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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8}0wSVsxV$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sy"}25s  
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, /.SG? 5t4  
MKBDWLCB  
c2P}P* _  
JXc.?{LL  
  class filler 3uuIISK  
  { m{Q #f\<  
public : ;xwcK-A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $XF$ n#ua  
} ; 9nG^_.}|  
2o SM|  
XO <0;9|  
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: h5P_kZJ  
;XN|dq  
K7RAmX  
P6v ANL-B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {M**a  
1&dtq,|N  
E=8'!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zy,SL |6:  
83vMj$P  
`dvg5qQ  
3}|[<^$  
二. 战前分析 ;C@mT;hR  
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。 YlrN^rO  
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 K0gQr.J53  
]X6<yzu&+l  
p\&O;48=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4LTm&+(5  
  /* --------------------------------------------- */ %,T*[d&i  
vector < int *> vp( 10 ); ;iKLf~a a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '7?Y+R@|L  
/* --------------------------------------------- */ x%EGxs;>^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vJ&_-CX   
/* --------------------------------------------- */ 4}H+hk8-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8US#SI'x  
  /* --------------------------------------------- */ Lwl1ta-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -EiTP:A  
/* --------------------------------------------- */ R l ]x:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IJ Jp5[w  
E{\CE1*  
cB uuq  
r!Eh}0bL  
看了之后,我们可以思考一些问题: OijuOLt  
1._1, _2是什么? NxHUOPAJc  
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。 X)3(.L  
2._1 = 1是在做什么? JWb +  
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。 b G:\*1T  
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。 p":u]Xgb  
;E.]:Ia~  
"6jt$-?  
三. 动工 d,^O[9UWo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !UoA6C:  
c>LP}PGk  
&>\;4E.O5  
a3yNd  
template < typename T > 1/97_:M0~F  
class assignment UePkSz9EU  
  { '-v:"%s|  
T value; W![K#r5T  
public : E f\|3D_  
assignment( const T & v) : value(v) {} vfkF@^D  
template < typename T2 > 2d .$V,U<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *Ypn@YpSp  
} ; @;4;72@O  
-qP)L;n  
?\Z pVL<>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w % Hj'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M@.l# [@U  
Q5ASN"_  
H,% bKl#  
;oOTL'Vu  
  class holder Ph=NH8  
  { l2LQV]l  
public : E+/Nicn=  
template < typename T > FOG{dio  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x$d[Ovw-  
  { h?xgOb!4  
  return assignment < T > (t); bN_e~z  
} )k(K/m  
} ; __ g?xw  
1 m'.wh|  
)-4c@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MZt#T+b  
UVw^t+n  
  static holder _1; TanWCt4r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZO%^r%~s  
5k0iVpjQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _m9k2[N!  
而不用手动写一个函数对象。 bY P8  
AY52j  
IS]A<}j/-  
SMZ*30i  
四. 问题分析 p:xyy*I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Tksv7*5$  
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。 ZH Q?{"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rnK]3Ust  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Wr[LC&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xQ"uC!Gu4  
!gkr?yhE  
五. 问题1:一致性 A;d@NOI#,K  
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?| WHE<E rV%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NMkP#s7.y  
 qra XAQ  
struct holder 8w:ay,=  
  { Tr?p/9.m  
  // D|zuj]  
  template < typename T > 6,=Z4>  
T &   operator ()( const T & r) const 4np2I~ !  
  { ) f~;P+  
  return (T & )r; |.c4y*  
} |m-N5$\IC  
} ; *y4g\#o.  
OL\-SQ&  
这样的话assignment也必须相应改动: A-r;5?S  
&oMEz 0  
template < typename Left, typename Right > i431mpMa  
class assignment #2^0z`-\_z  
  { F${sEtH  
Left l; :gsRJy1  
Right r; |mH* I  
public : 2Z{?3mAb;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,WE2.MWR  
template < typename T2 > u{4P)DIQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g"/n95k<  
} ; ajycYk9<m  
}5fd:Bm;  
同时,holder的operator=也需要改动: f 6I)c$]Q  
Zz} o  t  
template < typename T > PY.HZ/#d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Kl.*Q  
  { G `|7NL   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t`6]eRR  
} $ #!oejLD  
~m fG Yk"  
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。 Q9cSrU[$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,[ 2N3iH  
!mK()#6  
return l(rhs) = r; Sd6O?&(  
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。 7Q!ksp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: % i?  
