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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ![V<vIy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L NE]#8ue  
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, Ri3m438  
Wx-{F  
UU !I@  
!#?tA/t@  
  class filler < xV!vN  
  { tN0>5'/  
public : G.N3R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~KNxAxyVi  
} ; 3&zmy'b*:  
f2Slsl;  
  C[Fh^  
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: ew0 )  
U?rfE(!  
2Hd6  
iN)@Cu7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h?O-13v   
:,u+[0-S  
F 4h EfO3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p;H1,E:Re#  
q<UqGj7#   
~cez+VQe  
.Q#Eb %%  
二. 战前分析 Q2 edS|  
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。 ae<KUThm.  
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 !XicX9n  
!hc7i=V ?  
- Z|1@s&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `2Z=Lp  
  /* --------------------------------------------- */ 4 I~,B[|  
vector < int *> vp( 10 ); f9 rToH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ywdNwNJ  
/* --------------------------------------------- */ \\T I4A^#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p 2i5/Ly  
/* --------------------------------------------- */ FStfGN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +Q '|->#  
  /* --------------------------------------------- */ o4J K$%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  z/ i3  
/* --------------------------------------------- */ ?|L)!LYx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1ERz:\  
vB,N6~r>  
6SmSu\lgV  
FJ!>3V;}  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^ 1g6(k'  
1._1, _2是什么? *rbH|o8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8sIGJ|ku   
2._1 = 1是在做什么? Gmwn:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `rcjZ^n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AD5tuY  
\}2Wd`kD  
e (f)?H  
三. 动工 JDs<1@\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `?$R_uFh:  
J?]W!V7C  
1zM`g_(#  
Zf"AqGP  
template < typename T > ooq>/OI0  
class assignment 8O7JuR  
  { I;`V*/s8"  
T value; #"Zr#P{P  
public : {L+?n*;CA  
assignment( const T & v) : value(v) {} l(`w]=t&  
template < typename T2 > bT;C8i4b\H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7OZ s~6(  
} ; ^NCH)zK]v  
`K@   
@fY!@xSf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wS5hXTb"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Soa.thP  
Wm A:"!~M  
x88$#N>Q5  
l|&nGCW  
  class holder L.GpQJ8u  
  { _A,m@BCz  
public : YF"D;.  
template < typename T > *<UQ/)\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A ssf f;  
  { |hpm|eZG"h  
  return assignment < T > (t); 5P! ZJ3C  
} m}XI?[!s  
} ; "[8](3\v  
$nVTN.k  
V^0*S=N  
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: ^qDkSoqC"  
55;xAsG  
  static holder _1; _zOzHc?Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dv,8iOL  
IlE! zRA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p7k0pSt  
而不用手动写一个函数对象。 $0 l i"+  
[qy@g5`  
A>PM'$"sT  
p5bH- km6  
四. 问题分析 YF;8il{p  
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。 & =frt3  
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。 }r i"u;.R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \Lc pl-;?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5~sJ$5<,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'UB<;6wy  
eg}|%GG  
五. 问题1:一致性 1xx-}AIH#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T.{I~_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tVe*J@i\$  
]y(#]Tw\  
struct holder "16==tLFE  
  { "NJ!A  
  // 8@r+)2  
  template < typename T > u'N'<(\k  
T &   operator ()( const T & r) const 9 ROKueP  
  { r^@*Cir  
  return (T & )r; 3*; {C|]S  
} weu'<C   
} ; bT>^% H3  
l"MEX/   
这样的话assignment也必须相应改动: K=~h1qV:  
b\^.5SEw  
template < typename Left, typename Right > /fD)/x  
class assignment r)b`3=  
  { 4];NX  
Left l; h)YqC$A-s  
Right r; p<![JeV  
public : wRuJein#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YsTfv1~z#  
template < typename T2 > zX5p'8-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d8x$NW-s  
} ; sQ`8L+oY  
eLt6Hg)s`9  
同时,holder的operator=也需要改动: W9u (  
#ucOjdquq  
template < typename T > SKYS6b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z cA"\  
  { B4{A(-Tc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]=pEs6%O3  
} ^&,{  
XjX<?W  
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。 <H 3}N!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :Ct} ||9/  
c\R! z&y~  
return l(rhs) = r; 9(H8MUF0{  
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。 H\ NO4=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7tyn?t0n  
O 4}cv  
template < typename Tp > Dm5UQe  
class constant_t '[A>eC++  
  { + W +<~E  
  const Tp t; Pajr`gU  
public : A5nu`e9&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *{tJ3<t(1  
template < typename T > K|s+5>]W/[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lxxK6;r~>  
