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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yiw^@T\H`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8; N}d)*O  
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, 1Y0oo jD  
;8xn"G0}a  
`DY4d$!4  
3&d+U)E  
  class filler J-{E`ibGN  
  { @5@{Es1u  
public : ;8x^9Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /(L1!BPP9m  
} ; rW>'2m6HU  
>0okb3+  
g wjv&.T6^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )Zr0_b"V:e  
YG+ Yb{^"  
kK6>>lD'  
%_LHD|<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DG9;6"HBX  
0<Y&2<v  
E|}Nj}(*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 30v1VLR_)  
b,V=B{(~  
oDDH;Q"M(  
5GpKX  
二. 战前分析 ~SUl,Cs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U`4Z j1y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 IHMyP~{  
 2x J5  
>\Pj(,'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]6 7wk  
  /* --------------------------------------------- */ |,~A9  
vector < int *> vp( 10 ); L}pFb@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *)SgdC/f  
/* --------------------------------------------- */ n>+W]I&E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [5:7 WqB  
/* --------------------------------------------- */ @wZ_VE7B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sbhEZ#7#  
  /* --------------------------------------------- */ z4UQ:z@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vu \Dx9  
/* --------------------------------------------- */ QlXF:Gx"=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]b$,.t5  
gV>\lMc[-%  
i-W2!;G  
$1 \!Oe[i  
看了之后,我们可以思考一些问题: P9!]<so  
1._1, _2是什么? cuk}VZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @Oay$gP{T  
2._1 = 1是在做什么? C&"2`ll  
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。 7Zn Q] ?  
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。 kpUU'7Q  
#iU/Yg!  
WU@,1.F:  
三. 动工 PiQs><FK8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Nr+1N83S}  
|*a>6y  
LJ#P- `!{&  
#ms98pw%5  
template < typename T > pLcng[  
class assignment iB_j*mX]  
  { ikiy>W8  
T value; _kLoDju%  
public : #8|NZ6x,  
assignment( const T & v) : value(v) {} eci\Q,   
template < typename T2 > >>xV-1h:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *(IO<KAg8  
} ; " <AljgF  
FeMu`|2  
A*i_- ;W)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FZ/&[;E!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =w>QG{-N  
#pFybk  
\2b9A' d>  
Ut=y`]F  
  class holder a{,t@G  
  { @jeV[N,0  
public : o(qmI/h  
template < typename T > "j>0A Hem  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \H(,'w7H  
  { +[DVD  
  return assignment < T > (t); gk` .8o  
} s1q d/  
} ; S22; g  
uIwyan-  
lEs/_f3;A  
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: M XQ7%G  
8hT>)WH}wo  
  static holder _1; Z%=E/xT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tDkqwF),  
t|lv6-Hy9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j>23QPG`6U  
而不用手动写一个函数对象。 ~Sq >c3Wn  
N h%8;  
|<$O5b'  
jL$X3QS:  
四. 问题分析 E~Nr4vq  
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。 yAe}O#dy  
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。 j!dklQh0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /2q%'"x(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <^paRKEa+#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @<L.#gtP  
gy.; "W  
五. 问题1:一致性 #'P&L>6 ;  
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?| %94"e7Hy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #s%$kYp 1  
F(r &:3!97  
struct holder u9Ro=#xt  
  { ^M"g5+ q  
  // 8:MYeE5  
  template < typename T > Q@R8qc=*  
T &   operator ()( const T & r) const (%1*<6ka  
  { *:(t.iL  
  return (T & )r; $fKWB5p|()  
} lk|/N^8M  
} ; 4M}/PoJ  
<:w7^m  
这样的话assignment也必须相应改动: 2+HiaYDZ  
#]2u!a ma  
template < typename Left, typename Right > .:}\Z27-c  
class assignment !=pemLvH  
  { Zh$Z$85p  
Left l; ~7v^7;tT  
Right r; whshjl?a  
public : tp7fmn*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9]iDNa/D  
template < typename T2 > ,7aqrg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5VfP@{  
} ; :([,vO:  
_19k@a  
同时,holder的operator=也需要改动: A}8U;<\Ig  
IftPN6(Z  
template < typename T > |d$aIS O`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #,sJd^uI  
  { :L,]<n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); We|*s2!  
