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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6Q&r0>^{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .0 )Y  
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, Yj|eji7y  
Vgb *% I  
AI vXb\wL  
1+;C`bnA  
  class filler }GMbBZ:nKK  
  { ^jB8Q  
public : %VJ85^B3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lf<S_2i  
} ; ZIR0PQh\  
P;[OWSR[d  
gU^$Sx7'  
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: -Y#sI3o*R8  
wFh8?Z3u_  
}T^cEfX  
Y}*\[}l:&x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'n QVj  
o{b=9-V  
EJ}!F?o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N]EcEM#  
1LJuCI=~  
$0oO &)*  
-$VZte x  
二. 战前分析 dC e4u<so\  
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。 5<pftTcZ  
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 kv,%(en]  
mP38T{  
Jb)#fH$L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b i y4 d  
  /* --------------------------------------------- */ F;ZSzWq  
vector < int *> vp( 10 ); %=AxJp!a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zJDSbsc$%  
/* --------------------------------------------- */ >7`<!YJkK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =o}"jVE  
/* --------------------------------------------- */ nMfFH[I4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &;,,H< p  
  /* --------------------------------------------- */ 1(Y7mM8\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m"\:o  
/* --------------------------------------------- */ `!:q;i]}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1% F?B-k  
<$w?/y/'  
7'-Lp@an  
9j ]sD/L5q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4to% `)]  
1._1, _2是什么? Xv <G-N4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a {}|Bf<  
2._1 = 1是在做什么? G&xo1K]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hv6@Jr3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _Y=2/*y^  
GuZ ( &G6*  
4H5pr  
三. 动工 !MDNE*_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )D'^3) FF  
u<q :$  
'bGX-C  
> oA? 6x  
template < typename T > l+V,DCE  
class assignment QVF]Ci_=  
  { "Td`AuP@,  
T value; bPD`+: A_  
public : 8(.mt/MR  
assignment( const T & v) : value(v) {} )VCzn~uf  
template < typename T2 > O1 .w,U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nw&!}#m  
} ; <Llp\XcZ  
(Rk_-9_E.  
scuHmY0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =cN&A_L(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y={&5Mir  
L@75- T  
G$'jEa<:u  
v5;I]?72l~  
  class holder x\&`>>uA  
  { B/5=]R  
public : g-`~eG28D5  
template < typename T > Q9d`zR]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MS(JR  
  { k4qp u=@U  
  return assignment < T > (t); \Gm-MpW  
} %p^.\ch9  
} ; 9jN)I(^D6  
R(P%Csbqh  
xvzr:p P  
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: -yGDh+-  
,*4p?|A  
  static holder _1; {GvTfZfp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _A<u#.yd  
Eh-n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +,o0-L1D  
而不用手动写一个函数对象。 A*. /,KT  
_, ;j7%j  
dC=)^(  
uj%skOD6Z  
四. 问题分析 j-CnT)W<  
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。 Ngr/QL]Q  
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。 VIP7OHJh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G*S|KH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B!gGK|8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $F.([?)k?  
ELh8ltLY  
五. 问题1:一致性 Xi?b]Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| pE{yv1Yg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )$w*V9d  
r'CM  
struct holder r1ws1 rr=  
  { wU#F_De)R:  
  // k>dsw:  
  template < typename T > ^gV T$A  
T &   operator ()( const T & r) const 8Qh#)hiW!  
