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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "'aqb~j^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ; $6x=uZ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, a(Sv,@/  
d<Dn9,G  
L w*1 .~  
.HOY q  
  class filler BD4"pcr  
  { MgP{W=h2  
public : 0~i qG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e[p^p!a  
} ; W9jNUZVXE#  
ORtg>az\%  
=F[lg?g  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R`3x=q  
JJNmpUJ  
[J:zE&aj  
ahoh9iJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'Z$jBL  
Zih5/I  
B%(K0`G#X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fj3^ #ly  
|$w0+bV*  
o3= .T+B  
'}fel5YV  
二. 战前分析 5Q;dnC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 f-s~Q 4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kI]=&Rw  
p}r yKW\cJ  
s #`cX0L)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1J+3a-0  
  /* --------------------------------------------- */ 59/Q*7ZJ  
vector < int *> vp( 10 ); !xJFr6G~8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Nq  U9/  
/* --------------------------------------------- */ lk~dgky@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &}O8w77  
/* --------------------------------------------- */ SE-} XI\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %N1T{   
  /* --------------------------------------------- */ iUpSN0XkMM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K wQXA'  
/* --------------------------------------------- */ |oFI[PE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O{*GW0}55  
h bdEw=r?  
z.{HD9TD  
~|qXtds$  
看了之后,我们可以思考一些问题: L c{!FG>  
1._1, _2是什么? zo87^y5?G  
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。 'H FwP\HX  
2._1 = 1是在做什么? Hc"N& %X[  
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。 UT % #K%  
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。 I}1fEw>8  
B\NcCp`5  
@!,D%]8"  
三. 动工 -^y1iN'D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XZ; *>(  
:Z]/Q/$  
vr<)Ay  
W3aXW,P.V  
template < typename T > 7kOE/>P?  
class assignment #<D@3ScC  
  { US"2O!u  
T value; #fJwC7  4  
public : N.k+AQb  
assignment( const T & v) : value(v) {} +i2YX7Of  
template < typename T2 > rR3m' [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pEJ#ad  
} ; TIKEg10I  
YcEtgpz@  
}isCv b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 55(J&q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WNl&v]   
]9dx3<2_I  
t4C<#nfo  
vRq=m8  
  class holder [`cdlx?Eh  
  { 6MrZ6dz^  
public : #R5we3&p  
template < typename T > / O|Td'Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k q/t]%(  
  { N,h1$)\B#  
  return assignment < T > (t); VM=hQYe  
} \IO$ +Guh  
} ; {c&qB`y<.  
]L[JS^#7  
PjiNu.>2(  
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: dw'<"+zO  
6sO  
  static holder _1; 5~v(AB(x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N:"M&E UM  
7AS.)Q#=x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ab8oMi`z  
而不用手动写一个函数对象。 m*Q[lr=  
?r^ hm u"a  
>Iu]T{QNO  
s@.`"TF.7  
四. 问题分析 UZ[/aq  
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。 "u .)X3  
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。 yBJ/>SAcG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +e&m#d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pjaiAe!k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :<'i-Ur8  
$,xtif0  
五. 问题1:一致性 -[i40 1  
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?| f)p>nW?Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Aqx3!  
C.b,]7i  
struct holder  Dlqn~  
  { x&Q+|b%  
  // Z[DetRc-  
  template < typename T > !C9ps]6  
T &   operator ()( const T & r) const $]Q*E4(kV9  
  { ^.ZSpc}<  
  return (T & )r; jh<TdvF2$  
} ,6S_&<{  
} ; OpWC2t)  
.E?bH V  
这样的话assignment也必须相应改动: lBizC5t!o  
(=S"Kvb~#  
template < typename Left, typename Right > 7,) 67G;  
class assignment )*psDjZ7*  
  { $gj+v+%N  
Left l; qcR|E`k-G  
Right r; ]Ct`4pA  
public : yv6Zo0s<J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z 'vdC  
template < typename T2 > s0~05{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]%cHm4#m3  
} ; zN?$Sxttx  
.(P@Bl]XJ  
同时,holder的operator=也需要改动: }QX2 :a  
D[>XwL  
template < typename T > IS5.i95m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mG}^'?^K  
  { -z>Z0viA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _rWM]  
} (R;) 9I\  
{UV<=R,E  
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。 1)P<cNj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CYTuj>Ww  
!:g>CDA  
return l(rhs) = r; $ g1wK}B3  
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。 s/W!6JX4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >Rl0%!  
