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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 18}L89S>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }C/}8<  
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, , $}P<WZMu  
oMLpl3pl  
dWR?1sV|e  
/{>ds-;-  
  class filler 6:v8J1G(<  
  { OA%.>^yb@  
public : U(3LeS;mr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2YuaPq/  
} ; K.o?g?&<  
q1r\ 60M  
`WWf?g  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: aZ5qq+1x  
twf;{lZ(  
mTZlrkT  
;f?OT7>kN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P M9HfQU?  
OTN"XKa$  
D Sd 5?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XiKv2vwA  
TCmWn$LeE  
dam.D.o"  
r\_rnM)_xN  
二. 战前分析 YyK9UZjI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `'0opoQRe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *'d5~dz=  
d@C ;rzR  
!Z%QD\knY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G`6U t  
  /* --------------------------------------------- */ Y]Su<t gX?  
vector < int *> vp( 10 ); 86R}G/>>e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oJ6 d:  
/* --------------------------------------------- */ HeSnj-mtr}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Bw{@YDO{  
/* --------------------------------------------- */ N#T MU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6TfXz2D'J  
  /* --------------------------------------------- */ @3VL _g:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~\ie/}zYj  
/* --------------------------------------------- */ Q=uwmg86  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n[ba  
`e`4[I  
 ~ikTo -  
M$! 0ikh  
看了之后,我们可以思考一些问题: ffE%{B?  
1._1, _2是什么? lFc3 5  
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。 TuaT-Z~U{  
2._1 = 1是在做什么? !Z4,UTu|Q  
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。 ;uba  
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。 &<tji8Dj  
^e&,<+qY  
_fMooI)U1  
三. 动工 N3x}YHFF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1$Eiv8xd  
.3ic%u;|D  
d^lA52X6P  
]'M4Unu#@  
template < typename T > 4SG[_:+!  
class assignment )'fIrBT  
  { sjaG%f&h  
T value; 4pc=MR  
public : L` Qiu@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8nZPY)o  
template < typename T2 > ipU"|{NK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @|d|orMC  
} ; \!w7 N :m  
ZnmBb_eX  
CdEJ/G:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cDAO5^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g$]9xn#_[  
$6Ty~.RP5H  
9$)4C|  
A#8/:t1AW  
  class holder d[O.UzQ  
  { yq&]>ox  
public : $ Q2|{*  
template < typename T > VBd.5YW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <X;y 4lPZ  
  { nR ,j1IUF  
  return assignment < T > (t); )IhI~,0Nmj  
} YSZz4?9\  
} ; _{ ?1+  
UQhfR}(  
.|o7YTcR:  
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: o3uv"# C  
-4V1s;QUZ  
  static holder _1; Ct.Q)p-wn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8-+IcyUza  
,AM6E63  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~j8x"  
而不用手动写一个函数对象。 * SC~_  
ogQbST  
ybB/sShGM  
[81k4kU  
四. 问题分析 %,)[%>#{  
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。 WE=`8`Li  
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。 IY :iGn8R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !".@Wg$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fxyPh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qwVpGNc45  
RdvJA:;q  
五. 问题1:一致性 ,.F,]m=  
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?| YK_a37E{F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z3>}(+  
&@{ Ba~S  
struct holder ~ZL}j+L/  
  { +[D=2&tmk  
  // jaNkWTm :  
  template < typename T > )Ax1?Nx$  
T &   operator ()( const T & r) const 6Zkus20  
  { C2!POf;GdN  
  return (T & )r; DJ=miJI'  
} h-#Glse<  
} ; @8DA  
%tmK6cY4Y  
这样的话assignment也必须相应改动: "-N%`UA  
kOJs;k  
template < typename Left, typename Right > GHH1jJ_[7  
class assignment 5\qoZs*e  
  { [x,_0-_  
Left l; ud! iy  
Right r; X0p=jBye~>  
public : '7wWdq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ugrcy7  
template < typename T2 > 8 =J6{{E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?%;)> :3N  
} ; E!jM&\Zj  
]< TgBo|  
同时,holder的operator=也需要改动: HJoPk'p%  
.:$%3#N$(Y  
template < typename T > :DQHb"(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V,{ydxfB  
  { Hz*!c#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3Pkzzyk_|D  
} O`~T:N|D  
i]xyD'0  
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。 }U%2)M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ADlPdkmym  
Hg]Q.SeJ(  
return l(rhs) = r; k}Ahvlq)  
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。 C$ nT&06o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hi <{c  
MS><7lk-  
template < typename Tp > [2.pZB  
class constant_t @dD70T  
  { uRwIxT2  
  const Tp t; Gl`Yyw@84  
public : kcM9 ,bG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A)s  
template < typename T > t&H):P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8X[G)J;  
  { j`ggg]"&$  
  return t; +'JM:};1X8  
} X^r HugQ  
} ; W}.;]x%1B  
RY&Wvkjh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FC/m,D50oI  
下面就可以修改holder的operator=了 %Mz(G-I.\  
k9'%8(7M:  
template < typename T > L:%; Fx2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T6%*t#8r  
  { TZ?va@2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j+w*Absh  
} gO1`zP!9Z  
srO {Ci0  
同时也要修改assignment的operator() %'%r.  