  { th6+2&B6  
  return (T & )r; Qn ^bVhG+  
} o7B[R) 4  
} ; 5L:1A2Z?c  
|AlR^N  
这样的话assignment也必须相应改动: yNm:[bOER  
Z5c~^jL$-  
template < typename Left, typename Right > /h v4x9  
class assignment k3+e;[My+  
  { Rwr 2gMt7  
Left l; )s1Ib4C  
Right r; K:' q>D@  
public : }M1sksk5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZEYgK)^  
template < typename T2 > |F.)zC5{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7?B.0>$3>V  
} ; ,!V]jP)  
@&D?e:|!U  
同时,holder的operator=也需要改动: ;> m"x  
X1 ZgSs+i  
template < typename T > s >0Nr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MNH1D! }  
  { }HE6aF62O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sC[yI Up  
} ^kS T  
.(J?a"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iHf-{[[Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2_Wg!bq  
64-#}3zL  
return l(rhs) = r; @/r^%G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _"4xKh)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GE>[*zN  
q1E:l!2al  
template < typename Tp > )2,eFNB#n  
class constant_t T[= S$n -'  
  { gyS+9)gY  
  const Tp t; X(jVRr_m9  
public : 2<mW\$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sH[ -W-  
template < typename T > I\qYkWg7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K[chjp!$l  
  { pT?Q#,fh  
  return t; 0A{/B/r   
} .To;"D;j,  
} ; lnE+Au'  
-@>BHC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jc)^49Rf  
下面就可以修改holder的operator=了 U/lM\3v/e  
)otb>w5  
template < typename T > DO7W}WU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r_EcMIuk  
  { fw oQ' &  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8A{_GH{:  
} , @m@S ^  
A`{y9@h(  
同时也要修改assignment的operator() EQqx+J&!  
kY]W Qu  
template < typename T2 > iCP/P%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CE15pNss  
现在代码看起来就很一致了。 +i\&6HGK;-  
]pEV}@7  
六. 问题2:链式操作 ^\B :R,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Pmi#TW3X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 P;PQeXKw  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `IYuz:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  p0.|<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M4ozTp<$O  
K/ &?VIi`z  
template < typename T > fjnTe  
struct result_1  `[zQf  
  { XPB9~::  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =66Nw(E.  
} ; E&Qi@Ty  
::n;VY2&  
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: P,ua<B}L  
bslrqUk_`=  
template < typename T > Y2o6kS{x  
struct   ref )Qm[[pnj  
  { zo;^m|  
typedef T & reference; ?j^=u:<  
} ; ]a2W e`  
template < typename T > \.XLcz  
struct   ref < T &> 2cu#lMq  
  { 8 i&_Jgmr  
typedef T & reference; Y-ux7F{=z  
} ; ]CU]pK?nq  
>r &;3:"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9;yn}\N `  
}AZc8o-  
template < typename T > 9;F bnp'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UZ8?[  
  { -st7_3  
  return l(t) = r(t); U $Qv>7  
} Hn,:`mj4-6  
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。 K.gEj*@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z -%(~  
61U<5:#l  
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 ,2oF:H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C1T_9}L-A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c62=*] ,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZxGP/D  
最后的布局是: = sAn,ri  
                Add p8wyEHB  
              /   \ D+lzFn$3  
            Divide   5 lq.Te,Y%w  
            /   \ 3Q/#T1@  
          _1     3 B*!WrB :s  
似乎一切都解决了?不。 $- +/$!  
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。 ~-a'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。 wPbkUVO  
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: x*oWa,  
&iN--~}!$  
template < typename Right > Qy#)Gxp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wV?,Z!\Z  
Right & rt) const 3M5#4n\v$  
  { GFSt<k)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [NnauItI  
} `SO|zz|'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M(|   
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。 S{',QO*D6  
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。 G0n'KB  
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。 AvR2_  
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。 _<ut)G^9  
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? g%[n4  
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: /8@m<CW2Y  
T5wjU*=IL  
template < class Action > EoX_KG{  
class picker : public Action dQy>Nmfy  
  { W{XkV Ke1a  
