY:`  
template < typename T > U3V<ITZI8t  
struct result_1 6)3eB{$;  
  { 8 6+>|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DA wzXsx  
} ; ]bR'J\Fwl  
:5*<QJuI#A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6=g7|}  
u]2k%TUY  
template < typename T > uc<@ Fh(  
struct   ref p!a%*LfND  
  { ua[\npz5  
typedef T & reference; Ue8D:C M  
} ; E^YbyJ=1  
template < typename T > ;VuB8cnL`  
struct   ref < T &> os.x|R]_  
  { v8@dvT<  
typedef T & reference; @i68%6H`?  
} ; YiJu48J  
# R&[+1=9j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Kje+Niz7  
lC4By,1*  
template < typename T > - Q@d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :$tW9*\KY  
  { 6~8 RFf"  
  return l(t) = r(t); *]eZ Y  
} m2! 7M%]GC  
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。 TkBBHg;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y2U:( H:l!  
kb:C>Y8!sC  
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 UQR"wUiiV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |pgkl`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :L[6a>"neE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 { &'TA  
最后的布局是: $G_<YVXcG  
                Add kW~F*  
              /   \ ?c2TT Q  
            Divide   5 B1M/5cr.  
            /   \ FSmi.7  
          _1     3 @Y,F&8a$  
似乎一切都解决了?不。 Hj\~sR$L-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Z:v1?v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _UBI,Dg]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: '=H^m D+gl  
qck/b  
template < typename Right > ]x G8vy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yq}{6IyZ^  
Right & rt) const RI(uG-Y  
  { ~ YK <T+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ` Z/ IW  
} 9CNHjs+-}s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K_5&_P1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 IebS~N E  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 z~ H Gc"~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 i njmP9ed  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gJ&!w8v.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,_$"6  
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: tTt3D]h(  
]#$kA9  
template < class Action > LU{Z  
class picker : public Action ]~^/w}(K  
  { 8UIL_nPO  
public : =5ih,>>g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4I-p/&Q  
  // all the operator overloaded $dP)8_Z2  
} ; z6lz*%Yi  
j;v%4G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [hL1 PWKs  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `X='g96C1  
tD]&et  
template < typename Right > 32iI :u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JF*g!sV%  
  { >, E$bm2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  9+QrTO  
} 6p " c ^  
hU 7fZl%yl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]M(mq`K  
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。 SR& mHI-f0  
D5pF:~tQ(j  
template < typename T >   struct picker_maker `t1$Ew<  
  { NVeRn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bUN,P"  
} ; O->eg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Qu,k  
  { X~he36-+<  
typedef picker < T > result; XO#)i6}G  
} ; 9|?Lz  
0Qp'}_  
下面总的结构就有了: Qcy`O m^2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 38rZ`O*D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 } 4]<P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZZU8B?)  
至此链式操作完美实现。 #( sNk,^Ax  
X`n0b<  
b 0b9#9x  
七. 问题3 %vtSeJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Zd U{`>v  
1Wk EPj,  
template < typename T1, typename T2 > 1=Zw=ufqV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Byk`} 9  
  { B  bw1k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .w_`d'}  
} RQCQGa^cP  
Tud1xq  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: y,?G75wij  
q#&#*6 )B  
template < typename T1, typename T2 > }t2pIkF;  
struct result_2 b8Rh|"J)d  
  { : W^\ mH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J7ekIQgR  
} ; S<3!oDBs  
wDSUMB<?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? B21AcE  
这个差事就留给了holder自己。 ;3|Lw<D5;  
    OgN1{vRFx  
L4pjh&+8  
template < int Order > M`P]cX)x  
class holder; OawrS{  
template <> (}X?v`Y^W  
class holder < 1 > N>fYH.c3Y  
  { /=m9s  
public : 'e>sHL  
template < typename T > bo;pj$eR3R  
  struct result_1 -;)SER3Wq4  
  { Ik5jwfz  
  typedef T & result; s#4ew}  
} ; R96o8#7Uv  
template < typename T1, typename T2 > IR dz(~CP  
  struct result_2 7ml0  
  { 4A/,X>W61  
  typedef T1 & result; %HF$  
} ; !""!sFx)R  
template < typename T > zt)PZff/YQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const As'M3 9*V  
  { ^T&u!{82j  
  return (T & )r; Z!-<rajl  
} =x0"6gTz>  
template < typename T1, typename T2 > j]B $(pt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VuMDV6^Z  
  { sRyw\v-=P  
  return (T1 & )r1; sIRrEea  
} $',GkK{NX  
} ; X c2B2c  
!^l4EL5#  
template <> RpXs3=9  
class holder < 2 > 03QEXm~|Q  
  { #1't"R+3M  
public : cCh5Jl@Z  
template < typename T > JNFT6T)T15  
  struct result_1 5Vqmv<F;$Z  
  { *[xNp[4EU  
  typedef T & result; ;WS7.  