{&,a)h7&  
template < typename T2 > f[!N]*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8'@pX<  
现在代码看起来就很一致了。 B&+V%~/  
CKmoC0.  
六. 问题2:链式操作 [ % KBc}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a UAPh  
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。 `oXUVr  
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。 <dLdSEw  
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。 t8E'd :pE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 218ZUg -a  
(Lo<3a-]  
template < typename T > C>4y<,Q  
struct result_1 cRDjpc]  
  { YFy5>*W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]SFB_5Gb  
} ; /E@LnKe  
-A[iTI"  
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: c{ +Y $  
{UT^p IP\  
template < typename T > QA+qFP  
struct   ref ac p-4g+j  
  { #(?EL@5  
typedef T & reference; +D& W!m  
} ; vbXuT$  
template < typename T > % TyR8 %  
struct   ref < T &> l[fU0;A  
  { C6Ap  4  
typedef T & reference; hvnZ 2x.?d  
} ; A84I*d  
_1VtVfiZ{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;HlVU  
J0~Ha u  
template < typename T > P#Z$+&)b)s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <*<7p{x  
  { T_lexX[\  
  return l(t) = r(t); EX7gTf#  
} Q7gBxp  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3b (I~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~vy_~|6s  
v[T5D:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 DB-4S-2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q+*o-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z)Nl\e& M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (y7U}Sb'  
最后的布局是: SWvy< f4<  
                Add 0%7c?3#  
              /   \ V lN&Lz  
            Divide   5 6Daz1Pxd+  
            /   \ gm B?L0UV  
          _1     3 ,~`R{,N`  
似乎一切都解决了?不。 ymT&[+V  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a$.(Zl  
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。 +]*4!4MK6  
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: K]yCt~A$  
LSv0zAIe/  
template < typename Right > |Tuk9d4]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J'`,];su  
Right & rt) const j4$XAq~W  
  { i{?uIb B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hJ 4]GA'  
} O+A/thI%*S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  k)o D  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 wyeiz7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 OV8Y)%t"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 73OFFKbsk  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 DfgqB3U[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M^DYzJ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )<-\ F%&b  
Z%Q[W}iD  
template < class Action > hdJW#,xq  
class picker : public Action pwU l&hwte  
  { @U08v_,  
public : ,E2Tw-%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }a6tG  
  // all the operator overloaded |fkz=*rn  
} ; Z;`ts/?SY]  
e$}x;&cQ  
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。 %/NB263Db  
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: Rqu_[M  
C qOvVv  
template < typename Right > =S7Xj`/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (+lw t  
  { b"n0Yk1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Ys6CJ#  
} [Zc8tE2oN  
N K.]yw'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &6V[@gmD  
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。 h3U| ~h  
Ib3n%AG  
template < typename T >   struct picker_maker L ldZ"%P  
  { ZqH.$nXP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q9 !)YP+w  
} ; >qkZn7C   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Hz39v44  
  { =?hGa;/rb  
typedef picker < T > result; r/o1a't;  
} ; (U bz@s^  
foO /Yc  
下面总的结构就有了: G+&ug`0]5  
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。 =Ji+GJ <,9  
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。 \~u7 k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gD`|N@W$5  
至此链式操作完美实现。 cCOw7<  
jNRR=0  
.=@xTJh  
七. 问题3 2:b3+{\f  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;nS.t_UW.  