public : +@X5!S6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z,N$A7SBE  
  // all the operator overloaded 7iu Q9q^&  
} ; ]j>i.5  
PIcrA2ll  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2EQ 6J  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0;sRJ  
8GJdRL(  
template < typename Right > a )*6gf<5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3*DXE9gA9  
  { ^GN8V-X4y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cIXwiC8t  
} Kr  L>FI  
P+e KZo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m}VM+=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i5hD#  
N#N0Q0W=  
template < typename T >   struct picker_maker X7UBopm&  
  { E jEFg#q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K|W^l\Lt  
} ; SM[{BH<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b M;`s5d  
  { %;`>`j5  
typedef picker < T > result; 7J>Gd  
} ; (7lBID4  
~E4"}n[3A#  
下面总的结构就有了: oN[Th  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b hjZ7=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "$p#&W69"J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  \d.F82  
至此链式操作完美实现。 Al)$An-  
D)='8jV7  
0Flu\w/+P  
七. 问题3 V6iL5&  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kL@Wb/K JP  
dOa!htx]  
template < typename T1, typename T2 > B\j~)vg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '(@YK4_M  
  { hJ%1   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h -_&MD/J  
} "u}9@}*  
-237Lx$/  
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: jRkC/Lw  
bv?0.{Z  
template < typename T1, typename T2 > @b!"joEy  
struct result_2 A3P9.mur  
  { B_3QQ tjAl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e xR^/|BR  
} ; |oKu=/[K  
!7lj>BA>  
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? 4h 5_M8I  
这个差事就留给了holder自己。 \Z)1 ?fq  
    Uv?'m&_  
p|6v~  
template < int Order > ~JZ3a0$^  
class holder; TZ^LA L'8_  
template <> aP~gaSx  
class holder < 1 > <2Y0{ 8)  
  { 6=|&tE  
public : 6DS43AQs  
template < typename T > 2iXoj&3e  
  struct result_1 v<rF'D2  
  { <SXZx9A!  
  typedef T & result; +Al>2~  
} ; 2@@l{Y0f6  
template < typename T1, typename T2 > jThbeY[  
  struct result_2 \,W.0#D8v4  
  { A-E+s~U8  
  typedef T1 & result; Q/_#k/R  
} ; wuK=6RL  
template < typename T > .{dE}2^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ol!86rky  
  { H9"=  p  
  return (T & )r; oC dGQ7G}  
} \4~AI=aw,T  
template < typename T1, typename T2 > OS7R Qw1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 0N,?a  
  { u?Hb(xZtg=  
  return (T1 & )r1; nW;kcS*A  
} a#(U2OP  
} ; =TcOnQj  
ki\uTD`mf  
template <> 3l:QeZ  
class holder < 2 > /J%do]PDl  
  { 2YQ#-M  
public : &{^eU5  
template < typename T > XDmbm*~i  
  struct result_1 P[gO85  
  { _,; %mK  
  typedef T & result; o\4t4}z~'f  
} ; bAhZ7;T~  
template < typename T1, typename T2 > 4 \Di,PPu  
  struct result_2 ?9?4p@  
  {  b;vNq  
  typedef T2 & result; ]S /G\z  
} ; \ XH@b6{  
template < typename T > tP'GNsq+m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sWxK~Yg  
  { mY2:m(9"5  
  return (T & )r; b :\D\X  
} P.4E{.)(  
template < typename T1, typename T2 > g^lFML| %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .j 'wQ+_  
  { iz x[  
  return (T2 & )r2; D$pj#  
} S=9E@(]  
} ; b~w KF0vq  
'C]jwxy  
?MZ:_'2p  
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> >。 "\T"VS^pd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `7B14:\A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "@t-Cy:!O  
$[e%&h@JR  
return l(i, j) = r(i, j); N du7nKG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [\HQPo'S  
)+GX<2_  
  return ( int & )i; }MZan" cfo  
  return ( int & )j; Q]i[.ME  
最后执行i = j; f)gGH'yOQ  
可见,参数被正确的选择了。 6o lV+  
kkfCAM  
5Bj77?Z  
MSB%{7'o  
x-~-nn\O  
八. 中期总结 pI^=B-7  
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: nZW4}~0j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wiV&xl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5Fe-=BX(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q x.jCy@  
4!'1/3cY  
$MT}l  
kgc.8  
%F3}/2  
eiB(VOJ  
九. 简化 Q<'@V@H  
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。 03"#J2b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \(9p&"Q-  
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: 3;D?|E]1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5`yPT>*#m>  
  +-*/&|^等 }9}w8R~E  
2. 返回引用。 N[ Q#R~Hn<  
  =,各种复合赋值等 .HOY q  
3. 返回固定类型。 sN@j5p^jc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MgP{W=h2  
4. 原样返回。 0~i qG  
  operator, TQ~&Y)".  
