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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hfLe<,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jrN 5l1np  
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, 6wB !dl  
V.u^;gr3  
.Qn#wub  
ufR>*)_+  
  class filler =Xr{ Dg  
  { _){u5%vv  
public : eyDI>7W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c/bT5TIEWs  
} ; jWxa [ >  
?:60lCqj  
:/=P6b;  
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: E{JTy{z-  
A ;`[va  
lmoYQFkYP  
wjX0r7^@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bu pW*fD:  
otjT ?R2g'  
K6B6@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?UflK  
6I=d0m.io  
4xs>X7  
NPBOG1q%  
二. 战前分析 \J(~ Nv5!  
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。 ]OKKR/:  
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 e jk?If 07  
nrpbQ(zI*  
"0G)S'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ct*~\C6Ze  
  /* --------------------------------------------- */ ?j!/ Hc/b4  
vector < int *> vp( 10 ); k~<ORnda  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !&KE">3Qu  
/* --------------------------------------------- */ 'g)5vI~'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t2.]v><  
/* --------------------------------------------- */ :]\-GJV5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \3U.;}0_X  
  /* --------------------------------------------- */ |9CPT%A#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /6N!$*8  
/* --------------------------------------------- */ ABtv|0K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W7V#G(cpU  
p_g8d&]V  
i2O$oHd  
`$;%%/tx  
看了之后,我们可以思考一些问题: G\f:H%[5[  
1._1, _2是什么? XHuHbriI  
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。 4%jSqT@  
2._1 = 1是在做什么? zq^eL=%:  
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。 ap|V}j C  
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。 >?X(, c  
]CnT4[f!  
Dm;aTe  
三. 动工 3AuLRI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JHVesX  
9qJ:h-?M  
-S $Y0FDV  
9@p+g`o  
template < typename T > kvt"7;(  
class assignment Bd13p_V"6  
  { ^MZ9Zu_  
T value;  D z>7.'3  
public : \9.@T g8`  
assignment( const T & v) : value(v) {} /@s(8{;  
template < typename T2 > 2I~a{:O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %LdFS~  
} ; 24_/JDz  
T 3 +lYE  
uchz<z1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?m.Ry  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xu5^ly8p9q  
?[Qxq34  
RZKczZGZg  
L)Ru]X`  
  class holder gtb,}T=1  
  { mt3j$r{_  
public : }&*,!ES*  
template < typename T > yYZ0o.<&T*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]u O|YLWp  
  { F1zsGlObu}  
  return assignment < T > (t); }%eXGdC  
} w w{07g  
} ; iX'#~eK*<  
:.EVvuXI  
ZzO.s$  
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: \>XkK<ye  
6~6*(s|]A  
  static holder _1; 6Yx/m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K~>ESMZ5  
XFN4m #  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V\o& {7!  
而不用手动写一个函数对象。 0j|JyS:}G  
@460r  
Gl>_C@n0h  
!tofO|E5  
四. 问题分析 .Cf`D tK  
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。 nqyB,vv0  
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。 H#j Z'I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4m$Xjj`vE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4~/3MG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T]Eg9Y:+v  
Tj*Vk $}0  
五. 问题1:一致性 t1tZ:4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o@0p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4ky@rcD1  
dg]: JU  
struct holder rYMHc@a9(  
  { +gOv5Eno-  
  // :CAbGs:56  
  template < typename T > [6Gb@jG  
T &   operator ()( const T & r) const 7$* O+bkn:  
  { eE-@dU?  
  return (T & )r; $]yHk  
} 'hi.$G_R  
} ; =m?x|Zc_v  
!,< )y}L^)  
这样的话assignment也必须相应改动: hzjEO2  
2aUy1*aM  
template < typename Left, typename Right > V<;w  
class assignment r/vRaOg>X  
  { $R[ggH&  
Left l; AR-&c 3o  
Right r; Xy(o0/7F9  
public : #2023Zo]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wfxg@<WR  
template < typename T2 > \{ui{8+G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nZ 0rxx[V?  