I|&<!{Rq  
template < typename T1, typename T2 > zM:&`6;e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !V/Vy/'` *  
  { 8x":7 yV&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {"f4oK{w  
} APye  
J)7m::%I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: EyU5r$G  
Bgw=((p  
template < typename T1, typename T2 > vlW521  
struct result_2 (.r9bl  
  { 7T7 A\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oW[];r  
} ; ?xkw~3Yfi  
<V?csx/eRd  
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? w~+C.4=7  
这个差事就留给了holder自己。 5t('H`,2  
    04o>POR  
R*S9[fqC[  
template < int Order > Mk=M)d`  
class holder; !]#@:Z  
template <> 7\;4 d4u  
class holder < 1 > /2s=;tA1  
  { <vb%i0+b.^  
public : -q&K9ZCl `  
template < typename T > yzH(\ x  
  struct result_1 m/E$0tf  
  { {e35O(Y  
  typedef T & result; :r+BL@9  
} ; e@j&c:p(Y  
template < typename T1, typename T2 > +Oxw?`I$  
  struct result_2 0pfgE=9  
  { Yo-$Z-ud  
  typedef T1 & result; 4LY$;J;2  
} ; )G+D6s23  
template < typename T > [}+h86:y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :abpht  
  { a62'\wF>D  
  return (T & )r; )(/Bw&$  
} z JBcz,  
template < typename T1, typename T2 > H6.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?S8_x]E  
  { YqQAogy h  
  return (T1 & )r1; >LAhc7I  
} /:=,mWoO  
} ; cVYPPal  
QJH((  
template <> Dug{)h_2  
class holder < 2 > HKXtS>7d  
  { ?PSJQ3BC|  
public : dq4t@:\o0  
template < typename T > -s_=4U,  
  struct result_1 LLV1W0VO=P  
  { uS|f|)U&  
  typedef T & result; IM(=j  
} ; Ly_.% f  
template < typename T1, typename T2 > Xw'Y &!z  
  struct result_2 Y$4dqn  
  { Rq[VP#  
  typedef T2 & result; @-%.+  
} ; .a_xQ]eQ  
template < typename T > (GJX[$@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b8O }XB  
  { Cj10?BNV)  
  return (T & )r; '{F Od_uk%  
} XTKAy;'5  
template < typename T1, typename T2 > =vD}O@tN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E/Adi^  
  { VD0U]~CWR  
  return (T2 & )r2; o%3VE8-  
} [E:-$R  
} ; #+SdX[ N  
y"nL9r.,:  
w<m e(!-'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9oA-Swc[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rrc>O*>{i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e)Pm{:E  
<xaB$}R  
return l(i, j) = r(i, j); c]3^2Ag,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z*kZUx7I<  
jx-8%dxtZ  
  return ( int & )i; Mw{skK>b  
  return ( int & )j; Jh`6@d  
最后执行i = j; q,fk@GI'2  
可见,参数被正确的选择了。 I%# e\  
0qk.NPMB0  
1+NmiGKg  
a^MR"i>@G  
O/{W:hJjd  
八. 中期总结 mqv!"rk'w  
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: }ej-Lu,b3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :taRCh5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F<^93a9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^ ^R4%C  
 !#Hca  
:rX/I LAr  
%{K6   
Ykt(%2L  
$C?G7Vs  
九. 简化 lL6qK&;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 aShZdeC*f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Co^a$K  
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: yi9c+w)b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MB] Y|Vee  
  +-*/&|^等 Or[uq,Dm16  
2. 返回引用。 > [|SF%  
  =,各种复合赋值等 ?FRQ!R  
3. 返回固定类型。  !B\[Q$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q'p>__Ox  
4. 原样返回。 $/uNV1 ]o  
  operator, DUK.-|a7  
5. 返回解引用的类型。 bU i@4S  
  operator*(单目) Q|W!m0XO  
6. 返回地址。 |;B 'C#  
  operator&(单目) *>XY' -;2e  
7. 下表访问返回类型。 K\GIh8L  
  operator[] Pf]O'G&F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sP NAG  
  operator<<和operator>> wOp# mT  
pY9>z;qD  
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。 @tLoU%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,-XJ@@2gM  
"@[xo7T  
template < typename Left > ~-w  
struct value_return WxS=Aip'  
  { -=]LQHuQ  
template < typename T > C4P7,  
  struct result_1 _(\\>'1q!  