5. 返回解引用的类型。 ,lP7 ri  
  operator*(单目) :~r#LRgc  
6. 返回地址。 Ph"iX'J  
  operator&(单目) 3:O+GQ*  
7. 下表访问返回类型。 vK'9{q|g  
  operator[] ;_bq9x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  uE"2kn  
  operator<<和operator>> ]-rczl|o  
EFNdiv$wF  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 scmto cm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3DI^y` av  
G4);/#  
template < typename Left > 5F03y`@ u  
struct value_return `E%(pjG  
  { |w,^"j2R  
template < typename T > +DxifXtB  
  struct result_1 *vXDuhQ  
  { }{#7Z8   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PIpWa$b  
} ; rJp?d9B  
0O^r.&{j>  
template < typename T1, typename T2 > ]nHe$x!2]  
  struct result_2 e mC\i  
  { m^Rd Iy)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q4zSS #]A  
} ; nYgx9Q"<om  
} ; &}O8w77  
SE-} XI\  
%N1T{   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _32/WQF6  
LNbx3W oC  
下面我们来剥离functor中的operator() |oFI[PE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O{*GW0}55  
/o'oF  
return l(t) op r(t) d)9PEtI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v(k*A:  
return op l(t) r5Wkc$  
return op l(t1, t2) YBeZN98Nt  
return l(t) op ju r1!rg%  
return l(t1, t2) op U0zW9jB  
return l(t)[r(t)] {\F2*P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DZF[dxH  
(c 1u{  
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: XZ; *>(  
单目: return f(l(t), r(t)); :Z]/Q/$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8[f8k 3g  
双目: return f(l(t)); @ > cdHv  
return f(l(t1, t2)); 7kOE/>P?  
下面就是f的实现,以operator/为例 Kl!DKeF  
w# xncH:1  
struct meta_divide X #H:&*[!  
  { J~fuW?a]r  
template < typename T1, typename T2 > 5=Zp%[ #  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L>i<dD{  
  { 0>8ZN!@K  
  return t1 / t2; :R{x]sv  
} % d4+Ctrp-  
} ; $;Q=iv 3  
 %L{  
这个工作可以让宏来做: ]kzv8#  
aKa  R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1+VY><=n  
template < typename T1, typename T2 > \ ]gjr+GV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *c!;^Qyp&  
以后可以直接用 aGdpec v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KC#kss  
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 J,.j_ii`!  
(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。。。) WFQ*s4 R(  
q.U*X5  
!4i,%Z& 6  
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 i#Ne'q;T  
ll 6]W~[ZC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EaJDz`T}  
class unary_op : public Rettype ~r{\WZ.  
  { J~M H_N  
    Left l; G*8+h  
public : cA2^5'$$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s0_-1VU  
ab8oMi`z  
template < typename T > m*Q[lr=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q@ykQ  
      { hg$qb eUl  
      return FuncType::execute(l(t)); ecM4]U  
    } "``W6W-(  
^uKnP>*l  
    template < typename T1, typename T2 > A%.J%[MVz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q:'qw#P/C  
      { ]Y?{$M G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bS_y_ 9K  
    } !hwzKm=%N  
} ; ^aGZJiyJ  
3P%w-qT!N  
|G|*  
同样还可以申明一个binary_op @>qx:jx(-S  
/5L'9e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UIC\CP d  
class binary_op : public Rettype +,ZU TG  
  { H5 p}Le  
    Left l; y|&.v <  
Right r; BnKP7e  
public : ]}UeuF\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u=_bM2;~Z  
5bu[}mJ  
template < typename T > !D.= 'V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i}v}K'`  
      { $.suu^>^w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )nf=eU4|  
    } [ t>}SE  
oi33{#%t  
    template < typename T1, typename T2 > ^&f{beU9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *qeic e%E  
      { Zj%B7s1A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SH@  
    }  ?.4yg(  
} ; Fi,e}j=2f  
XhHel|!g:  
v#FJ+  
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 {ar5c&<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'xLM>6[wz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,v$2'm)V  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~#HH;q_7m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GFASF,+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X+?Il)Bv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >o0&:h|>$'  
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) ! 0>!tW  
下面是修改过的unary_op L@gQ L  
35]j;8N:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w~cq% %  
class unary_op w /Bn2bD  
  { _rWM]  
Left l; {UV<=R,E  
  Lic{'w&  
public : CYTuj>Ww  
!:g>CDA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y:tW]   
Allt]P>  
template < typename T > MHpL$g=5_  
  struct result_1 EyKkjEXx_  
  { *<|~=*Ddf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^cKv JSY  
} ; rC1qGzg\a  
zezofW]a  
template < typename T1, typename T2 > ,N))=/  
  struct result_2 6\)8mK  
  { o1p$9PL\:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TNX%_Q<  
} ; Hm.&f2|(  
)$9C`d[  
template < typename T1, typename T2 > ecSdU>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Y^d9.  