} @Hzsud  
'CvZiW[_r  
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。 {ib`mC^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _B2t|uQ  
w jF\>  
return l(rhs) = r; @)}U\=  
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。 h!MT5B)r.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ETtR*5Y 5  
=S,^"D\Z:  
template < typename Tp > | zf||ju  
class constant_t Z6I!4K  
  { H={,zZ11{  
  const Tp t; r?$\`,;  
public : _v\QuI6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +x1sV*S  
template < typename T > kDrGl{U}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <mxUgU  
  { Ur@3_F  
  return t; =o {`vv  
} j>U.(K  
} ; ~vgW:]i  
*UTk. :G5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xg8<b  
下面就可以修改holder的operator=了 Z7 @#0;g{  
mEA w^  
template < typename T > uQDu<@5^[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NJ~'`{3v  
  { WJ%b9{<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R$\ieNb  
} ^m~=<4eX  
C]k\GlhB  
同时也要修改assignment的operator() [4gv_g  
Gfvz%%>l  
template < typename T2 > L.5GX 29  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c;WS !.  
现在代码看起来就很一致了。 w v1R ]3}  
TS-[p d  
六. 问题2:链式操作 (mzyA%;W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~DSle 3  
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  
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。 `hbM 2cM  
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。 N7[~Y2i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &CS=*)>$  
\"Np'$4eu  
template < typename T > P?I"y,_ p  
struct result_1 Lczcz"t  
  { :r\<DVj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Tb}b*d3  
} ; ALG +  
}"szL=s  
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: ,HkJ.6KF  
|i|O9^*%  
template < typename T > $wBUu   
struct   ref V3UEuA  
  { n4ISHxM  
typedef T & reference; m~}nM|m%  
} ; }5A?WH_  
template < typename T > yVW)DQ 4?  
struct   ref < T &> y==x  
  { >yaRz+  
typedef T & reference; 4"GY0) Q  
} ; -1@kt<Es  
=lzjMRX(?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'RPe5 vB  
^*ZO@GNL  
template < typename T > 0_ ;-QAd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |{$Vk%cUE  
  { R8mL|Vb|  
  return l(t) = r(t); H6L`239u  
} {3l] /X3  
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。 ?&[`=ZVn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rT x]%{  
>OQ<wO6  
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 /u?^s "C/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5-MI 7I@l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c+q4sNnE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Qml<JF  
最后的布局是: j_k!9"bt  
                Add VlK WWQj  
              /   \ # TvY*D,  
            Divide   5 0Rj_l:d=  
            /   \ &Y\`FY\   
          _1     3 &L_(yJ~-  
似乎一切都解决了?不。 gg<lWeS/3  
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。 w'}b 8m(L  
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。 Nkc=@l {  
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: /WfpA\4S  
0;)4.*t  
template < typename Right > 1;>J9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sVGyHA  
Right & rt) const d^ w6_  
  { Ug/b;( dJ'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qg|SBQ?6  
} ]c*&5c$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z[ys>\_To  
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。 =ove#3  
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。 /op8]y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KZ&{Ya  
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。 SDZ/rC!C  
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? j2V^1  
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:   \\6/"  
c!b4Y4eJ  
template < class Action > <&B)i\j8=b  
class picker : public Action G/b $cO}  
  { 4v Ug:'DM  
public : yH irm|o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u1rT:\G1  
  // all the operator overloaded y4+Km*am,W  
} ; $vx]\` ^  
L~>pSP^a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 d7A vx  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (V#5Cs,o:  
N_wB  
template < typename Right > WS4J a$*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %R."  