  { 9h6xli  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aUy=D:\  
} ; \[+\JWJj  
AOaf,ZF 8  
template < typename T1, typename T2 > uXNf)?MpA  
  struct result_2 VrokEK*qbY  
  { []Z| *+=Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5W!E.fz*T  
} ; GZc%*  
} ; Xklp6{VH9  
I$`Vw >  
ma }Y\(38  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [<sBnHbvQ.  
~::gLm+f  
下面我们来剥离functor中的operator() uBks#Y*3$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <v('HLA  
ii*Ty!Sa  
return l(t) op r(t) )vS## -[_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |"P5%k#6^>  
return op l(t) 1{"fmV  
return op l(t1, t2) xL>0&R  
return l(t) op /:e|B;P`k  
return l(t1, t2) op AX1'.   
return l(t)[r(t)] 2uWzcy ?F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `>8|  
RkLH}`#  
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: 9~,eu  
单目: return f(l(t), r(t)); ~9oS~fP?I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (7ew&u\Li  
双目: return f(l(t)); LTtfOcrt  
return f(l(t1, t2)); ^@)/VfVg  
下面就是f的实现,以operator/为例 3Ua g[ms  
&r<<4J(t  
struct meta_divide ]V@! kg(p8  
  { :M3l#`4Q  
template < typename T1, typename T2 > jgbw'BBu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fJE ki>1  
  { x\Sp~]o3C  
  return t1 / t2; \0WMb  
} {.,OPR"\  
} ; ~82jL%-u  
Zc9 n0t[  
这个工作可以让宏来做: u khI#:[  
)cqhbR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m'qMcCE  
template < typename T1, typename T2 > \ DR0W)K ^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7OWiG,  
以后可以直接用 ?|hzAF"U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,+X8?9v  
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 4UL-j  
(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。。。) pb{P[-f  
p[uwG31IL`  
e2*^;&|%  
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 56bB~ =c  
lHGv:TN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ixS78KIr  
class unary_op : public Rettype nlY ^  
  { 8Peqm?{5Y5  
    Left l; i5n 'f6C  
public : X&lkA (  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} by06!-P0[  
Qp=uiXs  
template < typename T > 1Xs! ew)>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nu3 A'E`'k  
      { 8@qahEgQ  
      return FuncType::execute(l(t)); wM&G-~9ujk  
    } vv8$u3H  
R #ZDB]2  
    template < typename T1, typename T2 > rb_G0/R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b R6bS7$  
      { hW},%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =_1" d$S&  
    } QAJ>93  
} ; A |&EI-In  
8r|LFuI  
)3 r1; ^W  
同样还可以申明一个binary_op WIGb7}egR  
PT4`1Oy}/1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p>zE/Pw~  
class binary_op : public Rettype H{XW?O^@  
  { UEeqk"t^  
    Left l; -?(RoWv@X&  
Right r; kp$ILZ  
public : ;F+%{LgKl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rk=B;  
'I~dJEW7  
template < typename T > O>Sbb2q?"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b#m47yTW9<  
      { 96.Wfx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F,zJdJ  
    } l}^#kHSyd  
1=X=jPwO C  
    template < typename T1, typename T2 > xki"'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2ya`2 m  
      { _"bx#B*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P2p^jm   
    } <H)@vW]_  
} ; -^5R51  
}rE|\p>  
(+_J0i t  
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 -0`hJ_(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P Cf|^X#B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0o]K6 b  
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。 ]| y H8m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |-fx 0y   
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。。。 ~roHnJ>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]G B},  
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) Lk9>7xY  
下面是修改过的unary_op +7^Ul6BB#K  
ge[i&,.&z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ; ]Aa  
class unary_op *ls6#j@  
  { [f0HUbPX  
Left l; mTfMuPPs[  
  mSfhl(<L  
public : XV>6;!=E  
.y/b$|d,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (UZ*36@PJx  
X$9QW3.M  
template < typename T > |^Es6 .~  
  struct result_1 Xoy1Gi?  