O]$*EiO\  
template < typename Tp > Et @=Ic^E  
class constant_t rA1zyZlz  
  { O&rD4#  
  const Tp t; {|7OmslC@  
public : &F<J#cfe8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} " kE:T.,  
template < typename T > BCa90  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1{\,5U&  
  { A|`Joxr  
  return t; yP<:iCY  
} G>_42Rp  
} ; )DklOEO  
pR@GvweA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )$lSG}WD  
下面就可以修改holder的operator=了 @Le ^-v4  
~q'w),bE"Q  
template < typename T > t9$AvE#a!=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8zWBXV  
  { ?C#F?N0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cW~6@&zp  
} BW;=i.  
i SAidK,  
同时也要修改assignment的operator() X,iuz/Q  
k Nf!j  
template < typename T2 > ^t^<KL;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fRv S@  
现在代码看起来就很一致了。 :) Fp B"  
O_ s9  
六. 问题2:链式操作 b Q9"GO<X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Us@ {w`T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6/V{>MTZg  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bz}AO))Hk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3 4A&LBwC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l b1sV  
p)[ BB6E  
template < typename T > "$,}|T?Y`  
struct result_1 :(S/$^U  
  { RB$ 8^#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L[QI 5N  
} ; "PDSqYA  
"ojDf3@{  
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: x=)30y3*;  
WW8L~4Zy  
template < typename T > yoA*\V  
struct   ref "z(fBnv  
  { 4?*"7t3  
typedef T & reference; c@ZkX]g  
} ; 0=(-8vwd  
template < typename T > i-"h"nF"  
struct   ref < T &> ,mE]?XyO  
  { $.3CiM }~  
typedef T & reference; r/s&ee  
} ; |V~(mS747:  
6!Tf'#TV~!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ygkd~g  
fXXm@tMx>  
template < typename T > Cn./Naq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YRM6\S)py  
  { g8iB;%6  
  return l(t) = r(t); ^v'g~+@o  
} aD2CDu  
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。 8 *(W |J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R2H\;N  
wHN` - 5%  
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 onJ[&f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  JY050FL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Velbq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,n,7.m.D  
最后的布局是: ;uWI l  
                Add m(7_ZiL=  
              /   \ ~V$5m j   
            Divide   5 H @&"M%  
            /   \ >* Qk~kv<%  
          _1     3 BS<>gA R;/  
似乎一切都解决了?不。 ;KjMZ(Iil1  
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。 qU x7S(a  
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。 "6 Hj ji@A  
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: Vo9)KxR  
abk:_  
template < typename Right > [F>n!`8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :+Je989\[C  
Right & rt) const .D2ub/er  
  { 0?4^.N n3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  V\7u  
} bM3'm$34  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2Nt]Nj`  
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。 MT#[ - M\  
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。 7zk m  
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。 K?9H.#(  
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。 $m%/veD k  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? AdN= y8T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B8#f^}8  
7_'k`J@_  
template < class Action > DkMC!Q\  
class picker : public Action HIp {< M3  
  { Rx"VscB6z  
public : fS$Yl~-m?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $;`2^L  
  // all the operator overloaded NNpa69U  
} ; G?/8&%8  
1.OXkgh  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Y<$"]@w  
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: zZ"')+7q&%  
wCEfR!i  
template < typename Right > N@`9 ~JS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v_ F?x!  
  { {~p %\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ljR?* P  
} P9HPr2  
w!Lb;4x ?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nOoh2jUM  
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。 E=U^T/  
^~k FC/tQ  
template < typename T >   struct picker_maker "@<g'T0  
  { /)<7$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0BwQ!B.  