Py*WHHO  
template < typename Tp > bg|$1ue  
class constant_t j*QdD\)  
  { S5JM t;O  
  const Tp t; )L&y@dy)  
public : w yxPvI`   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q&:7R .Ci  
template < typename T > fExFpR,`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZW?h\0Hh  
  { -9 LvAV>  
  return t; P'h39XoZ  
} /5E0'y,|P  
} ; >4ex5  
{U-z(0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UovN"8W+  
下面就可以修改holder的operator=了 uVgA <*0  
FtJaX])b  
template < typename T > !Mw/j`*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |~A*?6:@  
  { .+>fD0fW7Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fm Yx  
} GpPM?  
i?B<&'G  
同时也要修改assignment的operator() T ?Om]:j  
7s%D(;W_Mo  
template < typename T2 > 3z0Bg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \2u7>fU!  
现在代码看起来就很一致了。 9z4F/tUq  
Pac ^=|h<q  
六. 问题2:链式操作 `0ZH=*P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pOK=o$1V8  
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。 ;ZB=@@l(  
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。 Vw ;iE=L  
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。 0VvY(j:hp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "#Z e3Uy\  
:[l}Bb,  
template < typename T > ~ tR!hc}  
struct result_1 HCr}|DxyK  
  { yuC"V'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6\l F  
} ; t _ CMsp  
#>_t[9;  
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 [aE3Felk  
'[6]W)f  
template < typename T > :&5u)  
struct   ref BUZ74  
  { [e,xC!2  
typedef T & reference; \u.5 _ g  
} ; >? o5AdZ  
template < typename T > ;PVE= z+y  
struct   ref < T &> yVzV]&k  
  { &H+ wzx<  
typedef T & reference; x=0Ak'1M  
} ; #}.{|'L  
3B[tbU(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dDiy_Q6  
g&RhPrtl  
template < typename T > `Zp*?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (M;d*gN r  
  { E_& ;.hw  
  return l(t) = r(t); ?p6@uM\Q7  
} 8Ud.t =2  
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。 h_X'O3r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,6y.wNb:F  
FXk*zXn6  
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 v+E J $  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y=8KNseW|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Mb_"M7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q: F6MW  
最后的布局是: Bph(\= W  
                Add Q~^v=ye  
              /   \ &hVf=We  
            Divide   5 ,P`:`XQ>_B  
            /   \ [)}`w;#  
          _1     3 UptKN|S&V  
似乎一切都解决了?不。 Fu?_<G%Ynp  
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。 eOVln1a  
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。 c&#Q`m  
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: GwgY{-|`  
 pb<eg,  
template < typename Right > Q_/UC#I8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `$4wm0G|  
Right & rt) const uj}%S_9  
  { Hv"qRuQ?[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z+fy&NPl  
} \xOYa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cooicKS7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *W=1yPP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Qt"jU+Zoy  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \Ogs]4   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 E08!a  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r 'ioH"=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }K.)yv n  
n%2c<@p#  
template < class Action > *` -  
class picker : public Action q%s<y+  
  { aEUEy:.  