  { *M8 4Dry`y  
  return t; PCFm@S@Q  
} Ru sa &#[  
} ; ZLO _5#<  
BgE]xm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xe%n.DW m  
下面就可以修改holder的operator=了 8HWY]:| oh  
$i3/||T,9  
template < typename T > 9J1&g(?>-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U2K>\/-~  
  { t%=ylEPW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *rqih_j0  
} "PlM{ZI\  
2 {31"  
同时也要修改assignment的operator() !>! l=Z  
Y[pGaiN:  
template < typename T2 > #ocT4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KRz\ct|  
现在代码看起来就很一致了。 i1scoxX3\  
3"<{YEj8U  
六. 问题2:链式操作 O[8Lp?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LtNG<n)_BH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "3!4 hiU9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mT~:k}u~W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1*=[% d7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q}1PPi,  
]zD/W%c  
template < typename T > i/WYjo  
struct result_1 D'</eJ  
  { #$#{QEh0}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M.t5,NJ  
} ; T%ha2X=  
O[-wm;_(=*  
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: ZL@7Mr!e  
)ll}hGS  
template < typename T > MEo+S  
struct   ref M>'-P  
  { } #$Y^ +UN  
typedef T & reference; n2T vPt\  
} ; ^%C.S :  
template < typename T >  Kp!P/Q{  
struct   ref < T &> *WOA",gZ  
  { !WrUr]0IP  
typedef T & reference; V&qXsyg  
} ; ,g/UPK8K=  
ku\_M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4cs`R+]o  
R*QL6t  
template < typename T > 9}5Q5OZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vL-%"*>v  
  { jd~r~.y  
  return l(t) = r(t); o6svSS  
} U-|g tND  
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。 <}B]f1zX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <]"aP1+C  
`33+OW  
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 ,Kdvt@vle  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R` /n sou  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3"q%-M|+Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R{4O*i8#  
最后的布局是: ]1gt|M^  
                Add B9+oI c O  
              /   \ B<_T"n'#b  
            Divide   5 4R^'+hy|?  
            /   \ Mc{1Cdj  
          _1     3 ;g?5V  
似乎一切都解决了?不。 yzXwxi1#  
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。 l=kgRh  
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。 Dx iCq(;  
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: 0PTB3-  
*USZ2|i  
template < typename Right > RU#Q<QI(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /eZA AH  
Right & rt) const N7Dm,Q]  
  { '9i:b]Hru  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C[&L h_F\  
} fFiFc^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~Ge-7^Fo7  
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。 5$N4< Lo7  
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。 .XS rLb?  
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。 TN` pai0  
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。 jtl7t59R  
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? lHZf'P_Wx  
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: NjL,0Bp  
-rU *)0PR  
template < class Action > v%B^\S3)  
class picker : public Action =@B9I<GKf  
  { ()XL}~I{!A  
public : ou@Dd4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qx$Yj  
  // all the operator overloaded #&&^5r-b-  
} ; Z@j0J[s  
9e.n1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 A2F+$N  
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: (\M&/X~q  
CJ KFNa  
template < typename Right > KXYq|w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !) LMn  
  { HQTB4_K\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %vyjn&13  
} <gJ|Wee  
#2Mz.=#G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nwW `Q>+#U  
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。 0 R^Xn  
HOXqIZN85  
template < typename T >   struct picker_maker ~pwp B2c  
  { yS lN|8d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8(&C0_yD  
} ; v-&^G3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2I6c7H s  
  { BQt!L1))  
typedef picker < T > result;  03_tt7  
} ; [+>$'Du  
v ;{s@CM m  
下面总的结构就有了: oZP:}= 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。 HL*jRl  
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。 R6CxNPRJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JF!!)6!2#  
至此链式操作完美实现。 O:#t> ;  
hA)3Ah*  
Xg#Dbf4  
七. 问题3 e6#^4Y/+`  
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。 .2Gn)dZU  
d\xh>o  
template < typename T1, typename T2 > -KbT[]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cv~t~  
  { #%B1, .A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JFl@{6c  
} h dPK eqg7  
rVFAwbR  
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: N!r@M."  
xlS t  
template < typename T1, typename T2 > ,,b_x@y*  
struct result_2 980[]&(  
  { I6h{S}2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]-["sw  
} ; v"=^?5B  
WWH T;ST  
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? prhFA3 rW.  
