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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #j'O rD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t[7YMk  
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, C S+6!F]  
*h$Dh5%P  
.~C*7_  
c7S<ex,  
  class filler f |aO9w   
  { / [:@j+n\  
public : 7@MVInV9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oO!@s`  
} ; S+_}=25  
tOS%.0W5J  
X,^J3Ek>O  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: i3N _wv{  
8la.N*  
E WOn"   
&QLCij5:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hG; NJx-=R  
F< Qjoaz  
wvsTP32]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wbVM'E/&  
Z=4Krfn  
MiAXbo#\  
eRv3qK{`  
二. 战前分析 1z0&+C3z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1u 'x|Un  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d{I|4h  
?}lgwKBHl;  
I3p ~pt2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .}%$l.#a  
  /* --------------------------------------------- */ j<4J_wE  
vector < int *> vp( 10 ); lD. PNwM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @\b*a]CV  
/* --------------------------------------------- */ !uy?]l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M"ZP s   
/* --------------------------------------------- */ AZxOq !B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {PWz:\oaD  
  /* --------------------------------------------- */ *~4w%U4T0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'BcxKqC  
/* --------------------------------------------- */ F[ m^(x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i8+kc_8#d  
u3w `(3{ <  
(/Hq8o-Fw  
WOz dYeeG  
看了之后,我们可以思考一些问题: w'#VN|;;!  
1._1, _2是什么? jrvhTej  
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。 Gq$9he<  
2._1 = 1是在做什么? !s9<%bp3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {M$mrmG  
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。 LdDkd(k  
DbH{; Fb  
t> -cTQm  
三. 动工 HRC5z<k%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gXE'3  
> rB7ms/@E  
/Vg R[  
mv)M9c,`  
template < typename T > N|WnUlf]:  
class assignment x{&0:|bCs6  
  { P)tXU  
T value; U"<Z^)  
public : Bz }Kdyur  
assignment( const T & v) : value(v) {} hSQ P '6  
template < typename T2 > |^^;v|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u%JM0180  
} ; )jn|+M  
HEhdV5B  
NGd|7S[^+c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P>0j]?RB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U^snb6\5  
:R"k=l1  
eN,s#/ip]  
Fx/9T2%=  
  class holder >Czcs=(L.k  
  { = K"F!}  
public : s@'};E^]@r  
template < typename T > gOx4qxy/m|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4&R\6!*s  
  { v'Tk Kwl  
  return assignment < T > (t); fu?>O /Gn/  
}  /e!/  
} ; UFyGp>/06  
_r+9S.z  
Qo0okir  
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: o%+K S5v!  
 i('z~  
  static holder _1; a+{YTR>0m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (|I0C 'Ki  
;^=eiurv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  bXQ(6P  
而不用手动写一个函数对象。 {MO`0n; rt  
>hRYsWbmg  
FwBktuS  
}V ;PaX  
四. 问题分析 +`yDWN?7  
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。 "k"q)5c  
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。 _g0 qpa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wpb6F '  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Bb}JyT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ygd'Nh!@  
Rqa#;wb!(  
五. 问题1:一致性 6K[s),rdv  
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?| Yc"G="XP;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 __-rP  
3S_KycE{  
struct holder Yu9Ccj`  
  { X. UN=lu  
  // hkRv0q.'  
  template < typename T > tJ&S&[}  
T &   operator ()( const T & r) const `Rm2G  
  { A:cc @ku  
  return (T & )r; 5\S)8j `8  
} "3Ag+>tuRW  
} ; [ j1SX-NX  
7`~h'(k  
这样的话assignment也必须相应改动: KG4~t=J`  
deda=%w0  
template < typename Left, typename Right > z=?ainnKx  
class assignment l!~8  
  { ~.VWrHC  
Left l; @H]g_yw [:  
Right r; 6 !+xf  
public : ZT"?W $  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \7$m[h {l  
template < typename T2 > b1\z&IdC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @ns2$(wkm@  
} ; nUs)  
QI0ARdS  
同时,holder的operator=也需要改动: z]gxkol\  
U1 1rj,7  
template < typename T > RLw=y{%p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f*NtnD=rJ  
  { /UN%P2>^1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *yiJw\DRN  
} xZGR<+t  
)n5]+VTZ5  
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。 `i f*   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >^+Q`"SN  
G?<L{J2"Q  
return l(rhs) = r; 3|/ ;`KfQ  
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。 jdXkU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;s9!ra:3  
X'7 T"5!  