  { .NNcc4+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HiS,q0  
} }e/[$!35  
vJ'yz#tl9  
template < typename T > 4cErk)F4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yq)YS]  
  { c*M)DO`y;h  
  return OpClass::execute(lt(t)); s$DT.cvO  
} K 8yyxJ  
+ aXk^+~j  
} ; Hd=D#u=A4{  
@2%VU#!m  
:Z*02JwK  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "S{6LWkD  
好啦,现在才真正完美了。 NejsI un%  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~q#[5l(r8  
w ufKb.4`  
template < typename Right > i$ fjr[$B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1S)0 23N  
  { Fb\2df{@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sa0^1$(<  
} 9 +N._u  
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。 =JySY@?9  
/RXk[m-  
om*tdG  
$Kw"5cm  
tx|"v|&e2  
十. bind mAYr<=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X"qbB4 (I  
先来分析一下一段例子 6%tiB?  
I ")"s  
@$b+~X)7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} um_M}t{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 go%X%Os]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nkCRe  
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。 ./BP+\)l O  
我们来写个简单的。 *~t$k56  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (X`t"*y"  
对于函数对象类的版本: *`pec3"  
3MBz  
template < typename Func > P7BJ?x  
struct functor_trait pn_gq~5ng  
  { :[X }.]"  
typedef typename Func::result_type result_type; iK6<^,]'  
} ; z }b U\3!  
对于无参数函数的版本: zOdasEd8!  
5f^`4 pT  
template < typename Ret > fB @pwmu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1!v >I"]  
  {  ]5)&36  
typedef Ret result_type; "|l oSf@  
} ; ).O2_<&?F  
对于单参数函数的版本: wJ]$'c3  
ezq q@t9  
template < typename Ret, typename V1 > N:gstp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]TTJrC:  
  { [(e`b  
typedef Ret result_type; U0|j^.)  
} ; m?R+Z6c[  
对于双参数函数的版本: U}vtVvx  
(EF$^FYPK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I;":O"ij\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > omUl2C  
  { ;ZqD60%\  
typedef Ret result_type; CsST-qxg  
} ; ][$$  =  
等等。。。 yn ?U7`V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ywsz"/=@  
J\,e/{,X  
template < typename Func > GF.g'wYc)Y  
struct func_return cdU >iB,  
  { BKP!+V/  
template < typename T > 2QuypVC ]  
  struct result_1 |#k hwH  
  { )mo|.L0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $GfxMt  
} ; B& f~.UH  
a~N)qYL:  
template < typename T1, typename T2 > }"; hz*a  
  struct result_2 #.G>SeTn2}  
  { {D2d({7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $, @ rKRY  
} ; CPCB!8-5  
} ; }-]s#^'w  
TXk"[>,:H  
UNH}*]u4`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y8CYkJTAD-  
O6/=/-?N=c  
template < typename Func, typename aPicker > 8'_ ]gfF  
class binder_1 VTX'f2\  
  { Y<$"]@w  
Func fn; W,oV$ s^  
aPicker pk; +iDz+3v(  
public : 8#JyK+NU  
wYxFjXm  
template < typename T > >8HRnCyp/  
  struct result_1 +w}%gps  
  { (S93 %ii  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z YO/'YW  
} ; P*^UU\x'4I  
GMp'KEQQ  
template < typename T1, typename T2 > AxqTPx7`|  
  struct result_2 MS^hsUj}  
  { F9G$$%Q-Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [~r $US  
} ; w\Eve:  
E rymx$@P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C g,w6<7  
%RF   
template < typename T > BO cEL%+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AE@Rn(1.  