} ; U&\8~h  
<X_I`  
同时,holder的operator=也需要改动: 3o=K?eOdg  
Yw\PmRL"p  
template < typename T > fc #zhp5bX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &u'$q  
  { f6h!wx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2%Y]M%P  
} KGsH3{r  
T~rPpi&  
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。 `'{>2d%\g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q,mmHw.`J  
q^_PR|  
return l(rhs) = r; v} $KlT  
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。 Xn'{g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }qf)L .  
.*s1d)\:  
template < typename Tp > lklMdsIdj  
class constant_t M 8BN'% S  
  { +JMB98+l  
  const Tp t; iwl\&uNQU  
public : [y}0X^9,E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]HK|xO(  
template < typename T > zMkjdjb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l25E!E-'b  
  { :! h1S`wS  
  return t; OXs-gC{b  
} 0]c 2T  
} ; s3*h=5bX=  
m|)Mc VV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C[ ehw  
下面就可以修改holder的operator=了 I'h6!N"  
0P<bS?e<l  
template < typename T > Lii,L}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w{t2Oo6Q0+  
  { _BV'J92.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9oK#n'hjb  
} %C!u/:.Kv  
!?o661+b  
同时也要修改assignment的operator() 1{8SKfMdP  
; /3 <  
template < typename T2 > "?Eh_Dw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s\6kXR  
现在代码看起来就很一致了。 .&AS-">Z  
~L G).  
六. 问题2:链式操作 QGYO{S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?X1vU0 c  
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。 uj_ OWre  
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。 ~@x@uY$5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %8)GuxG*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tTT./-*0  
ZLBv\VQ  
template < typename T > )2|'`  
struct result_1 =#AeOqs( q  
  { o!`.LL%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !}D!_z,)u  
} ; |-Z9-rl  
MOuI;EF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dc MWCK  
p4 #U:_  
template < typename T > 7.n/W|\  
struct   ref =rV*iLy  
  { e5bRi0  
typedef T & reference; -vcHSwG b  
} ; (%huWW j  
template < typename T > D 6trqB  
struct   ref < T &> -0 [^w  
  { 7u"t4Or  
typedef T & reference; 2,c{Z$\kn  
} ; #<X+)B6t  
!\Y85o>JU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w`(EW>i  
FnN@W^/z  
template < typename T > 5eI3a!E]O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e7f3dqn0  
  { E?o1&(2p  
  return l(t) = r(t); ;Ocih<4k  
} N 4$!V}pp  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }[P1Va[!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ux~rBv''  
f?wn;;z`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _L mDF8Q(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X6jW mo8]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .]+oE$,!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?*I2?   
最后的布局是: YN1P9j#0d  
                Add +'9l 2DI;  
              /   \ Yyq:5V!  
            Divide   5 S3V3<4CB  
            /   \ w /$4 Rv+S  
          _1     3 Y_3 {\g|x  
似乎一切都解决了?不。 uFDJRQJ<  
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。 %oas IiO  
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。 'u }|~u?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: ;iJ*.wVq  
5CZii=@  
template < typename Right > M),i4a?2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wu5]S)?*  
Right & rt) const a"^0;a  
  { &ah!g!o3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p2N;-  
} q -%;~LF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HS"E3s8  
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。 d'~ kf#  
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。 0z@ KkU{Z  
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。 NIcPjo  
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。 xS%Z   
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? T^3_d93}d  
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: i1]*5;q  
$Q,Fr; B  
template < class Action > T/DKT1P-  
class picker : public Action A`Vz5WB  
  { :kUZNw'Bi  
public : vtyk\e)   
picker( const Action & act) : Action(act) {} g9> 0N#<  
  // all the operator overloaded .4c*  _$  
} ; C~PrIM?  
lf4V; |!^  
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。 4,CQJ  
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: RG [*:ReB9  
\ct)/  
template < typename Right > @= f2\hU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~^((tT  
  { [5 Mt,skC:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HS3] 8nJW  
} T `x:80  
Tw BwqQ)t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b/IT8Cm3  
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/mp.f2!  