template < typename Tp > $Z.c9rY1  
class constant_t L7X._XBO[  
  { &|n*&@fF  
  const Tp t; Af5In9WB5  
public : UF,T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *>$'aQ  
template < typename T > sFC1PdSk4T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A>R ^iu  
  { 43,- t_jV  
  return t; K*7*`6iU  
} 5\:#-IYJ  
} ; ,(OA5%A9zK  
nFw&vR/q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 03$Ay_2  
下面就可以修改holder的operator=了 azj<aaH  
<2}"Y(zwKl  
template < typename T > qW;nWfkYC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gA" =so  
  { UrN$nhH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >Q[]i4*A  
} ;#~rd8Z52  
hCQ{D|/  
同时也要修改assignment的operator() ?uk|x!Ko]  
=1VY/sv  
template < typename T2 > 'G@Npp)&^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1V FAfv%}  
现在代码看起来就很一致了。 |PI.xl:ch  
+:/`&LOS-  
六. 问题2:链式操作 '9{H(DA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I/XVo2Ee  
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。 gAv?\9=a)W  
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。 &|/C*2A  
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。 H# 2'\0u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w2/%e$D!9  
J\m7U  
template < typename T > m[ifcDZ(e  
struct result_1 c6BaC@2  
  { P1TL H2)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `\e@O#,^yI  
} ; Ev*HH+:b>  
N<$ uAns  
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: UCvMW*gs  
wQPjo!FEX  
template < typename T > Z~T- *1V  
struct   ref Qnr' KbK  
  { 8Vl!&j0s^  
typedef T & reference; j><.tA~i  
} ; li/IKS)e$  
template < typename T > /x0zZ+}V  
struct   ref < T &> ]7h&ZF  
  { u'Mq^8  
typedef T & reference; Vwm\a]s  
} ; dXrv  
.!nFy`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (Pvch!  
%8S!l;\H5  
template < typename T > n+Fl|4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !Aj_r^[X`  
  { |Vd)7/LN  
  return l(t) = r(t); f\^FUJy  
} Nl;rg*@o  
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。 A4%0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {^MR^4&}(  
Rjm5{aa-  
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 ',J3^h!b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PuUqWW'^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cN&b$ 8O=%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y$4,r4cmR|  
最后的布局是: ]C5JP~ #z  
                Add K V  4>(  
              /   \ Xps MgJ/w  
            Divide   5 Ji%T|KR_  
            /   \ &qrH  
          _1     3 `P : -a7_  
似乎一切都解决了?不。 m(*CuM[E  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (doFYF~w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 7/Ve=7]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1eiH%{w  
i]9SCO  
template < typename Right > Hr96sN.R   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  "}Ya.  
Right & rt) const h r*KDT^!  
  { e:NzpzI"v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XXxX;xz$  
} 0($MN]oZa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 15Yy&9D  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 s- g[B(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 W!GgtQw{F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]%shs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Z{u*vUC&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? VpTp*[8O  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]J_Dn\  
2E=E!Zwt_  
template < class Action > ffuV$#  
class picker : public Action VPtA %1  
  { *$(9,y\  
public : 4vE,nx=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D/@:wY  
  // all the operator overloaded IE'OK  
} ; X Uh)z  
O6k[1C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 HYW+,ts'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1Voo($q.  
]2K>#sn-]  
template < typename Right > `,\WhJ?9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vP88%I;  
  { r&Za*TD^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }IEYH&4!  