  { }qxw Nmx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6VW&An[6r  
} +hGr2%*0f  
I vO#tI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tw 8$6KUW  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 g6MK~JG$?h  
 BVU>M*k  
template < typename T >   struct picker_maker q9|'!m5K  
  { ] %pr1Ey  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8a)lrIg  
} ; 4'[/gMUkw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s>ilxLSX]  
  { n2cb,b/7  
typedef picker < T > result; icH\(   
} ; ^i:%0"[*^i  
4"7/+6Z  
下面总的结构就有了: w6aq/m"'  
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。 kocgPO5  
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。 FbhF45H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <<4U:  
至此链式操作完美实现。 yJNQO'wcv  
$cflF@ 3  
@#rF8;  
七. 问题3 p%[/ _ -7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l]C#bL>i  
r1ao=N  
template < typename T1, typename T2 > 2M@,g8O+B=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~qT5F)$B-  
  { )H8Rfn?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Dn~c  
} k^K>*mcJ  
jnho *,X  
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: OlI|.~  
4SlEc|'7@  
template < typename T1, typename T2 > j`7q7}  
struct result_2 @~sJ ((G[5  
  { u7L&cx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F!ZE4S_  
} ; ^ZuwUuuf  
wl7G6Y2  
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? ZW7z[,tk<.  
这个差事就留给了holder自己。 nHyqfd<V>  
    ^ZP $(a4  
pr-=<[ d  
template < int Order > _Fkz^B*  
class holder; #p$iWY>e~  
template <> y rH@:D/  
class holder < 1 > =Z}$X: $  
  { j]P'xrWl]8  
public : z[|2od  
template < typename T > iC2``[m"  
  struct result_1 -?z#  
  { )xm[mvt  
  typedef T & result; ?sD4S   
} ; gv\WI4"n  
template < typename T1, typename T2 > ur\<NApT;  
  struct result_2 n37P$0  
  { :<gC7UW  
  typedef T1 & result; [3D*DyQt  
} ; s_o{w"3X  
template < typename T > z;iNfs0i$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wAD%1;  
  { l$Y*ii  
  return (T & )r; pT|l"q@  
} tzJ7wXRr  
template < typename T1, typename T2 > aGBUFCCa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zCji]:  
  { 18nT Iz_  
  return (T1 & )r1; @k+ K_gR  
} O#Ma Z.=  
} ; L _D#  
z=/&tRe W  
template <> YC[c QX  
class holder < 2 > 7D&O5Z=%+  
  { FRhHp(0}5  
public : t03X/%H  
template < typename T > }i$ER,hXh  
  struct result_1 QZ& 4W  
  { WA((>Daf]  
  typedef T & result; z94#:jPmG  
} ; k:[T#/;  
template < typename T1, typename T2 > V!\'7-[R  
  struct result_2 { k>T*/  
  { ;&c9!LfP  
  typedef T2 & result; xciwKIpS  
} ; *47HN7  
template < typename T > ?xwLe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7y4jk  
  { \&/V p`  
  return (T & )r; X6<Ds'I  
} T].Xx`  
template < typename T1, typename T2 > zb3,2D+P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i"#pk"@`  
  { Yz)+UF,  
  return (T2 & )r2; 4OeH}@a  
} v` h n9O  
} ; [nA1WFfM  
%0Ibi  
BEtFFi6ot  
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> >。 H S)$|m_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +wp!hk&C5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1z3>nou2{  
fG zx;<0P!  
return l(i, j) = r(i, j);  < v1.+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &6e A.  