public : heES [  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =J-&usX  
  // all the operator overloaded % T$!I(L&  
} ; ) fuAdG  
4,`t9f^:  
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。 j0cB#M44  
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: FKtCUq,:  
CW@EQ3y0  
template < typename Right > ;[C_ho  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KVC18"|f  
  { aB&a#^5CI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9nd,8Nji  
} N+UBXhh  
oj6=.   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \J~@r1  
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。 7CU<R9Kl  
6C_H0a/h&  
template < typename T >   struct picker_maker j%S} T)pX  
  { mg3YKHNG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o -x=/b  
} ; MA=gCG/JD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H8Ra!FW@  
  { ],<pZ1V;  
typedef picker < T > result; {- &wV  
} ; Np opg1Gv>  
z9Y}[ pN  
下面总的结构就有了: ~!fOl)F  
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>>J%  
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。 #3C] "  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \!)1n[N  
至此链式操作完美实现。 ^x >R #.R  
V'N]u (^  
\ 0F ey9c  
七. 问题3 gE&83i"  
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。 1A7(s0J8 :  
"f!H[F1~  
template < typename T1, typename T2 > zM%2h:*+{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E zU=q E  
  { ]D>\Z(b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x50ZwV&j  
} +o 6"Z)  
 N,ihQB5  
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: Xj6?,J  
s=&x%0f%  
template < typename T1, typename T2 > ! M7727  
struct result_2 Coe%R(x5  
  { )k 6z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r[nvgzv@  
} ; O3L:v{Kn  
GZiN&}5e  
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? 0@jhNtL  
这个差事就留给了holder自己。 3jM+j_n R  
    I(Q3YDdb  
}(UU~V  
template < int Order > >s%m\"|oh  
class holder; /n9,XD&)  
template <> >@|XY<  
class holder < 1 > sc# q03  
  { |/RZGC4  
public : u$V@akk  
template < typename T > mk`#\=GE  
  struct result_1 UTxqqcqEny  
  { y=e|W=<D&  
  typedef T & result; Tml>>O  
} ; eBl B0P  
template < typename T1, typename T2 > LyT[  
  struct result_2 pTcN8E&Unz  
  { &(X-b"2  
  typedef T1 & result; =@ed {~  
} ; $@ZrGT  
template < typename T > Cbr>\;sc2Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '_M"yg6d  
  { :&=`xAX-  
  return (T & )r; k 3 oR:  
} ;LFs.Jc<  
template < typename T1, typename T2 > yex0rnQ|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BWG#W C  
  { AI*1kxR  
  return (T1 & )r1; 5uvFCY./c  
} II}3w#r4  
} ; ujoJ6UOG  
F@@6D0\X?  
template <> @O&;%IZMY  
class holder < 2 > G+W0X  
  { 5tu 4uYp;  
public : Ov~>* [  
template < typename T > )tR@\G>%  
  struct result_1 sy+tLDMd  
  { gO]jeO  
  typedef T & result; ,wH]|`w  
} ;  5wy3C  
template < typename T1, typename T2 > \9jvQV/y  
  struct result_2 uY$BZEuAZ  
  { 2mPU /  
  typedef T2 & result; [f@[ gE  
} ; "s rRlu  
template < typename T > |7E1yu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  jf~-;2  
  { @6z]Xb  
  return (T & )r; 6 #Afj0  
} {);<2]o| 6  
template < typename T1, typename T2 > ~e<h2/Xc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }>~]q)]  
  { LRmH@-qP  
  return (T2 & )r2; ZE0D=  
} V.kRV{43  
} ; rh 7%<xb>  
& 0%x6vea  
LIMPWw g  
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> >。 GUdVsZjz(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Jz6zJKcA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zQyt1&!  
T!Eyq,]  
return l(i, j) = r(i, j); "~ eF%}.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  `\#J&N  
! 6: X]  
  return ( int & )i; yM*f}S/ (  
  return ( int & )j; rIZ^ix-N  
最后执行i = j; ).9m6.%Uk  
可见,参数被正确的选择了。 "1%YtV5R{  
EnnE@BJ"  
u40<>A  
*Bm _  
,5HC &@  
八. 中期总结 1wM~),B8  
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: E)utrO R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }  cQ` L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c*HWH$kB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MWron_xg  
z~O:w'(g  
hV7]/z!d  
M7g6m  
S{F'k;x/5  
U%E364;F  
九. 简化 SK G!DKQ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %Y*]eLT>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3"y,Ut KGa  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ht=h9}x"g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }D\i1/Y  
  +-*/&|^等 ~_Q1+ax}  
2. 返回引用。 68-2EWq  
  =,各种复合赋值等 l#k&&rI5x.  