} aViJ?*  
2JtGS-t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ed>_=i  
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。 <J?i+b  
G8akMd]2  
template < typename T >   struct picker_maker $\m=-5 0-  
  { y~p7&^FeR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F}i rCi47c  
} ; !Y`nKC(=z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 36&7J{MU  
  { @: %}clZ  
typedef picker < T > result; tEBf2|<  
} ; YR~g&E#U^  
s~M!yuH  
下面总的结构就有了: t2tH%%Rs  
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。 |$7!u DU8  
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。 -D{~7&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1`B5pcuI  
至此链式操作完美实现。 z\fD}`^8  
|MTgKEsn  
uR@\/6!@  
七. 问题3 tty 6  
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。 M(?|$$   
.t7D/_  
template < typename T1, typename T2 > HT kce,dQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6q6&N'We  
  { `=%[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '<6Gz7O  
} '2:Ily,S@  
}6m5MH$7q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H\^5>ccU>V  
C=%go1! $  
template < typename T1, typename T2 > 8m-jU 5u  
struct result_2 ruF+X)  
  { <(#cPV@j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lKH"PH7*_w  
} ; s( 2=E|  
83;1L:}`  
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? J>XaQfzwU  
这个差事就留给了holder自己。 U5izOFc  
    _.Uz!2  
n1buE1r?  
template < int Order > R/<  /g=  
class holder; r/3 !~??x  
template <> +apIp(E+  
class holder < 1 > "LXLUa03  
  { My_fm?n  
public : 4ol=YGCI_  
template < typename T > k]; <PF  
  struct result_1 sks_>BM  
  {  /=[M  
  typedef T & result; )bw>)&)b`  
} ; Fk=_Q LI  
template < typename T1, typename T2 > e0>@Yp[Kd  
  struct result_2 Me5umA  
  { Pgye{{  
  typedef T1 & result; 2MB\!fh  
} ; 8q_3*++D  
template < typename T > owYfrf3ZLX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >Z<ym|(T*  
  { G9Azd^3  
  return (T & )r; 90I)"vfW5  
} UY%@i  
template < typename T1, typename T2 > a,&Kvh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~LYKt0/W&  
  { gtjgC0   
  return (T1 & )r1; EsA^P2?_+  
} Q7c_;z_  
} ; bp$8hUNYz-  
8a. |CgI#h  
template <> T7cT4PAW  
class holder < 2 > Zb);08X  
  { i&.F}bEi  
public : 4B (*{  
template < typename T > K%Q^2"Eb0  
  struct result_1 Mt@K01MI%  
  { &sx/qS#,VL  
  typedef T & result; 6@bGh|   
} ; +u25>pX  
template < typename T1, typename T2 > z13"S(5D~  
  struct result_2 s/P\w"/fN  
  { rYm<U!k  
  typedef T2 & result; >2$Ehw:K^  
} ; [HQ17  
template < typename T > 9n8;eE08  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PMXnupt  
  { {} vl^b  
  return (T & )r; JB b}{fo~  
} ua7I K~8l  
template < typename T1, typename T2 > ;}|.crMF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aoF>{Z4&B  
  { L)B?p!cdLT  
  return (T2 & )r2; o L6[i'H|  
} u$<FKp;I  
} ; _;LHC;,:  
b2p<!?  
e$F7wto  
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> >。 ;F~GKn;}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qc*+;Wi+5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xW"J@OiKL  
Mh3zl  
return l(i, j) = r(i, j); B(^fM!_%-6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rD$7;  
^D vaT9s  
  return ( int & )i; E8NIH!dI  
  return ( int & )j; G*J(4~Yw}  
最后执行i = j; QW6k!ms$  
可见,参数被正确的选择了。 jN5Sc0|b  
| G%MiYd  
dF1Bo  
OQ!mL3f  
3UrqV`x \  
八. 中期总结 *'exvY~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G ROl9xp2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b[RBp0]x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7zQD.+&L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HJg)c;u/2;  
Z$WT ~V  
-t*C-C'"|  
@}fnR(fS  
LGod"8~U  
#o yvsS8  
九. 简化 bdcuO)3  
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。 4S"K%2'O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uc7Y8iO  
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: 6;(Slkv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \DGm[/P  
  +-*/&|^等 vv%Di.V  
2. 返回引用。 deu+ i  
  =,各种复合赋值等 =4Ex' %%(U  
3. 返回固定类型。 T<!`~#kM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?pQ, 5+8  
4. 原样返回。 }T(|\ X  
  operator, 70KXBu<6  
5. 返回解引用的类型。 {v]>sn;P1  
  operator*(单目) >O\-\L  
6. 返回地址。 9=JU &/!  