QR<z%4  
template < typename T >   struct picker_maker |QwX  
  { )N`a4p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uK6`3lCD  
} ; xc[Lb aBG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lub(chCE[  
  { _5'OQ'P2  
typedef picker < T > result; g 4,>cqRkq  
} ; OfC0lb:c  
HvSKR1wL\  
下面总的结构就有了: M{gtu'.  
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。 -oo&8  
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。 8&g|iG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T 9Jv  
至此链式操作完美实现。 pI2g\cH>  
gqR?hZD  
[MfKBlA  
七. 问题3 =Nn&$h l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t(69gF\"  
<Cc}MDM604  
template < typename T1, typename T2 > @vWf-\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nQ4s  
  { c,%9Fh?(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mo1(dyjx  
} M`!\$D  
N1rBpt  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^R.kThG  
rYUhGmg`  
template < typename T1, typename T2 > xQV5-VoFC  
struct result_2 40cgsRa|  
  { 7Io]2)V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x ;V7D5 q  
} ; fx@Hd!nO~"  
P$z8TDCH  
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? 6'6 "Ogu%'  
这个差事就留给了holder自己。 V?U->0>Z4  
    "Sp+Q&2U  
MNURYA=  
template < int Order > k,o|"9H  
class holder; CAg\-*P|  
template <> e%#(:L  
class holder < 1 > b~?FV>gl  
  { u/?s_OR  
public : KLv`Xg\  
template < typename T > G0p|44_~t  
  struct result_1 &9b sTm  
  { k2Yh?OH  
  typedef T & result; !~5;Jb>s[/  
} ; HMsTm}d  
template < typename T1, typename T2 > `Oz c L  
  struct result_2 -QR&]U+  
  { =Q985)Y&  
  typedef T1 & result; U X)k;h  
} ; &|('z\k  
template < typename T > n(^{s5 Rr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :G$f)NMK  
  { $]:yc n9l  
  return (T & )r; 2 O\p`,.  
}  # Vz9j  
template < typename T1, typename T2 > $_s"16s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l \~w(8g<A  
  { k(|D0%#b7  
  return (T1 & )r1; 69{^Vfd;Y  
} JjarMJr| D  
} ; nb}*IExd  
+*"u(7AV  
template <> .6Jo1$+  
class holder < 2 > V_pWf5F  
  { 3vx*gfr3  
public : ^CZ!rOSv  
template < typename T > (jYHaTL6Y'  
  struct result_1 S;#S3?G  
  { ab ?   
  typedef T & result; ssbvuTr  
} ; w?^qAj(*d  
template < typename T1, typename T2 > #rSm;'%,  
  struct result_2 p!5oz2RK  
  { ' b41#/-  
  typedef T2 & result; cVjs-Xf7D%  
} ; LQ T^1|nq  
template < typename T > dh r)ra]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MY>mP  
  { qN h:;`  
  return (T & )r; e>`+Vk^Jc  
} $'D|}=h<Y  
template < typename T1, typename T2 > jOL$kiW0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A$gP: 1&m  
  { bup)cX^  
  return (T2 & )r2; (]* Ro 8  
} &'{6_-kh  
} ; = GUgb2TAT  
3^m0 k E  
wLn,x;;<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )C^ZzmB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f' |JLhs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pVgzUu7  
D@9adwQb  
return l(i, j) = r(i, j); AE`z~L,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z$qLY<aV  
m-V_J`9"  
  return ( int & )i; OV<'v%_&  
  return ( int & )j; 1F`1(MYt9  
最后执行i = j; IM-O<T6r[N  
可见,参数被正确的选择了。 7l Q@I}i  
Mr/;$O{  
YN.[KQ(!  