3. 返回固定类型。 [|"{a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;{hE]jReH  
4. 原样返回。 nH7i)!cI~  
  operator, BEnIyVU;L  
5. 返回解引用的类型。 af<wUxM0  
  operator*(单目) -Ay=*c.4  
6. 返回地址。 ^4 ?LQ[t'  
  operator&(单目) '\I!RAZ  
7. 下表访问返回类型。 urA kV#d#  
  operator[] i"J`$u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &R;Cm]jt  
  operator<<和operator>> K \_JG $(9  
lD\vq2  
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。 r\DA&b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /yNLFL"  
"-a CF  
template < typename Left > C)xM>M_CB  
struct value_return [/IN820t  
  { yEB1gYJB  
template < typename T > + tza]r:  
  struct result_1 }SZU'lYHoM  
  { c6_i~0W56  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &yN/ AY`U  
} ; 8JbN&C  
T99\R%  
template < typename T1, typename T2 > b!3Y<D*  
  struct result_2 {Jn*{5tZ>  
  { vm Y*K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mKN#dmw6  
} ; N!iugGL  
} ; 5}MjS$2og  
4J${gcju  
5 i;n:&Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0G}]d17ho  
s%l`XW;v  
下面我们来剥离functor中的operator() 5`H.{4@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !H/5Ud9  
bIP%xl Vp  
return l(t) op r(t) $:D-dUr1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rI.CCPY~s  
return op l(t) HyKv5S$  
return op l(t1, t2) [) S&PK  
return l(t) op MWZH-aA(.  
return l(t1, t2) op O{w'i|  
return l(t)[r(t)] gyf9D]W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T\b-<Xle  
h<I C d'!  
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: U,2H) {l/  
单目: return f(l(t), r(t)); Lx#CFrLQ*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T(2*P5%&  
双目: return f(l(t)); ^a{cK  
return f(l(t1, t2)); LZF %bJv  
下面就是f的实现,以operator/为例 $zv&MD!&h  
nTQ&nu!  
struct meta_divide 0AWOdd>.  
  { v3 ]mZ}W$  
template < typename T1, typename T2 > wi$,Y. :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^DH*\ee  
  { t+<?$I[  
  return t1 / t2; fNnX{Wq  
} vE<z0l  
} ; GZCXm+  
0V[`zOO(o  
这个工作可以让宏来做: #$;i 4a  
bHf> EU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S?K x:]  
template < typename T1, typename T2 > \ %.[jz,;)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `<x((@#  
以后可以直接用 09L"~:rg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q$XNs%7w5,  
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 0kTi]b  
(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。。。) gof'NT\c  
%&Q9WMo  
ZW)_dg9  
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 -gK*&n~  
vn5O8sD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > odaCKhdk  
class unary_op : public Rettype L2<IG)oXU  
  { <2,NWn.  
    Left l; <7 R+p;y  
public : ayK?\srw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q\]"}M 8  
vn(ji=  
template < typename T > }Md5a%s<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fs,]%g^  
      { jhF&   
      return FuncType::execute(l(t)); Y6w7sr_R  
    } Wv7hY"  
iPeW;=-2Wk  
    template < typename T1, typename T2 > [8v>jQ)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Um2RLM%  
      { T;`2t;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9^<Y~rkm  
    } 5zi}O GtXv  
} ; V N<omi+4  
jL]Y;T8  
"eG@F  
同样还可以申明一个binary_op 0Q4i<4 XW  
7Adg;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U6x$R O!  