.;F%k,!v  
  return ( int & )i; m$bYx~K  
  return ( int & )j; \NTVg6>qN  
最后执行i = j; X2T_}{  
可见,参数被正确的选择了。 i&KBMx   
} `Cc-X7  
ZZ>F ^t  
%6\L^RP  
4&AGVplgF  
八. 中期总结 \1sWmN6  
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: MbxJ3"@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4Ss*h,Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1}R\L"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;b}cn!U]  
V%'' GF   
L8J] X7  
Ax6zx  
.=N?;i  
)# v}8aL  
九. 简化 ka@yQV  
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。 %$_Y"82  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O{p7I&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E|3[$?=R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 / hg)=p  
  +-*/&|^等 r{{5@  
2. 返回引用。 @6M>x=n5  
  =,各种复合赋值等 N6Dv1_c,  
3. 返回固定类型。 (%'`t(<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NIAji3  
4. 原样返回。 G\R6=K:f7  
  operator, =om<*\vsO  
5. 返回解引用的类型。 L|8&9F\  
  operator*(单目) EMPujik-  
6. 返回地址。 H2'djZ  
  operator&(单目) $F1Am%  
7. 下表访问返回类型。 +7{8T{  
  operator[] oT|:gih5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W/VE B3P>Z  
  operator<<和operator>> `#:(F z  
nub!*)q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 JQ|*XU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wlQ @3RN>  
p+228K ;H  
template < typename Left >  ;{Yr|  
struct value_return /.(~=6o5  
  { dt0(04  
template < typename T > l,5isq ;m  
  struct result_1 cd`P'GDF  
  { g'Wr+( A_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z 5g*'  
} ; U] P{~  
<kJ`qbOU  
template < typename T1, typename T2 > 8@ S@^C*F  
  struct result_2 ,Iru_=Wk~  
  { ~Rx`:kQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^A=2#j~H\  
} ; WD5jO9Oai  
} ; : )y3 &I  
b\t?5z-Z  
_$/Bt?h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nxt`5kSx=  
]x66/O\0u  
下面我们来剥离functor中的operator() gH.$B'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0EasPbp  
.@\(ay  
return l(t) op r(t) JLj b'Bn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K+d{R=s^  
return op l(t) (:^YfG~e  
return op l(t1, t2) {P3gMv;  
return l(t) op %_G '#Bn<  
return l(t1, t2) op ol~ tfS  
return l(t)[r(t)] ~i.rk#{?D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EN__C$  
G5lBCm   
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: ,."wxP2u  
单目: return f(l(t), r(t)); RU~Pa+H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TEbIU8{Y  
双目: return f(l(t)); i6S["\h>  
return f(l(t1, t2)); 1d$wP$  
下面就是f的实现,以operator/为例 QVah4wFL*.  
GPx+]Jw8\  
struct meta_divide C`uL 4r  
  { >|0 I\{ C  
template < typename T1, typename T2 > 1ed^{Wa4$9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {suQ"iv  
  { }rnu:7  
  return t1 / t2; p&\DG  
} BjHp3-A'  
} ; 8bf@<VTO_  
E&Zt<pRf;2  
这个工作可以让宏来做: fl4 0jo]  
8@){\.M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a p(PI?]X  
template < typename T1, typename T2 > \ '*EKi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b!`6s  
以后可以直接用 YDZB$?&a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c[;A$P= 8.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xiL+s-   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) sGh TP/  
JxKd  
/8u}VYE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6B Hd c  
6W~JM^F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X5-[v(/]  
class unary_op : public Rettype 9?^0pR p  
  { ]AZCf`7/?  
    Left l; ~jzT;9:  
public : p@h<u!rL8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZXf& pqmG  
fF2] 7:  
template < typename T > mRt/ d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :fUNc^\2  
      { U lCw{:#F  
      return FuncType::execute(l(t)); Nr}O6IJ>Sg  
    } xZ* B}O{{H  
b2RW=m-  
    template < typename T1, typename T2 > 4q?R3 \e;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?kRx;S+  
      { tOZ-]>U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B,` `2\B  
    } C0khG9,BL  
} ; ^f 0-w`D  
s=1k9   
"Y"`'U=v  
同样还可以申明一个binary_op W}|k!_/  
Hq&MePl[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :*R+ee,& -  
class binary_op : public Rettype A+}O~,mxP8  
  { o#D'"Tn!  