}>`rf{T  
@smjXeF o  
八. 中期总结 PVfky@wl"  
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: AQAZ+g(IK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v|DgRPY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y8oqCe)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zfS0M  
?K5S{qG'O  
v6uXik  
Jz"Yb  
Rr>nka)U  
< cNJrer  
九. 简化 L\)GPTo!x  
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。 }Xa1K;KM{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D==C"}J  
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: 6ZvGD}/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v#/k`x\  
  +-*/&|^等 rQE:rVKVh  
2. 返回引用。 B=vBJC)  
  =,各种复合赋值等 V)|]w[(Y  
3. 返回固定类型。 UNK}!>HD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _.)6~  
4. 原样返回。 2c)Ez?  
  operator, {=3&_/9s){  
5. 返回解引用的类型。 /6Bm <k%  
  operator*(单目) BqoGHg4iq  
6. 返回地址。 }:QQ{h_  
  operator&(单目) B!J~ t8  
7. 下表访问返回类型。 X ? eCK,  
  operator[] |aD8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MS7rD%(,'  
  operator<<和operator>> t4Q&^AC  
&YiUhK  
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。 SM? rss.=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q)mYy  
TR7j`?  
template < typename Left > Pk2=*{:W  
struct value_return Y6+/_$N4|  
  { (FVHtZi7  
template < typename T > h*X5O h6  
  struct result_1 fYxdG|>{u  
  { TzSEQ S{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -] @cUx  
} ; q8m[ S4Q]g  
]LbFh5;s  
template < typename T1, typename T2 > zG^|W8um_  
  struct result_2 ~<.%sVwE  
  { }0okyGg>q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lf`" (:./  
} ; obzdH:S  
} ; 7)-uYi] dA  
wZe>}1t  
K;L6<a A#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !c2<-3e  
O su 75@3  
下面我们来剥离functor中的operator() Rz03he  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y|X!da/  
(&o|}"kRq  
return l(t) op r(t) Q8h0:Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (C9{|T+h  
return op l(t) :|&S7 &l]  
return op l(t1, t2) ~rfUqM]I   
return l(t) op ]broU%#"  
return l(t1, t2) op F2)\%HR  
return l(t)[r(t)] |U:VkiKt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] { POfT m}  
FlyRcj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |s!<vvp]  
单目: return f(l(t), r(t)); 16-1&WuY@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tNf_,]u  
双目: return f(l(t)); q;Rhx"x>T  
return f(l(t1, t2)); 1sNZl&  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]K-B#D{P  
tBjMm8lgb  
struct meta_divide Ewq7oq5:  
  { w+][L||4c  
template < typename T1, typename T2 > D b&= N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -n"7G%$M  
  { 0Qr|!B:+9)  
  return t1 / t2; INNTp[  
} WQ1K8B4  
} ; VJbn/5+P  
O5v~wLx9e  
这个工作可以让宏来做: FT;I|+H*P  
os[i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c~)H" n  
template < typename T1, typename T2 > \ 3gQ2wP*K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #,S0uA  
以后可以直接用 =`EVg>+^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &BOG&ot  
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 } $oZZKS  
(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。。。) \R.Fmeko  
Hd ${I",  
k vF[d{l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 W@t{pXwLv  
0RF<:9@x2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fO{'$?K  
class unary_op : public Rettype s*tzU.E (  
  { fq(3uE]nC  
    Left l; -Gj."ks  
public : $h|8z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .2f0e[J  
 q^Ui2  
template < typename T > g{e@I;F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HV[*=Qi  
      { czcsXBl[  
      return FuncType::execute(l(t)); f)#nXTXeC  
    } _zG[b/:p  
xX~; /e&,  
    template < typename T1, typename T2 > Gj- *D7X5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XQStlUw8+  
      { t@cImmh\T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \~#$o34V  
    } -&0HAtc  
} ; js[H $  
tD+K4 ^  
=SK{|fBB  
同样还可以申明一个binary_op *kq>Z 06'i  
&\5%C\0Z<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A)HV#T`N  
class binary_op : public Rettype ;@/vKA3l.  