class binary_op : public Rettype o>i@2_r\&H  
  {  TnXx;v  
    Left l; (mOL<h[)IP  
Right r; rJ=r_v  
public : +L U.QI'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -Wm'@4bH  
lv!8)GX|  
template < typename T > oGvk,mh"(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e~P4>3  
      { mIh >8))E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  hSgH;k  
    } e]DuV)k&  
Bj*\)lG<  
    template < typename T1, typename T2 > qac8zt#2 C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {v>8Kp7_R  
      { 64LAZE QX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [~{'"-3L0  
    } ;m#_Rj6  
} ; ?mn&b G  
57( 5+Zme  
me  ,lE-  
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 KEfwsNSc%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p G(Fw>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T-a [  
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。 XmAu n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4l rKU^-  
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。。。 VKMgcfbHr/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1EAQ ~S!2  
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) $w+()iI  
下面是修改过的unary_op k3CHv=U{  
6;Sz^W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Jt(RF*i  
class unary_op SbXV'&M2AT  
  { KD^n7+w%  
Left l; @fh:lsw  
  LMHii Os,  
public : ~+S,`8-P  
DI0Wk^m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Pe/8=+qO  
6lob&+  
template < typename T > ?*L{xNC#  
  struct result_1 y&L Lx[8 ^  
  { )<(3 .M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }Uue}VOA  
} ; J;*2[o.N  
Mb:>  
template < typename T1, typename T2 > YkF52_^_  
  struct result_2 sv)4e)1  
  { vlC$0P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *-X`^R  
} ; ;pt.)5  
hV}C.- 6h  
template < typename T1, typename T2 > zK>}x=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  h@CP  
  { aIo%~w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +FH@|~^O  
} e7r3o,!  
9c{T|+ ]  
template < typename T > 5;@2SY7 ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const js;k,`  
  {  N<~LgH  
  return OpClass::execute(lt(t)); W4q |55  
} QB"+B]rV  
~A_1he~  
} ; 95mwDHbA  
p0Pmmp7r  
-,q qQf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w*\JA+  
好啦,现在才真正完美了。 2sYz$ZGC"#  
现在在picker里面就可以这么添加了: :u`gjj$:s  
*FFD G_YG?  
template < typename Right > N{H#j6QW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Yy0U2N [i  
  { 2 $Umqt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PIHKSAnq  
} ?tkl cYB  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a7sX*5t{R  
K"cV7U rE  
-_BX\iP{  
cq~~a(IS  
2oo\SmO]  
十. bind J\hqK*/8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ze?n Q-  
先来分析一下一段例子 ?{%"v\w  
'HJ<"<  
.UYhj8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =g|5VXW5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !NMiWG4R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D< 0))r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 e"|ZTg+U  
我们来写个简单的。 i,2eoM)FB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3LZvlcLb  
对于函数对象类的版本: mhI   
{7Hc00FM  
template < typename Func > 7c83g2|%   
struct functor_trait F_@?'#m  
  { vi]cl=S  
typedef typename Func::result_type result_type; e_}tK1XY  
} ; |3BxNFe`%  
对于无参数函数的版本: xAr&sGMA  
)JhB!P(  
template < typename Ret > R-tZC9 @  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y1B' _s  
  { S@Aw1i p  
typedef Ret result_type; Z|xgZG{  
} ; kAs=5_?I  
对于单参数函数的版本: "gt1pf~y  
Y+eDE:4  
template < typename Ret, typename V1 > |3g'~E?$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~Rw][Ys  
  { +1^L35\@  
typedef Ret result_type; : . PRM+  
} ; W4(GI]`_+  
对于双参数函数的版本: 6Zx5^f(qd  
dEkAU H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .:O($9^Ho  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Bm  4$  
  { 3|%058bF  
typedef Ret result_type; a7aj:.wi  
} ; P1R[M|Fx  
等等。。。 yp)D"w4@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h)^|VM   
zU'7x U-  
template < typename Func > Y]!&, e,  
struct func_return {s{+MbD  
  { vy-q<6T}:p  
template < typename T > sl:1P^b  
  struct result_1 K^P&3H*(/n  
  { :i|Bz6Ht4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v8zOY#?  