    Left l; l\2"u M#7  
Right r; PG @C5Rnu  
public : ZTj!ti;5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ef3=" }AI;  
e@ 5w?QzW  
template < typename T > O7od2fV(i7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]vw%J ^7:a  
      { p _2Yc]8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6KE64: \;  
    } 7f*b5$+r  
|o ^mg9  
    template < typename T1, typename T2 > j'Gezx^.<e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zeq^dV5y77  
      { \Hq=_}]F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A'D2uV  
    } @wVDe\% ,  
} ; 9lkl-b6xG  
.3SP# mI  
! GtF%V  
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 dZddo z_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  feM(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 07\]8^/G  
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。 bn=7$Ax  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f:AfMf>m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X|4Kdi.r@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mR#"ng  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @Hr1.f  
下面是修改过的unary_op qZlL6  
L"uidd0(g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e5w0}/yW/  
class unary_op [Kb)Q{=)  
  { %/}d'WJR  
Left l; q6o}2<T@  
  m6@;!*Y  
public : '*`1uomeo  
zQB1C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oHF,k  
4F!%mMq  
template < typename T > l=a< =i  
  struct result_1 hn$jI5*`  
  { YWDd[\4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7{VN27Fa_  
} ; ']H*f2y  
6kONuG7Yv  
template < typename T1, typename T2 > Z5*O\kJv  
  struct result_2 _+Uf5,.5yU  
  { 3g0v,7,Zv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,0?3k  
} ; qg*xdefQ%  
\=(U tro  
template < typename T1, typename T2 > bE jQMlb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bOr6"nn  
  { Hx9lQ8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @[5]?8\o  
} " "CNw-^t  
u~Y+YzCxV  
template < typename T > V9;IH<s:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D/z*F8'c  
  { &}0#(Fa`  
  return OpClass::execute(lt(t)); )>pIAYCVP  
} D e$K  
c =Zurqj  
} ; m'2EiYX$}\  
)-i(%;,*e  
FX~pjM  
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 R?:(~ X\  
好啦,现在才真正完美了。 xoQqku"vn  
现在在picker里面就可以这么添加了: iH-(_$f;  
BbgKaCq  
template < typename Right > R1/mzPG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~-A"M_n ?  
  { =05jjR1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qqp=  
} j^Ln\N]^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iUS?xKN$~-  
F[X;A\  
ALKzR433/  
 >6'brb  
f=>ii v  
十. bind h~#.s*0.F  
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。 Hc\oR(L  
先来分析一下一段例子 @[;$R@M_3  
%,udZyO3uR  
)+a]M1j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `yM9XjEl>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TEbE-h0)]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hNF,sA  
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。 sv#/78~|  
我们来写个简单的。 bFfDaO<k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ahw0}S  
对于函数对象类的版本: ?'OL2 ~  
ro^T L  
template < typename Func > a*o k*r  
struct functor_trait 3e|,Z'4}4  
  { aY %{?8PsB  
typedef typename Func::result_type result_type; #o(@S{(NZ  
} ; +F^X1  
对于无参数函数的版本: ::Pf\Lb>  
sP%J`L@h  
template < typename Ret > Rm@F9D[,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @SAJ*h fb0  
  { JL?|NV-  
typedef Ret result_type; ]iaQD _'\  
} ; ,u   
对于单参数函数的版本: `^DP<&{  
bE"J&;|  
template < typename Ret, typename V1 > 5pq9x4&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7zu3o  
  { O9:J ^g  
typedef Ret result_type; ?MJ5GVeH  
} ; w)Y}hlcq  
对于双参数函数的版本: D^w<V%] .  
2/l4,x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {G _|gs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H&0S  
  { 4$4n9`odE  
typedef Ret result_type; .u;'eVH)a}  
} ; ^I!gteU;  
等等。。。 t\lx*_lr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7 '7a`-W  
\3cg\Q+~  
template < typename Func > OLDEB.@  
struct func_return UG,n q  
  { {ALOs^_-  
template < typename T > N<|-b0#Z6  
  struct result_1 uF]+i^+  
  { _B\X&!G.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #EO],!JM  
} ; \V9);KAOj  
h>"Z=y  
template < typename T1, typename T2 > cP8@'l@!  