  { T=KrT7  
  return fn(pk(t)); I3=Sc^zz&V  
} RoXOGVo  
template < typename T1, typename T2 > r3lr`s`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z"8cGN'  
  { 2OOj8JS  
  return fn(pk(t1, t2)); eMMiSO!3  
} VQJ5$4a&  
} ; mp$II?hZ*  
Rn ^N+3o'M  
#+Gs{iXr  
一目了然不是么? t $ ~:C  
最后实现bind YO4ppL~xe  
f2K3*}P  
w9?wy#YI  
template < typename Func, typename aPicker > "Q!{8 9Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) us *l+Jw,m  
  { K?<Odw'k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :r+ 1>F$o  
} ^\t">NJ^  
|vE#unA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]V7hl#VO  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6B P%&RL  
~bQ:gArk  
十一. phoenix %[F;TZt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6*oTT(0<p  
IaqN@IlWb  
for_each(v.begin(), v.end(), 6E%k{ r  
( #Yb9w3N  
do_ *wl_8Sis}  
[ pNme jz:  
  cout << _1 <<   " , " g}`CdVQ2M<  
] R1%T>2"~&  
.while_( -- _1), 2MrR|hLx  
cout << var( " \n " ) "tbBbEj?d  
) f*f9:xUY  
); UE](`|4H  
*VAi!3Rx;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "@bk$o=  
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 ;Awzm )Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;{u#~d}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JugQ +0  
F#9KMu<<cI  
l@9:V hU(  
template < typename Cond, typename Actor > _E-GHj>k z  
class do_while SQCuY<mD  
  { -2XIF}.Hu  
Cond cd; u9%:2$[  
Actor act; {_D'\i(Y_  
public : BbhdGFG1  
template < typename T > 6iS+3+  
  struct result_1 V#FLxITk  
  { Z.19v>-c  
  typedef int result_type; SaScP  
} ; rV{e[fGd  
N1+]3kt ~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G4]``  
?["ZEa  
template < typename T > Tdp$laPO'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q 7?4GxMj  
  { 0;`PHNBq  
  do Fsdn2{g8U  
    { !T1i_  
  act(t); $ :P~21,  
  } ZuON@(  
  while (cd(t)); QpZhxp  
  return   0 ; 0 N^V&k   
} ?Io2lFvI@Y  
} ; eS+LFS7*k  
=swcmab;  
Lf<9GYNy>`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $t?e=#G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 e1a%Rj~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =sJHnWL[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [C#pMLp,~  
下面就是产生这个functor的类: =1uI >[aN  
Np)!23 "  
{RO=4ba{J  
template < typename Actor > w/@%xy  
class do_while_actor n[7zK'%Dxg  
  { YLr2j 7  
Actor act; ^u<+tV   
public : XP1_{\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rJxT)bR  
9tgkAU`  
template < typename Cond > !r,d rb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qdZYaS ~  
} ; my0->W%L  
Tj#XsD?J  
T9.gs}B0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n*uZ=M_/Q  
最后,是那个do_ Melc -[  
suSIz 7:  
!Hg#c!eOg  
class do_while_invoker j_g9RmZT  
  { yLX\pkAt4  
public : |0 VP^md  
template < typename Actor > {,X(fJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sa ?;D  
  { %stktVDAP  
  return do_while_actor < Actor > (act); b /ySt<  
} 4j{ }{  
} do_; K a jyQ"j  
U9s y]7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S] a$w5ZP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &!Vp'l\9  
最后来说说怎么处理break和continue r~t7Z+PXF  
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。 W_EN4p~J  
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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