  { Lw<%?F (  
    Left l; iX6'3\Q3A  
Right r; #vPf$y6jCI  
public : iUOGuiP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ J6q(} f  
4*?JU v  
template < typename T > 9t"/@CH{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NaC}KI`  
      { %-O[%Dy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); psM&r  
    } JU!vVA_  
\heQVWRl  
    template < typename T1, typename T2 > a+e8<fM yT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9._Osbp3P  
      { WoD Qg64  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ Iy'<J  
    } E-b3#\^:  
} ; &-(p~[|  
9UcSQ"D  
GcHZ&m4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2@?\"kR"!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xf 4`+[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GU]_Z!3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !A#(bC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jB0ED0)wX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +*Pj,+;W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?T7ndXX  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 822jZ sb  
下面是修改过的unary_op *K=Yrisz  
r=:o$e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "dFuQB  
class unary_op ]7 2wv#-  
  { hC2_Yr>N%  
Left l; RrRE$g  
  )"H r3  
public : b:YyzOqEu  
MzCZj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B$&&'i%  
hgI;^ia  
template < typename T > |C3~Q{A  
  struct result_1 {on+ ;,  
  { Jsw%.<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bw*6X` 'Q  
} ; /]hE?cmj  
8L,i}hIo.  
template < typename T1, typename T2 > [LrA_N  
  struct result_2 L7 g4'  
  { p<AzpkU,A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ` EgO&;1D)  
} ; :yE7jXB  
}@NT#hD  
template < typename T1, typename T2 > 5d5q0bb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;(~H(]D  
  { P'p5-l UK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [y1 x`WOk9  
} [cvtF(,  
&+-]!^2o  
template < typename T > @DK;i_i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ilv _.  
  { >TQnCG =  
  return OpClass::execute(lt(t)); &Ez]pKjB  
} riY[p,  
8VLD yX2-  
} ; .80L>0  
7) e#b  
rulw6vTB(  
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 (Gpk;DD  
好啦,现在才真正完美了。 4Q5 c'  
现在在picker里面就可以这么添加了: rhvTV(Bz  
_)F0o C {  
template < typename Right > d}_%xkC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nk-V{']  
  { [SA$d`B/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \<4Hp_2?  
} fk  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _.G p}0a  
1)N{!w`  
k{d)'\FM  
BuIly&qbm<  
r4(Cb_  
十. bind Fmux#}Z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g xf|L>=  
先来分析一下一段例子 !>gu#Q{\-  
4KCJ(<p|  
Ceco^Mw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ? bnhx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4.}J'3 .  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z 8\;XR  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ss c3uo0  
我们来写个简单的。 U2)y fhI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [t}$W*hY  
对于函数对象类的版本: [Csv/  
%9P)Okq  
template < typename Func > 268H!'!\  
struct functor_trait sPUn"7  
  { cri.kr9Y  
typedef typename Func::result_type result_type; s u)AIvF{  
} ; k| Ye[GM*  
对于无参数函数的版本: hY-;Vh0J  
SFRQpQ06  
template < typename Ret >  LAfv1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o,;Hb4Eu  
  { dLIZ)16&  
typedef Ret result_type; ~76qFZe-  
} ; u"*Wo'3I|  
对于单参数函数的版本: PK7 kpC  
%.3] F2_Q  
template < typename Ret, typename V1 > _]~= Kjp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jQLiqi`  
  { %.+#e  
typedef Ret result_type; =fZMute  
} ; >84:1 `  
对于双参数函数的版本: P-c<[DSM'I  
:Kt'Fm,s?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }3&~YBx;:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1__Mf.A  
  { X_nxC6[m%  
typedef Ret result_type; lImg+r T{  
} ; t@1 bu$y  
等等。。。 4`Z8EV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TUaW'  
0~0OQ/>7  
template < typename Func > k_}aiHdG  
struct func_return RN0=jo!58  
  { 0Zq jq0O#  
template < typename T > +~~&FO2  
  struct result_1 hn@T ]k  
  { mm,be.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^`&?"yj<z  
} ; }#h>*+Q  
NLLLt  
template < typename T1, typename T2 > w6 x{ <d  
  struct result_2 rL=_z^.P  
  { ">pt, QV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^bj aa  
} ; bim 82<F  
} ; >){"x(4`  
g;Lk 'Ky6  
E =7m@"0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .9Y,N&V<H  
2W_p)8t> b  
template < typename Func, typename aPicker > .<Lbv5m  
class binder_1 4CT _MAj  
  { )O~V3a  
Func fn; %SX)Z i=O  
aPicker pk; W]t!I}yPR  
public : z+Cw*v\Y  
\ tK{!v+  
template < typename T > M,ObzgW  
  struct result_1 d? Old  
  { [= GVK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @DYxDap{  
} ; 6U`<+[K7  
p..O;_U  
template < typename T1, typename T2 > ZDI%?.U  
  struct result_2 Ev R6^n/  
  { *,UD&N_)*6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NiCH$+c\  
} ; ;-OnCLr  
7h3#5Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Kf.G'v46  
}nQni?  