} ; [ lzy &To  
template < typename T1, typename T2 > (>LHj]}K  
  struct result_2 sMfFm@\N  
  { K"k"ml<4E  
  typedef T2 & result; ]PzTl {]  
} ; y/}VtD  
template < typename T > c_z/At;4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L_gsG|xX  
  { aC,vh1")F  
  return (T & )r; < k+fKl  
} e.}3OK  
template < typename T1, typename T2 > LD~Jbq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `F2*o47|t  
  { ^KZAYB9C  
  return (T2 & )r2; *)NR$9lGv  
} B)DC,+@$  
} ; <Id1:  
F/h:&B:;  
)pS_+ZF  
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> >。 V^ fGRA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: < R|)5/9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7z g)h  
iVq#aXN  
return l(i, j) = r(i, j); {wp Mg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7/&C;"  
nG},v%  
  return ( int & )i; :n+y/6 *  
  return ( int & )j; $ o5V$N D  
最后执行i = j; T^'*_*m  
可见,参数被正确的选择了。  ?+ -/';  
Zc4(tf9  
8L7Y A)u  
T3G/v)ufd  
j$|j8?  
八. 中期总结 qP;{3FSkAF  
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: o0aO0Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *X=@yB*aK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L,L ~ .E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V`g\ja*Y  
=M1a0i|d  
zj9bSDVL(  
I3G*+6V  
~jp!"f  
+H[}T ]  
九. 简化 s`Yu"s 8}4  
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。 iJ`%yg,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qXrt0s[  
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: ;z.6'EYMG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ot@|blVC8  
  +-*/&|^等 3@PUg(M  
2. 返回引用。 +p9LE4g7Q  
  =,各种复合赋值等 U^[cYTG  
3. 返回固定类型。 a%Z4_ToLZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IS,zy+w  
4. 原样返回。 DnNt@e2|  
  operator, 1N!Oslum  
5. 返回解引用的类型。 4;BW  
  operator*(单目) @4 /~~  
6. 返回地址。 zj~nnfoys  
  operator&(单目) io9y; S"+  
7. 下表访问返回类型。 VM-qVd-  
  operator[] .N5h V3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s6uF5]M;2  
  operator<<和operator>> )|U_Z"0H^  
c y=I0  
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。 bU;}!iVc]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Mvy6"Q:  
LN@E\wRw{r  
template < typename Left > :"M9*XeHO  
struct value_return -Q<z1vz  
  { t(J![wB}  
template < typename T > 0Y5LDP  
  struct result_1 v%H"_T  
  { *F\T}k7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mJ0}DJiX$  
} ; ZR!cQ oV=  
g(-;_j!=  
template < typename T1, typename T2 > Ci]'G>F@"  
  struct result_2 t MxsR >sH  
  { F5FNhuC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H!unIy|  
} ; M|/oFV  
} ; Np.no$_  
Z B~l2  
rnnX|}J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q^$ghZ6V  
ZhhI@_sz  
下面我们来剥离functor中的operator() zW%>"y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7))y}N:p  
%/UV_@x&  
return l(t) op r(t)  EX[B/YH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4=u+ozCG  
return op l(t) N@k3$+ls  
return op l(t1, t2) +mJ :PAy4  
return l(t) op = E&b=  
return l(t1, t2) op zWy ,Om8P  
return l(t)[r(t)] ?r{TOj n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XOu+&wOu  
CTl(_g  
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: lbQ6 a  
单目: return f(l(t), r(t)); AI&qU/}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \bU`  
双目: return f(l(t)); Qo'yS"g<9)  
return f(l(t1, t2)); ! G*&4V3Mg  
下面就是f的实现,以operator/为例 1S+;ZMk  
7)B&(2D&  
struct meta_divide x1t{SQ-C  
  { !cRfZ  
template < typename T1, typename T2 > 8{R&EijC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?TIV2m^?  
  { w?kGi>7E  
  return t1 / t2; MVeF e\r  
} F(d:t!  