} ; @m d^mss  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w\Eve:  
  { E rymx$@P  
typedef picker < T > result; i~PZvxt  
} ; %RF   
BO cEL%+  
下面总的结构就有了: )UU6\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。 &(U=O?r7  
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。 Ita!07  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HQ#L |LN  
至此链式操作完美实现。 ha'm`LiX  
tp3N5I  
ea;c\84_N  
七. 问题3 Tf]VcEF  
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。 I)4|?tb ?  
z&G3&?Z  
template < typename T1, typename T2 > bX1! fa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #[ rFep  
  { u6&Ixi/s'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j:<T<8 .o  
} sU3V)7"  
Yy:sZJ  
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: [~H`9Ab=  
3mn-dKe((  
template < typename T1, typename T2 > $R}iL  
struct result_2 :r+ 1>F$o  
  { /u1zRw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 20xGj?M  
} ; wx7>0[zE  
<5L`d}  
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? @)B5^[4(;  
这个差事就留给了holder自己。 ^rb7`s#G  
    0 #; s{7k  
d~s-;T  
template < int Order > {*  _ W  
class holder; ^O9m11  
template <> <}>-ip?  
class holder < 1 > g(/O)G.  
  { Z19y5?uR  
public : "tbBbEj?d  
template < typename T > \DdVMn  
  struct result_1 UE](`|4H  
  { 9K_HcLO%y  
  typedef T & result; ^Q:`2C5  
} ; b<MMli  
template < typename T1, typename T2 > os+wTUR^  
  struct result_2 ( I~XwP&  
  { 8#3cmpx4  
  typedef T1 & result; 6q7Y`%j  
} ; iFT3fP'> 5  
template < typename T > _E-GHj>k z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SQCuY<mD  
  { nr6[rq  
  return (T & )r; C /VXyl@o  
} +n]Knfi  
template < typename T1, typename T2 > u9%:2$[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E 4(muhY  
  { {_D'\i(Y_  
  return (T1 & )r1; BbhdGFG1  
} 6iS+3+  
} ; V#FLxITk  
 +PD5pr  
template <> XX;%:?n  
class holder < 2 > rV{e[fGd  
  { N1+]3kt ~  
public : N1t:i? q&  
template < typename T > je0 ?iovY  
  struct result_1 pfIvBU?  
  { Q 7?4GxMj  
  typedef T & result; 0;`PHNBq  
} ; Fsdn2{g8U  
template < typename T1, typename T2 > !T1i_  
  struct result_2 .h } D%Qa  
  { ZuON@(  
  typedef T2 & result; g7ROA8xu  
} ; P,], N)  
template < typename T > D{}\7qe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eS+LFS7*k  
  { .5zJ bZ9  
  return (T & )r; ;]e"bX  
} V)@scB|>,  
template < typename T1, typename T2 > -M9 4 F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?q6eV~P  
  { 9]9(o  
  return (T2 & )r2; *]k"H`JoFC  
} &wvv5Vd  
} ; AY]nc# zz  
"R]K!GUU  
+{*&I DW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u-<s@^YG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L~zet-3UNf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J)+eEmrU  
+d15a%^`  
return l(i, j) = r(i, j); ~-zC8._w3r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b s*Z{R  
a+Nd%hoe  
  return ( int & )i; A`8If  
  return ( int & )j; "*WXr$  
最后执行i = j; 1Sr}2@>  
可见,参数被正确的选择了。 #,pLVt<  
 )BB a  
C <)&qx3  
Ved:w^ ,  
F!<x;h(  
八. 中期总结 8hY)r~!b'  
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: G 0 yt%qHE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q5Mif\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1jb@n xRjO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f# + h_1#  
/+7L`KPD  
Cm>F5$l{  
"+60B0>sc  
M>j)6?n`_  
q fe#kF9  
九. 简化 vUA,`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }2{#=Elh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XUHY.M  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :4TcCWG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &3. 8i%  
  +-*/&|^等 :'=C/AL  
2. 返回引用。 i=UJ*c  
  =,各种复合赋值等 }mK_d9dx  
3. 返回固定类型。 + u+fEg/A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x(~l[hT  
4. 原样返回。 G[ea@u$?  