  operator&(单目) \vm'D'9  
7. 下表访问返回类型。 luC',QJB  
  operator[] 8,kbGlSD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #+_Oy Z*  
  operator<<和operator>> vZ|-VvG  
I;mtyS  
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。 4] DmgOru%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p1Lx\   
EQ=Enw1[  
template < typename Left > \=5CNe  
struct value_return [N7[%iQ%  
  { AvV.faa  
template < typename T > p=405~  
  struct result_1 WtlIrdc  
  { C<n.C*o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ho"FB|e  
} ; 9"V27"s  
7Uj[0Awn  
template < typename T1, typename T2 > jj$'DZk  
  struct result_2 x$s#';*  
  { _=}Y lR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H56e#:[$  
} ; Ir}&|"~H  
} ; Nw|Lrn*h!  
gNZ^TeT  
1p8E!c{}j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %FF  S&vd  
5#2vSq!H  
下面我们来剥离functor中的operator() ]pB~&0jg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q5OW1%  
EG9S? $  
return l(t) op r(t) c\;} ov+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C %EQ9Iq6r  
return op l(t) ;j/ur\37  
return op l(t1, t2) .vT'hu  
return l(t) op Rj E,Wn  
return l(t1, t2) op =#+Z KD  
return l(t)[r(t)] 9Pem~<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `I'=d4  
SH`"o  
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: /pyKTZ|  
单目: return f(l(t), r(t)); FAQ:0 L$G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?T4%"0  
双目: return f(l(t)); r_2  
return f(l(t1, t2)); YDQV,`S7  
下面就是f的实现,以operator/为例 *~:@xMa  
;UWdT]>!?  
struct meta_divide nt5 ~"8  
  { BO{J{  
template < typename T1, typename T2 > L;z-,U$;%R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _<3:vyfdC  
  { N?pD"re)6  
  return t1 / t2; oW/&X5  
} xH' H! 8  
} ; +Oyt   
q_ 5xsTlTR  
这个工作可以让宏来做: IGB>8$7  
!HB,{+25  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D#k>.)g  
template < typename T1, typename T2 > \ \!YPht  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nFB;!r  
以后可以直接用 -D(Ubk Pw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !w/~dy  
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 2{#quXN9  
(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。。。) ]gmf%g'C  
?Rl*5GRW  
M_XZOlW5  
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 !-;Me&"I=`  
h.7 1O"N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MA1,;pv6  
class unary_op : public Rettype Z-vzq;  
  { ,,G0}N@7s  
    Left l; U2Ur N?T  
public : )FHaJ*&d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I H:Hf v  
AN.`tv  
template < typename T > 2ag]p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c}{e,t  
      { VKs$J)6  
      return FuncType::execute(l(t)); UW>~C  
    } tSO F7N/<  
uZQ)A,#n;  
    template < typename T1, typename T2 > 1-qQp.Wj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mS );bs  
      { hyTi':  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  NOQgkN  
    } p@Qzg /X  
} ; aFC3yMKXh  
rgP$\xn-  
h]zx7zt-  
同样还可以申明一个binary_op ?]7ITF  
 6f{c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ? `w ~1  
class binary_op : public Rettype rzO:9# d  
  { Gpgi@ Uf  
    Left l; .z{7 rH  
Right r; EG1SIEo  
public : g^]Q*EBa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UIu'x_qc  
{`3;Pd`  
template < typename T > De^is^{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #~#_) \l'F  
      { nxH$$}9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r^ "mPgY  
    } yDyq. -Q  
V*)6!N[5  
    template < typename T1, typename T2 > {$s:N&5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZRX>SyM  
      { 3Ys|M%N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f5yd2wKy6  
    } FF/MTd}6qG  
} ; 6?Ks H;L9  
{2q   
F.\]Hqq  
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 `b] NB^/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oF*Y$OEu?c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fqr}tvMr=T  
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。 cw^FOV*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tRXM8't   
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。。。 > PYe"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v:vA=R2  
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) :}GxJT4  
下面是修改过的unary_op f9&D1Gh+w  
^Krkf4fO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pa\]@;P1  
class unary_op $>BP}V33  
  { qt1# P  
Left l; qM9GW`CKA  
  ZPMEN,Dw  
public : {bNnhW*qOu  
9j,zaGD0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7"QcvV@p  
+(P;4ZOmB  
template < typename T > G_o/ lIz"  
  struct result_1 Onc!5L  
  { G!Uq#l>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s/T5aJR  
} ; Dnp^yqz*  
huQ1A0(no  
template < typename T1, typename T2 > pH*L8tT  
  struct result_2 -I|yi'  
  { tb=(L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <<`."RY#0  
} ; RSnK`N\9jb  
/stED{j,  
template < typename T1, typename T2 > `Y[zF1$kz^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wWm#[f],?  