} ; PXV)NC  
ETM2p1 ru0  
这个工作可以让宏来做: ]kRI}Om2  
j*tk(o}qG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bsB},pc  
template < typename T1, typename T2 > \ hdo&\Q2D8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7e1dEgn  
以后可以直接用 *3;UAfHv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T |37#*c  
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 (jMtN?&0H-  
(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。。。) -M6L.gi)oJ  
St6aYK  
C`dkD0_  
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  ( :  
A'Gl Cp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5gSylts8  
class unary_op : public Rettype 34z_+  
  { vwVVBG;t  
    Left l; yB.G=90  
public : IrJ+Jov  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} doBNghS  
Ski G2n]  
template < typename T > 0|ZVA+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :-)GNf yGz  
      { `3J' :Vh  
      return FuncType::execute(l(t)); #>=8w9]  
    } VKy5=2&  
Gu5~ DyT`G  
    template < typename T1, typename T2 > GMz8B-vk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C)OG62  
      { J7:9_/ e0T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cA<<& C  
    } ZP-dW|<[ x  
} ; 3 -tO;GKb  
:V-k'hm &  
69Nw/$  
同样还可以申明一个binary_op 0E-pA3M6  
>:2}V]/ ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $0#6"urG  
class binary_op : public Rettype h}h^L+4  
  { t)} \9^Uo  
    Left l; |=O1Hn  
Right r; RAV^D.  
public : #,&8&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A;,Dg=FL/  
L?8^aG  
template < typename T > j9:/RJS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qbb6,DL7J  
      { p;0 PxL=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &iNS?1a%f=  
    } gXt O*Rfqk  
{(}yG_Q]!  
    template < typename T1, typename T2 > *hF^fxLbl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 09d9S`cS\  
      { <#y*h8IZ@t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wX0l?xdI  
    } ox[ .)v  
} ; (0OM "`j  
3V}(fnv  
9 6=Z"  
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 Q4?EZ_O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9OyNi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q.A \U>AgV  
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。 0 _A23.Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hU" F;4p  
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。。。 Jt]&;0zn2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SNab   
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) zJY']8ah  
下面是修改过的unary_op w>[T&0-N  
> H BJk:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n(>C'<otj  
class unary_op &RW`W)0;  
  { j0x5@1`6G  
Left l; r+S;B[Vd  
  @}DFp`~5|  
public : WL U}  
PO o%^'(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r P'AJDuq  
V&*D~Jq  
template < typename T >   WK==j1  
  struct result_1 &yU>2=/T  
  { 5/?P|T   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ 7W?8  
} ;  qSTWb%  
rslvsS:  
template < typename T1, typename T2 > Jf_%<\ O  
  struct result_2 <bUXC@3W  
  { @?Zf-.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @h}`DNaZ^  
} ; j (ygQ4T  
b7Oj<! Wo`  
template < typename T1, typename T2 > \|%E%Yc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SkHYXe"]  
  { 0Z HDBh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TQc@lR!  
} xS8,W  
_TUm$#@Y`  
template < typename T > pOA!#Aj)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BpH%STEN  
  { VEs5;]#<2D  
  return OpClass::execute(lt(t)); G\=_e8(  
} ,lm=M 5b  
Z\ )C_p\-  
} ; %;|0  
!^WHZv4  
S^N {wZo  
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 :(, mL2[  
好啦,现在才真正完美了。 fu4!t31  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0V`[Zgf  
8lP6-VA  
template < typename Right > L:@fP~Erh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }y6q\#G  
  { #U ASH&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pRi<cO  
} VagT_D  
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。 66\jV6eH7L  
+Gh7^v|"  
Qxa{UQh}9  
6B6vP%H#  
|PP.<ce\-  
十. bind N3%*7{X 9  
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。 gU;&$  
先来分析一下一段例子 =Op+v"  
(D7$$!}  
_<*Hv*Zm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )`+YCCa6F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pe.QiMW{8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ` A)"%~  
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。 h<x4YB5Mj  
我们来写个简单的。 wC CV2tk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 41V e}%  
对于函数对象类的版本: =\3Tv  
mL yBm  
template < typename Func > i9A~<  
struct functor_trait )9L/sKz  
  { 2k5/SV X  
typedef typename Func::result_type result_type; gl7|H&&xV  
} ; Hd &{d+B  
对于无参数函数的版本: C6  "  
,6,]#R :J  
template < typename Ret > %d;ezY'2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (sTuG}  
  { t ls60h  
typedef Ret result_type; Vf $Dnu@}z  
} ; {whvTN1#dh  
对于单参数函数的版本: ,}SCa'PB  
eQDX:b  
template < typename Ret, typename V1 > DjLL|jF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  L,LNv  
  { M;.ZM<Ga  
typedef Ret result_type; W?Ww2Lo%Y  
} ; o:p *_>&  
对于双参数函数的版本: szmmu*F,U:  
dl~|Izm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > se9>.}zZN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Log|%P\  
  { S\#17.=  
typedef Ret result_type; bC6oqF'#  
} ; l"+J c1\X  
等等。。。 SA"8!soY3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J'T=q/  
;zH HIdQ>-  
template < typename Func > _NZ@4+aW  
struct func_return z-T{~{q  
  { $8~e}8dt|  
template < typename T > v]VWDT `  
  struct result_1 e'9r"<>i  
  { }} ZY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rS8 w\`_  
} ; ~O6\6$3b5E  
nH-V{=**  
template < typename T1, typename T2 > j\&pej  
  struct result_2 # Su~`]  
  { Zjh2{ :  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cr;`Tl~}s  
} ; ,5Vt]#F5@  
} ; jp2Q 9Z  
Ea $aUORm  
(eWPis[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YN/ }9.  