  struct result_2 s9BdmD^|#  
  { _P{v=`]Eu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f{#Mc  
} ; ,CnUQx0  
} ; t Ow[  
b/eo]Id]  
avH3{V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bh!J&SM:  
^r~R]stE^  
template < typename Func, typename aPicker > i<{/r-w=E  
class binder_1 Z/I`XPmk  
  { 'a enh j  
Func fn; K?mly$  
aPicker pk; QK`2^  
public : "4i_}  
(OHd} YQ  
template < typename T > n`7n5M*  
  struct result_1 ,NQ>,}a0  
  { x:IY6  l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pPZ^T5-ks  
} ; 0mR  
2)>Ty4*  
template < typename T1, typename T2 > | b)N;t  
  struct result_2 rD U"l{cg  
  { ~uu~NTz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .s<tQU  
} ; 7)a u#K6  
zGE{Z A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &8 4Izs/[  
? 8)$N  
template < typename T > z50f$!?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nh\y@\F>  
  { *gXm&/2*  
  return fn(pk(t)); w'Q2Czso  
} &0S/]E`_M  
template < typename T1, typename T2 > ;:pd/\<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )ur&Mnmm  
  { sOW,hpNW  
  return fn(pk(t1, t2)); _7w2E   
} MEn#MT/Cz  
} ; _i{4 4zE  
Gu9x4p  
QYTwGThWR  
一目了然不是么? gedk  
最后实现bind >~^##bIb  
$U/_8^6B0  
6 _\j_$  
template < typename Func, typename aPicker > K1>(Fs$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '$n#~/#}  
  { !4G<&hvb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  %;9+`U  
} & A<Pf.Us  
>w=xGb7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ' ! ls"qo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f*SAbDE  
in6iJ*E@'  
十一. phoenix \4`2k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tY=n("=2  
(&u)F B*  
for_each(v.begin(), v.end(), O(E-ox~q  
( n`hes_{,g  
do_ dO[w3\~  
[ "ci<W_lx  
  cout << _1 <<   " , " ?k:i3$  
] 5&r2a}K  
.while_( -- _1), OAQ'/{~7  
cout << var( " \n " ) q}["Nww-  
) ZWJFd(6  
); BDg6Z I<n  
b#C"rTw  
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: O({-lI  
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 BE }qwP^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xf@D<}~1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?Y~>H 2  
|7I.DBjR;  
u[oYVpe)IG  
template < typename Cond, typename Actor > S-h1p`  
class do_while 6X:- Z 3  
  { |[TH ~ o  
Cond cd; c"J(? 1O  
Actor act; * #;rp~  
public : Q_#X*I  
template < typename T > RS/%uxS?  
  struct result_1 1p&?MxLN-a  
  { 'F+O+-p+  
  typedef int result_type; hk&p+NV!  
} ; ASaG }h  
h3xX26l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y^S0K'N  
h{ce+~X  
template < typename T > U'.>wjO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cVn7jxf  
  { ~%Yh`c EP  
  do Z[`J'}?|  
    { L i=l/  
  act(t); !HDk]   
  } =fi.*d?$7  
  while (cd(t)); V|HSIJ#J  
  return   0 ; > KH4X:  
} fC%;|V'Nd  
} ; qBX<{[  
EGGy0ly  
L*h X_8J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1xq1te)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Yjk A^e  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 60AX2-sdJ,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~rY<y%K  
下面就是产生这个functor的类: L +.K}w  
K{>O. 5  
T:.J9  
template < typename Actor > G';oM;~/|  
class do_while_actor >o>'@)I?e6  
  { :@b>,{*4zS  
Actor act; F<-Pbtw  
public : l/rhA6kEU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [TO:- 8$.  
D|-]"(2i  
template < typename Cond > 1<5 9)RiO>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rhn*k f{8  
} ; "v*RY "5#  
EUna_ 4=  
gi;V~>kh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !>S' eXt  
最后,是那个do_ `&9#!T.  
<"[}8  
Dh +^;dQ6  
class do_while_invoker nVyb B~.=  
  { 9'5,V{pj  
public : `8'T*KU  
template < typename Actor > [>_( q|A6+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )If[pw@j  
  { ir,Zc\C  
  return do_while_actor < Actor > (act); =C3l:pGMB;  
} LK:|~UV?  
} do_; 6gR=e+  
[[ s k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y?%6af+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @MB;Ez v  
最后来说说怎么处理break和continue U5Ho? `<  
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。 !^"hYp`  
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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