  { vx ,yz+yP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $]T7Iwk  
} kPxEGuL'  
7v?Ygtv  
template < typename T > 2GD%=rP2]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J[B8sa  
  { PCU6E9~t2  
  return OpClass::execute(lt(t)); *".7O*jjV  
} 59ivL6=3  
% ,X(GwX  
} ; %\^x3wP&o\  
I#,,h4C  
<bid 6Q0|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QK@z##U  
好啦,现在才真正完美了。 zMG4oRPP  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8=SNLO  
Xr~r`bR=  
template < typename Right > o2.! G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MdyH/.Te  
  { :,7VqCh3@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /|\`NARI  
} =]^* -f}J9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 svQDSif  
"Fke(?X'  
{66vdAu&h<  
~k J#IA  
?Cu$qE!h)[  
十. bind vw!i)JO8M  
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。 XkNi 'GJf  
先来分析一下一段例子 z* `81  
,fN iZ  
E+01"G<Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lz>5bR'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +&t{IP(?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?ph"|LyL  
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。 MKH7d/x  
我们来写个简单的。 '1mygplW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &?9.Y,  
对于函数对象类的版本: @9L%`=]b^  
*$s)p>  
template < typename Func > eHjR/MMr_  
struct functor_trait [&39Yv.k,7  
  { q3I,3?_  
typedef typename Func::result_type result_type; sF|lhLi  
} ; :4 ;>).  
对于无参数函数的版本: g3 qtWS  
^ ]B&7\w"t  
template < typename Ret > Ii K&v<(]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;;U2I5 M7  
  { 2AlLcfAW  
typedef Ret result_type; cAL&>T  
} ; [oYe/<3  
对于单参数函数的版本: \myj Y  
N-NwGD{  
template < typename Ret, typename V1 > )HU?7n.{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~\Ynih  
  { &B3kzs  
typedef Ret result_type; .f6_[cS;g  
} ; SGbo|Xe7:  
对于双参数函数的版本: 6\]-J*e>  
QF^An B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @ce4sSo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0W>O,%z&P#  
  { k"n#4o:  
typedef Ret result_type; \t1vYIY]T  
} ; Ig6s'^  
等等。。。 pGOS'.K%t8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %+'&$  
B(>_.x#kv  
template < typename Func > WUxr@0  
struct func_return hR?rZUl2M  
  { <fyv^e  
template < typename T > mq "p"iI  
  struct result_1 1.>` h:  
  { 1%+0OmV&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Llzowlfe  
} ; P"~ B2__*  
:b ;5O3:B  
template < typename T1, typename T2 > QKF2_Acc   
  struct result_2 CBvBBt*  
  { LyQO_mT2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rDSt ~ l  
} ; 0xjV*0?s  
} ; 5 )C~L]  
TS%cTh'ItH  
hgh1G7A&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0zfrx-'zN  
ht=yzJ9Pr  
template < typename Func, typename aPicker > [6D>2b}:{[  
class binder_1 )XNcy"   
  { qH(2 0Z!  