[g|Y7.j8  
template < typename Func, typename aPicker > gABr@>Vv  
class binder_1 /j2H A^GT  
  { #q\x$   
Func fn; K`-!uZW:B7  
aPicker pk; F7*wQ{~  
public : mN_Z7n;^eh  
/RnTQ4   
template < typename T > #FxPj-3(ix  
  struct result_1 jM)C4ii.-$  
  { k@mVxnC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4=8QZf0\  
} ; kFLB> j97  
GX{XdJD  
template < typename T1, typename T2 > Fr2N[\>s  
  struct result_2 @R|'X  
  { |I;$M;'r&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J @IS\9O  
} ; qQ]]~F  
f. }c7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C#0Qd%  
Ah69 _>N`S  
template < typename T > xg@NQI@7   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y"g.IK`V  
  { EbNd=Z'J  
  return fn(pk(t)); Dh4 6o|P  
} 8 .>/6M  
template < typename T1, typename T2 > l`9t}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0#o/^Ah  
  { k(VB+k"3  
  return fn(pk(t1, t2)); 6A R2htN^  
} q!~ -(&S  
} ; a?h*eAAc.  
Hh;:`;}  
gY-5_Ab  
一目了然不是么? w*9br SK  
最后实现bind 26?W nu60  
W#fZ1E6  
da!P0x9p  
template < typename Func, typename aPicker > 5K%SL1N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nuQ]8 -,  
  { NE2pL@ sk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -_OS%ARa  
} & WOiik  
8 )*2@-Rp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )j l 8!O7  
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。 VSX@e|Nj  
K6JVg$  
十一. phoenix g^Yl TB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g]~h(mI  
"ICC B1N|  
for_each(v.begin(), v.end(), Fzlozx1y[  
( ?4H#G)F  
do_ Z6C=T;w  
[ @oP_;G  
  cout << _1 <<   " , " #65^w=Sp}  
] {@Yb%{+  
.while_( -- _1), B_`y|sn  
cout << var( " \n " ) ~T7B$$  
) +gd2|`#  
); NH<gU_s8{9  
./vZe_o)j$  
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: AFvgbn8Qh  
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 ,QIF &  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RprKm'b8x`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ) /vhclkb  
8F(h*e_?  
C;+(Zp  
template < typename Cond, typename Actor > sAn0bX  
class do_while w>fdQ!RdP  
  { /PBaIoJE  
Cond cd; eK_*2=;XRW  
Actor act; #t8{R~y"gv  
public : `N//A}9  
template < typename T > ]Y>h3T~  
  struct result_1 U6ZR->:  
  { mbRq JT>@  
  typedef int result_type; !rDdd%Z  
} ; D%mXA70  
W1Lr_z6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r~-.nb"P  
{#P `^g  
template < typename T > x&Vm!,%:1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 54;J8XT7  
  { WL,&-*JAW  
  do rB~W Iu  
    { j:T/iH!YF  
  act(t); []R? ViG  
  } zJDSbsc$%  
  while (cd(t)); 'TC/vnM  
  return   0 ; .MW@;  
} &;,,H< p  
} ; 1(Y7mM8\  
m"\:o  
`!:q;i]}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1% F?B-k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <$w?/y/'  
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。 u cwnA  
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。 ev0oO+u  
下面就是产生这个functor的类: unJid8Lo  
87%*+n:?*  
YIt& >  
template < typename Actor > jc[_I&Oc_  
class do_while_actor 8[CB>-9  
  {  |{* }|  
Actor act; ,mS/h~-5n  
public : X{n- N5*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (`>voi<^  
w~_;yQ  
template < typename Cond > o@]So(9f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b*;"q9u5  
} ; 2$_9cF Wm  
^,F;M`[  
`~eX55W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b `2|I {  
最后,是那个do_ ;4M><OS!  
a07@C  
tkQH\5  
class do_while_invoker "'8KV\/D  
  { .@-9'<K?~  
public : ML-)I&>tT  
template < typename Actor > |4mpohX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !Fw?H3X!"q  
  { KfBTL!0#  
  return do_while_actor < Actor > (act); _rV5E  
} i&njqK!wS  
} do_; >-_d CNZ  
id<:p*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BR^7_q4q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7"7rmZ   
最后来说说怎么处理break和continue cYx4~V^  
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。 ^_5L"F]sP  
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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