  operator, /cn_|DwN5  
5. 返回解引用的类型。 UYUd IIoL  
  operator*(单目) |@F<ajlV  
6. 返回地址。 Y_B( R  
  operator&(单目) j.*}W4`Q_  
7. 下表访问返回类型。 [d}1Cq=_  
  operator[] \~>#<@h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UK/k?0  
  operator<<和operator>> C09@2M'  
d0d2QRX  
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。 YVi]f2F%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NgKNT}JDv  
o=}?aC3I  
template < typename Left > i\b2P2 `B  
struct value_return :csLZqn[  
  { 8?!Vr1x  
template < typename T > c`cPGEv  
  struct result_1 Yy]He nw;  
  { c"r( l~fc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (H7q[UG|  
} ; Vow+,,oh  
HV?@MBM  
template < typename T1, typename T2 > YDJc@*D  
  struct result_2 !% Md9Mu!o  
  { ;pJ7k23(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !xSGZ D=AD  
} ; n&^Rs )%v  
} ; ek<U2C_u#  
Bb6_['y  
1?;s!6=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IZGty=Q_  
@NZ?D0"  
下面我们来剥离functor中的operator() W=drp>Uj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {fWZ n  
,h"M{W$  
return l(t) op r(t) Q6E80>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W-MQMHQ  
return op l(t) !Iqyt. .  
return op l(t1, t2) LdL< 5Q[  
return l(t) op /}wGmX! -!  
return l(t1, t2) op q :gH`5N  
return l(t)[r(t)] >*&[bW'}?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \W4SZR%u  
OWU]gh@r  
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: }0 Z3Lrv  
单目: return f(l(t), r(t)); ;XjKWM;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TSeAC[%pL  
双目: return f(l(t)); 3't?%$'5  
return f(l(t1, t2)); IlY,V  
下面就是f的实现,以operator/为例 G7u85cie  
h4U .wk  
struct meta_divide hM-qC|!  
  { v?}/WKe+0  
template < typename T1, typename T2 > MEE]6nU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mppb34y  
  { y3vOb, 4  
  return t1 / t2; SRMy#j-  
} $%/Zm*H  
} ; 1mf_1spB  
fE >FT9c  
这个工作可以让宏来做: `#~@f!';  
RSy1 wp4W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1'h?qv^(  
template < typename T1, typename T2 > \ `eA0Z:`g!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ) E5ax~  
以后可以直接用 Xa36O5$4]9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gxF3gM  
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 'n\ZmG{  
(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。。。) l ^{]pD  
u VB&D E  
R]dc(D  
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 U7O2.y+  
A\:M}D-(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l#Iof)@#  
class unary_op : public Rettype xZ .:H&0G  
  { Fik*7!XQ8  
    Left l; ;kdJxxUox  
public : e_Y>[/Om  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3N?uY2  
#+XKfumLk  
template < typename T > f"/NY6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w$1.h'2  
      { 8YCtU9D  
      return FuncType::execute(l(t)); 7:]I@Gc'  
    } 7#Mi`W  
]itvu:pl%  
    template < typename T1, typename T2 > UJO+7h'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <w[)T`4N  
      { "w N DjWv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !r$/-8b  
    } oo`mVRVf  
} ; /@q_`tU  
$L(,q!DvH  
T. {P}#'|  
同样还可以申明一个binary_op ? ;\YiOTda  
z`{x1*w_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gq/q]Fm\  
class binary_op : public Rettype U<Ag=vsZE  
  { (ue;O~  
    Left l; /6g*WX2P1  
Right r; 5<9}{X+@o  
public : o d!TwGX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,w c|YI)E  
! @|"84  
template < typename T > S);bcowf_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > QCVsX>~  
      { 4W6gKY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :[! rj  
    } r"^P>8  
i9$ -lk  
    template < typename T1, typename T2 > B \BP:;"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yYF%U7N/n  
      { ZM0vB% M|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "H6DiPh.E  
    } .F |yxj;I7  
} ; L ej3? k  
ho 4~-xmN  
. F_pP2A  
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 0D=6-P?^W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &!_ >J0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (|<}q-wO  
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。 G3m+E;o1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zGA#7W2?0  
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。。。 Ak&eGd$d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z;D[7tT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) DdPU\ ZWR  
下面是修改过的unary_op `N;JM3 ck  
1InG%=jLo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ea 0 j}  
class unary_op 1ih|b8)Dn  
  { 7iT#dpF/A  
Left l; RWK|?FD\<  
  _>0 I9.[5  
public : KftZ ^mk+p  
uK1DC i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .*i.Z   
Xbe=_9l&p  
template < typename T > Sw%^&*J  
  struct result_1 C,&r7  
  { FZO}+ P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c#Y/?F2p  
} ; k,OP*M  
G,3.'S,7  
template < typename T1, typename T2 > lh{U@,/  
  struct result_2 LS <\%A}  
  { m?0caLw<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vjmNS=l  
} ; TZ3"u@ 06  
"]B:QeMeF!  