template < typename T > Z]1=nSv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nf#8V|  
  { lO)0p2  
  return fn(pk(t)); (&w'"-`  
} lYS+EVcR  
template < typename T1, typename T2 > me#?1r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ON4 nx  
  { abHW[VP9  
  return fn(pk(t1, t2)); VPKoBJ&  
} ^st.bzg+[  
} ; 0u?{"xH{+}  
yC]xYn)  
GAZw4 dz  
一目了然不是么? C^o9::ER  
最后实现bind ;Jn"^zT  
7# /c7   
C/JeD-JG  
template < typename Func, typename aPicker > S~8w-lG!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &?],uHB?d  
  { $/*6tsR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tr^Egw]  
} rcC}4mNe  
nTJ-1A7EP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W;Rx(o>  
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。 _?vh#6F  
Z$0+jpG_s  
十一. phoenix %~V+wqu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d$3;o&VUNI  
NV|[.g=lg  
for_each(v.begin(), v.end(), [3yzVcr~4  
( OX"^a$  
do_ cB;:}Q08#  
[ _h% :Tu  
  cout << _1 <<   " , " !besMZ  
] re\@v8w~  
.while_( -- _1), *H"IW0I  
cout << var( " \n " ) @} nI$x.  
) sHqs)@D  
); kQ,#NR/q6  
s`j QX\{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A`=;yD  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %idn7STJ}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m=^`u:=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D 8nt%vy  
*K9I+t"g  
,0'Yj?U>  
template < typename Cond, typename Actor > Q?f%]uGFQ  
class do_while G}o?lo\#h  
  { e&Z\hZBb  
Cond cd; T ;Ga G  
Actor act; 63s<U/N  
public : 'bH',X8gF  
template < typename T > 2?",2x09  
  struct result_1 ;l^4/BR  
  { 3Y\7+975m  
  typedef int result_type; )V!9/d  
} ; _eB?G  
JvA6kw,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T&?0hSYt  
GZL{~7n  
template < typename T > sUaUZO2V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G2FP|mf,  
  { }yCw|B|a  
  do J 4$^Hr  
    { _$<Q$P6y  
  act(t); _n.2'  
  } 5zebH  
  while (cd(t)); 5rAI[r 9  
  return   0 ; Yp8~wdm  
} t@GPB]3[  
} ; xy@1E;  
)ca^%(25!z  
tK<GU.+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V\ ud4  
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。 uV]4C^k;`[  
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。 zVLv-U/=d  
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。 ;().  
下面就是产生这个functor的类: fvajNP  
2.I'`A  
,2F4S5F~rC  
template < typename Actor > JPS7L}Kv  
class do_while_actor ]w _,0q  
  { )7mX]@  
Actor act; O*3x'I*a  
public : xO2S|DH{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <B]\&  
9`J!]WQ1[  
template < typename Cond > &"dT/5}6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ep% 5wR  
} ; 1sFTXl  
VjU;[  
G Q&9b_  
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[&3$-]  
最后,是那个do_ z/*nY?  
{ 7y.0_Y  
(7RxCo=X  
class do_while_invoker .p%p_  
  { 7@g8nv(p  
public : ||y5XXs  
template < typename Actor > T ,, Ao36  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M.K-)r,  
  { !g /&ws&  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]KGLJ~hm>  
} cq'opjLf5  
} do_; 2 Mc/ah  
so|5HR|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? = GirUW D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U^4 /rbQ  
最后来说说怎么处理break和continue "|CzQ&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。 %dTkw+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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