  { m_2P{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lt4jnV2"a  
} ; |S{P`)z%f  
[,^dM:E/  
template < typename T1, typename T2 > q4i8Sp>  
  struct result_2 `4 bd,  
  { R3n&o%$*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s8[9YfuW  
} ; )VMBo6:+  
ogqV]36Idh  
template < typename T1, typename T2 > A#X.c=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8>Z$/1Mh  
  { 1H =wl =K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CLEG'bZa,  
} eC?/l*gF 3  
OLNn3 J  
template < typename T > ?d<:V.1U@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VaSNFl1_M  
  { uV_)JZ W,L  
  return OpClass::execute(lt(t)); @>2rz  
} 6 ]PM!6  
N&APqT  
} ; xH_ie  
4Qel;  
CQ.4,S}6'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s}#[*WOc  
好啦,现在才真正完美了。 |Xm4(FN\  
现在在picker里面就可以这么添加了: sNfb %r  
-`dxx)x  
template < typename Right > p@8krOo`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a^c ,=X3  
  { yp{F 8V 8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); udD* E~1q  
} qH%L"J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1mn$Rh&dO  
I^O:5x> [l  
( ssH=a  
Z#Zzi5<  
|369@un6  
十. bind qa$[L@h>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 EkStb#  
先来分析一下一段例子 b6!Q!:GO&  
wAYzR$i  
0Dm`Ek3A7x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }8V;s-1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B`Or#G3ph  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /cL9 ?k;o  
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。 F*4Qa  
我们来写个简单的。 9(^X2L&Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^mgI%_?1  
对于函数对象类的版本: )1Ma~8Y%r  
+wz`_i)!  
template < typename Func > }U?gKlLg  
struct functor_trait [2QY  
  { >^T,U0T])  
typedef typename Func::result_type result_type; yToT7 X7F7  
} ; -Ty<9(~S  
对于无参数函数的版本: a(x.{}uG,  
yA !3XUi  
template < typename Ret > XgiI6-B~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dWW-tHv#  
  { dS3>q<J*a  
typedef Ret result_type; hHfe6P |  
} ; '#McY'.D T  
对于单参数函数的版本: f>s#Ngvc  
cy&  
template < typename Ret, typename V1 >  '{j\0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sxN>+v11z  
  { n~"g'Y  
typedef Ret result_type; A{i][1N  
} ; W;OYO  
对于双参数函数的版本: ,);= (r9  
|i} +t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T.R>xd`9 "  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (s V]UGrZ  
  { gfdPx:7^  
typedef Ret result_type; /^z/]!JG:V  
} ; 1*!c X  
等等。。。 %S >xSqX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fw1;i  
Z9J =vzsHE  
template < typename Func > &# vk4C_8m  
struct func_return (1kn):  
  { 12:h49AP  
template < typename T > .^[fG59  
  struct result_1 {dy` %It  
  { Edf=?K+\!i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <t?x 'r?@  
} ; r%g <h T 8  
; d, JN  
template < typename T1, typename T2 > *tTP8ZCQ[  
  struct result_2 ;1{iF2jZ:  
  { m6bWmGn GC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e/]O<,*  
} ; b[J-ja.  