} ; ^%0^DN  
VO~%O.>  
template < typename T1, typename T2 > *y', eB  
  struct result_2 $,0EV9+af  
  { gA gF$H .  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z pDc~ebh  
} ; _ jH./ @G  
} ; iUs_)1  
0"Zxbgu)  
,y@WFRsx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R ^ZOcONd-  
DB}v..  
template < typename Func, typename aPicker > YF>1 5{H  
class binder_1 #kE8EhQZ  
  { Gd$!xN %O  
Func fn; /x<uv_"  
aPicker pk; WJk3*$=  
public : WJ,?5#  
m'M5O@?  
template < typename T > VQ8Fs/Zt!  
  struct result_1 xVRxKM5 {  
  { @d:GtAW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gl"hn  
} ; (M<l}pl)  
gf}*}8D  
template < typename T1, typename T2 > Wiw~oXo  
  struct result_2 >!%+9@a}  
  { 6n~)R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WVz2 bzj  
} ; N`4XlD  
4*inN~cU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,L4zhhl!_  
>v f-,B  
template < typename T > ,/kZt!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F6}YM|  
  { cP\ZeG#<  
  return fn(pk(t)); !tb!%8{~  
} |oSqy  
template < typename T1, typename T2 > gyegdky3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ))<vCfuz2  
  { 1/i1o nu}  
  return fn(pk(t1, t2)); gYbcBb%z  
} <~aKwSF[wW  
} ; JSID@ n<b?  
*IIA"tC  
)2#q i/  
一目了然不是么? [XubzZ9  
最后实现bind aX*9T8H/  
X&i;WI  
PjXiYc&  
template < typename Func, typename aPicker > OUFy=5(%:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G6l C[eK  
  { d[  _@l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0g HV(L?  
} lr?SL\D  
2R,8q0qR:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X|D-[|P  
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。 7SNdC8GZ~  
947;6a%$  
十一. phoenix vif)g6,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bsha)<  
@/:7G.  
for_each(v.begin(), v.end(), /t! 5||G  
( An^)K  
do_ qM6hE.J   
[  <4< y  
  cout << _1 <<   " , " PKC0Dt;F.  
] VMe  
.while_( -- _1), 5g O9 <  
cout << var( " \n " ) 0*+EYnu+  
) FnI}N;"  
); #)@#Qd  
e\^}PU  
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: G!wb|-4<$  
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 6b$C/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +-9-%O.(;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D u T6Od/f  
sv!v`zh  
?k($Tc&Q  
template < typename Cond, typename Actor > =F}qT|K  
class do_while sI h5cT  
  { Ul6|LTY  
Cond cd; [zXC\)&!  
Actor act; cd=|P?B i  
public : g'{?j~g  
template < typename T > Ryh 0r  
  struct result_1 (:O6sTx-hE  
  { <&gs)BY  
  typedef int result_type; T>7N "C  
} ; m{$}u@a  
{`e-%<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7a^D[f0V  
`M{Ne:J  
template < typename T > t\'MB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [@JK|50|K  
  { t_*x.{x-  
  do 4:^MSgra  
    { pLCS\AUTsv  
  act(t); uB3VCO.;_  
  } ZJc{P5a1J  
  while (cd(t)); r:$*pC&{  
  return   0 ; m#i4_F=^b  
} e|5@7~Vi  
} ; I/!AjB8W4  
t&F:C  
+rA#]#hN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GAZRQ  
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。 4;3Vc%  
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。 GB<.kOGQ[  
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。 5f?GSHA}  
下面就是产生这个functor的类: *W`7JL,  
Q672iR\#)  
Bha("kG  
template < typename Actor > 9v;HE{>  
class do_while_actor XjP &  
  { /#SfgcDt  
Actor act; 9_F&G('V{a  
public : LI25VDZ|iP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &BNlMF  
sD2,!/'  
template < typename Cond > v\MQ?VC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w{ |`F>f9  
} ; *s-s1v  
);_/0:  
oU @!R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2+DK:T[  
最后,是那个do_ <|.]$QSi  
C22h*QM*  
&4sz:y4T>  
class do_while_invoker e`H>}O/ai  
  { O[eU{ ;P  
public : X }i2qv  
template < typename Actor > KdYR?rY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const & 0\:MJc  
  { K3`!0(  
  return do_while_actor < Actor > (act); l4.ql1BX@y  
} ^Y;,cLXJ  
} do_; 1 gcWw, /  
6-tIe _5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zPybP E8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j~V $q/7S  
最后来说说怎么处理break和continue l2YClK  
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。 @mv G=:k  
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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