Func fn; HnpGPGz@F  
aPicker pk; !O.B,  
public : Q/+a{m0 f  
w"Z >F]YZ  
template < typename T > Uligr_c?  
  struct result_1 pu^1s#g8w  
  { -ss2X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wd%j;glG  
} ; h&Sl8$jVp  
>LNl8X:Cz*  
template < typename T1, typename T2 > bb<Vh2b>R  
  struct result_2 T<ua0;7  
  { y"]> Rr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U%#=d@?  
} ; 2ru6 bIb;  
Ex Qld  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c.XLEjV|  
@e slF  
template < typename T > ,iHt*SZ,*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SY{J  
  { PK~okz4b  
  return fn(pk(t)); EYQ!ELuF  
} mEqV&M1;7l  
template < typename T1, typename T2 > dxd}:L~z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y3xP~]n  
  { xq]&XlA:ug  
  return fn(pk(t1, t2)); Z BYmAD  
} j9,X.?Xvx  
} ; |)lo<}{  
Tu"yoF  
m760K*:i\  
一目了然不是么? T&h|sa(   
最后实现bind q8p 'bibY  
FqiK}K.~/  
jVA xa|S  
template < typename Func, typename aPicker > <ImeZ'L7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qzG'Gz{{qu  
  { RXP"v-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \K4m~e@!  
} %1lLUgf3G/  
S }|ea2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a( qw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3)7'dM  
1n,JynJ  
十一. phoenix 6-^+btl)#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  "3v%|  
VOiphw`  
for_each(v.begin(), v.end(), /q^( uWu  
( E6US  
do_ wg[*]_,a  
[ dzcPSbbpt  
  cout << _1 <<   " , " '3xSzsDn  
] kn<[v;+  
.while_( -- _1), ~jPe9  
cout << var( " \n " ) =*'` \}];"  
) M\GS&K$lq  
); isN"7y|r:X  
FYi<+]HZ  
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: q80?C.,`  
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 ;CC[>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8?(4E 'vf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zs4N0N{  
fL@[B{XMM  
4ASc`w*0  
template < typename Cond, typename Actor > _7;#0B  
class do_while oi!E v_h  
  { BvYJ!Vj  
Cond cd; 3Y8%5/D5  
Actor act; 3}vlj:L  
public : DS^Q0 f  
template < typename T > `,|7X]%b  
  struct result_1 5H5< ft,  
  { dW=]|t&  
  typedef int result_type; %>s y`c  
} ; ]02V,'x  
._nhW*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }X`K3sk2/z  
.$r(":A#)  
template < typename T > S5XFYQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .z9JoQ  
  { [[)HPHSQ  
  do |5W u0T  
    { 5zU D W?  
  act(t); ;\H2U .  
  } -W oZwqh  
  while (cd(t)); #\"5:.H Oz  
  return   0 ; mjw:Z,  
} ?>w%Lg{L}  
} ; Ms$kL'/  
sQ_{zOUPh  
zi5;>Iv0}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mO\6B7V!  
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。 Ltu;sw  
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。 -PX {W)Aw  
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。 EBn7waBS  
下面就是产生这个functor的类: =A,i9Z&  
_E1:3 N|  
.|rpj&>g  
template < typename Actor > d6Z;\f7[  
class do_while_actor ;Z8K3p  
  { VfQSfNsi  
Actor act; /2YI!U@A  
public : -dza_{&+iZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b,!h[  
T+gqu &9R  
template < typename Cond > w+JDu_9+A]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GB{%4)%6  
} ; K}* s^*X  
FkRrW^?5G  
Z*oGVr g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tewC *%3V  
最后,是那个do_ e}Db-7B_~  
+4@EJRC  
a|OX4  
class do_while_invoker 1|Fukx<@J<  
  { (llg!1  
public : :lcoSJ  
template < typename Actor > "eBpSV>nnQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y(-+>>j_  
  { >`t |a  
  return do_while_actor < Actor > (act); [aIQ/&Y  
} 05w_/l+  
} do_; p^^<BjkQ  
R@ihN?k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mH;\z;lyK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `i<U;?=0'  
最后来说说怎么处理break和continue <Nkj)`%5iK  
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。 T[c ;},  
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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