template < typename T1, typename T2 > |L,_QXA2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Onz@A"  
  { 67?O}~jbG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8k vG<&D  
} _ 5n Lrn,~  
!o1+#DL)MU  
template < typename T > rUmaKh?v|X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !E#FzY!}Pl  
  { nW1u;.  
  return OpClass::execute(lt(t)); I82GZL  
} dv1Y2[  
M8(N9)N  
} ; f0S$p R  
jI[Y< (F ;  
a'r8J~:jy  
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 4c0 =\v  
好啦,现在才真正完美了。 sYE|  
现在在picker里面就可以这么添加了: Cj'X L}  
N3"O#C  
template < typename Right > V q4g#PcG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3qggdi  
  { %m)vQ\Vtx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '(fQtQ%  
} 'ioX,KD  
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。 UXgeL2`;  
2D;2QdO  
/fgy07T  
rU/8R'S  
:< X&y  
十. bind E?v:7p<  
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。 /#TtAkH  
先来分析一下一段例子 Bre:_>*  
C( wZj O?N  
m9Xauk$(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Tg/?v3M88  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  r"YOA@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M 5c$  
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。 xe`SnJgA  
我们来写个简单的。 >W>3w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o4P>t2'  
对于函数对象类的版本: E/OfkL*\  
U'*~Ju  
template < typename Func > 7G':h0i8  
struct functor_trait %^pm~ck!  
  {  |pgrR7G'  
typedef typename Func::result_type result_type; vX30Ijm  
} ; tqk^)c4FF(  
对于无参数函数的版本: *E.uqu>I  
b@X+vW{S  
template < typename Ret > b=+3/-d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T$!Pkdh  
  {  9q[ d?1  
typedef Ret result_type; V10JExsJ  
} ; ;r?s7b/>  
对于单参数函数的版本: "* 8>` 6E  
Q{= DLm`  
template < typename Ret, typename V1 > ?LSwJ @#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R/EpfYOX  
  { MMU>55+-  
typedef Ret result_type; i4Da'Uk  
} ; Fa0Fl}L  
对于双参数函数的版本: uxx(WS  
!:2_y'hA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fD3>g{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T|k_$LH  
  { pgd9_'[5  
typedef Ret result_type; =j^>sg]  
} ; 2=,O)g  
等等。。。 s.$:.*k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1$_|h@  
VW\xuP  
template < typename Func > T3bYj|rh=  
struct func_return w5<&b1:  
  { aOhi<I`*  
template < typename T > lK Ry4~O  
  struct result_1 VPvQ]}g6k  
  { +k;][VC[O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zD@RW<M  
} ; NjFlV(XT}  
o)WzZ,\F^J  
template < typename T1, typename T2 > HuLvMYF  
  struct result_2 AGhr(\j  
  { R!>l7p/|H)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1EMrXnv,  
} ; QC Jf   
} ; h^v+d*R N  
E3V_qT8  
^6@6BYf)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;iA$yw:  
n #PXMD*  
template < typename Func, typename aPicker > K |^OnM  
class binder_1 p'4ZcCW?f  
  { T s9go  
Func fn; Z{^Pnit  
aPicker pk; }hA)p:  
public : m`&6[[)6~  
RveEA/&&  
template < typename T > mXT{c=N)w  
  struct result_1 L"L a|  
  { a(_3271  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ' -td/w  
} ; ,a3M*}Y ~3  
ZdJQ9y  
template < typename T1, typename T2 > PG{"GiZz=  
  struct result_2 >p29|TFbV  
  { ]# ;u]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kS62]v]  
} ; w""  
uQl=?0 85  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Rhzcm`"  
Og1Hg B3v  