} ; }"%!(rx  
7.7Cluh5,  
l]a^"4L4`o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5}-)vsa`  
')AByD}Hi]  
template < typename Func, typename aPicker > ,GdxUld  
class binder_1 vO}qjw  
  { ".~Mm F  
Func fn; [ E$$nNs  
aPicker pk; E@5zd@[  
public : +?URVp  
8eOl@}bV  
template < typename T > |Q5H9<*  
  struct result_1 !6XvvTs/<  
  { &_Cxv8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 96.IuwL*.s  
} ; HO 266M  
w;N{>)hv  
template < typename T1, typename T2 > vqrBRlZ  
  struct result_2 T5 K-gz7A  
  { XoDJzrL#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EHH|4;P6  
} ; q1N4X7<_  
H/cs_i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UlK/x"JDv  
/-DKV~  
template < typename T >  .LX?VD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I?f"<5[0  
  { er(8}]X8Q  
  return fn(pk(t)); ~GNyE*t/Y  
} {@Blj3;w}  
template < typename T1, typename T2 > cj$,ob&DX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "F&Tnhh4  
  { dj?G.-  
  return fn(pk(t1, t2)); y.jS{r".  
} /DLr(  
} ; FpP\-+Sl  
2;&mkc K'  
cge-'/8w%  
一目了然不是么? ILNE 4n  
最后实现bind R|/Wz/$1A  
8r2XGR  
g;$E1U=R-E  
template < typename Func, typename aPicker > !?yxh/>lM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )$MS 0[?  
  { wG_4$kyj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FL59  
} }'u3U"9)  
D5=C^`$2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |d5ggf .w  
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。 :RPVT,O}  
TLy ;4R2Nn  
十一. phoenix r Z pbu>S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HS7R lU^  
Xe)Pg)J1  
for_each(v.begin(), v.end(), IT,"8 s  
( OE6#YT  
do_ k9cK b f@  
[ yj>) {NcX  
  cout << _1 <<   " , " x 96}#0'  
] 5Lw{0uLr  
.while_( -- _1), ubD#I{~J  
cout << var( " \n " ) ~'(9?81d  
) r|M'TA~:  
); JW-|<CJ  
 X@cSP7b  
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: ,dOMW+{  
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 [;<<4k(nL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rYbCOazr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wtq,`'B  
qv.n99?]  
P> |Ef~j  
template < typename Cond, typename Actor > $kv@tzO  
class do_while )q^(T1  
  {  70{RDj6{  
Cond cd; h5 j<u  
Actor act; 9g96 d-  
public : $]Jf0_  
template < typename T > iFSJ4 W(  
  struct result_1 D6Dn&/>Zp  
  { WBa /IM   
  typedef int result_type; 'w:bs!  
} ; SGQD ro=l  
(VEp~BW@-R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }H5/3be  
%Or2iuO%-,  
template < typename T > Zct!/u9 Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~C0 Pu.{o  
  { ghX:"vV{n  
  do @bE~@4mOu  
    { EPv%LX_j  
  act(t); } +1'{B"I  
  } / xs9.w8-  
  while (cd(t)); ERp{gB2U?  
  return   0 ; RU7!U mf  
} 2?*||c==*  
} ; 1b8c67j[  
1EQvcw #  
*CzCUu:%t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U[bgu#P;  
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。 D@:"f?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。 v"/TmiZ  
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。 W\%q} q2?  
下面就是产生这个functor的类: Z~_8P  
lAz2%s{6  
TH YVT%v  
template < typename Actor > 9N^+IZ@l  
class do_while_actor Ajg\aof0{  
  { V!W1fb7V  
Actor act; + LS3T^  
public : A*Rn<{U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lJUy;yp_+  
viJJ e'\2  
template < typename Cond > $e*B:}x}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $HxS:3D%D  
} ; "1K:/n  
~o i)Lf1  
&>g~-s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zA,/@/'(  
最后,是那个do_ 5a6VMqQ6  
d+Ds9(gV  
gJKKR]4*  
class do_while_invoker Ch7Egz l7?  
  { >J@egIKzP  
public : ,z G(u 1  
template < typename Actor > %Ci^*zb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K\aAM;)-  
  { $o"g73`3  
  return do_while_actor < Actor > (act); {\L|s5=yr  
} Mc:b U  
} do_; xHe^"LL  
vf N#NY6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z}+yI,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >D~w}z/fk  
最后来说说怎么处理break和continue R:f7LRF/\  
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。 EX+,:l\^  
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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