template < typename T > ua!RwSo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EouI S2e;a  
  { `svOPB4C'  
  return fn(pk(t)); V^kl_!@  
} m!WDXt  
template < typename T1, typename T2 > IAd[_<9D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _SrkR7  
  { COL_c<\  
  return fn(pk(t1, t2)); <3 I0$?xL  
} /Z2 g >  
} ; snVeOe#'S  
es1'z.UJ  
-+n? Q;  
一目了然不是么? 7#sb },J{  
最后实现bind Uc0Sb  
]GiDfYs7%  
\4|osZ0y  
template < typename Func, typename aPicker > Lf+3nN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6oLZH6fG  
  { Bg}(Sy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x8Nij: K#  
} i}kMo@  
{^@qfkZz^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b/UjKNf@  
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。 jN%+)Kj0C)  
L[Y|K%;~  
十一. phoenix sf,9Ym  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pW5PF)([  
!}J19]\  
for_each(v.begin(), v.end(), =UV=F/Af^  
( (!koz'f  
do_ 98%6Z8AS6U  
[ -O6\!Wo=-  
  cout << _1 <<   " , " aFDCVm%U|  
] h5ZxxtGU  
.while_( -- _1), ^ oh%Ns  
cout << var( " \n " ) hQ Lh}}B  
) S %(R9N|  
); ]Czq A c  
vb2aj!8_?  
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: Y#fiJ  
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 8_uh2`+Bvb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0hX@ta[Up  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]*\<k  
hJGWa%`  
9 F|e .  
template < typename Cond, typename Actor > l 5z8]/  
class do_while "yPKdwP  
  { du^r EMb%  
Cond cd; _R;+}1G/  
Actor act; 6EkD(w  
public : dMoN19F  
template < typename T > *Bx' g| u  
  struct result_1 o88Dz}a  
  { YL@d+ -\  
  typedef int result_type; \?NT,t=3J  
} ; ?]2OT5@&s  
mG+hLRTXP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l&m'?. g f  
"dBCS  
template < typename T > WyJXT.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ppPzI,  
  { )4bZ;'B5  
  do cP[]\r+Kj  
    { }$1Aw%p^  
  act(t); "6P-0CJ  
  } x^JjoI2vf  
  while (cd(t)); D(gpF85t  
  return   0 ; ^<nN~@j  
} !d=Q@oy5  
} ; OvW/{  
8Zvh"Z?  
Nx"v|"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IP+1 :M  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 1@A*Jj[R%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4r>buEU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?u8 vK<2h  
下面就是产生这个functor的类: 1Qgd^o:d  
0-w^y<\  
0 B[eG49  
template < typename Actor > sTG e=}T8  
class do_while_actor . G ~,h  
  { 9C)w'\u9+  
Actor act; i4oBi]$T  
public : <jRs/?1R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gq r(.  
{cBLm/C  
template < typename Cond > G.c@4Wz+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7c Gq.U  
} ; &t w   
=rDIU&0Y  
u(|k/~\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =.Q|gZ   
最后,是那个do_ zwKm;;v8  
"RJf2~(ZX  
))>)qav  
class do_while_invoker xj!_]XJ^w  
  { dSBW&-p  
public : Ctxx.MM  
template < typename Actor > ?OPAf4h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e/h7x\Z  
  { ^6 sT$set  
  return do_while_actor < Actor > (act); _[W`!#"  
} 0\y@etb:mf  
} do_; c{t[iXDG  
_A .?:'-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U"v}br -kb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c=p@l<)  
最后来说说怎么处理break和continue W[3)B(Vq<E  
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。 kM\O2 ay  
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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