这个差事就留给了holder自己。 )vhHlZ *+  
    w/>k  
LYv+Sv  
template < int Order > ^]AjcctGr  
class holder; {.;MsE  
template <> ]%F3 xzOk  
class holder < 1 > |OuZaCJG  
  { GP[;+xMBh  
public : Kl\A&O*{  
template < typename T > 6e/2X<O  
  struct result_1 k h#|`E#,  
  { d),@&MSN  
  typedef T & result; =i\~][-  
} ; .\LWV=B  
template < typename T1, typename T2 > /V-7u  
  struct result_2 A:& `oJl  
  { lg;`ItX]  
  typedef T1 & result; (Q\QZu@  
} ; -9vAY+s.  
template < typename T > HFvhrG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nEyP Nm )  
  { NNb17=q_v  
  return (T & )r; hjaI&?w  
} q1`uS^3`  
template < typename T1, typename T2 > %\%1EZQ%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }a|S gI  
  { $l-j(=Md  
  return (T1 & )r1; Oa CkU  
} J1yy6Wq3[  
} ; o7&Z4(V  
!5Z?D8dcx  
template <> Su6ZO'[)  
class holder < 2 > v #IC  
  { ke'p8Gz  
public : u;J9aKD  
template < typename T > R~[ u|EC}  
  struct result_1 ,|?B5n&  
  { ^L<1S/~)  
  typedef T & result; L&q~5 9  
} ; ps_CQh0  
template < typename T1, typename T2 > ?r2Im5N  
  struct result_2 I&1h/  
  { R qOEQ*k  
  typedef T2 & result; SL>>]A,E<`  
} ; >c8zMd  
template < typename T > VBBqoyP h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;x| 4Tm  
  {  Js'COO  
  return (T & )r; l?Bv9k.^?  
} 3eFD[c%mN  
template < typename T1, typename T2 > :G$NQ* (z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l{_>?]S5  
  { Pg|q{fc  
  return (T2 & )r2; m -7^$  
} VS1gg4tCv  
} ; ex&&7$CXc  
hRtnO|Z6  
LHR%dt|M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wC..LdSR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qA Jgz7=c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =DG aK0n  
]'DtuT?Z  
return l(i, j) = r(i, j); 6aXsRhQ~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,R3D  
,t(y~Z wJ  
  return ( int & )i; rS{Rzs^@  
  return ( int & )j; nRb#M  
最后执行i = j; 6pxj9@X+  
可见,参数被正确的选择了。 S!up2OseW  
`"Tx%>E(U  
2p(K0PtX  
O BF5Tl4  
 oC >^V5  
八. 中期总结 Y&]pC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Ab cmI*y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,Es5PmV@$%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I]jVnQ>&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bmzs!fg_~R  
~KHp~Xs`  
onHUi]yYu{  
WVf;uob{  
@;JT }R H-  
!N?|[n1  
九. 简化 `b# w3 2  
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。 Bn-%).-ED  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SI8mr`gJ  
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: hdfNXZ{A"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D@7\Fg  
  +-*/&|^等 yrE|cH'f0  
2. 返回引用。 )I$_wB!UV  
  =,各种复合赋值等 +w%MwPC7`  
3. 返回固定类型。 ){L`hQ*=w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v|CRiwx  
4. 原样返回。  UTHGjE  
  operator, V)_mo/D!D  
5. 返回解引用的类型。 *~:4&$  
  operator*(单目) f\2'/g}6a  
6. 返回地址。 '~<D[](/F  
  operator&(单目) q J@XVN4   
7. 下表访问返回类型。 !NZFo S~  
  operator[] pU<->d;->  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y3))I\QT  
  operator<<和operator>> (LkGBnXE  
rF>:pS,`&  
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。 C4#'`8E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "Do9gW  
CdC&y}u  
template < typename Left > uRxo,.}c  
struct value_return Rb',"` 7  
  {  ceyZ4M  
template < typename T > Mpb|qGi!  
  struct result_1 mWfzL'*  
  { xud =(HLl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f.,S-1D]h  
} ; s)8g4Yc*  
7z5AI!s_  
template < typename T1, typename T2 > 83OOM;'  
  struct result_2 V`G)8?%Vy  
  { u=p([ 5]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *^}(LoPZ  
} ; xBl}=M?Qu  
} ; m7~kRY514  
lJ:B9n3OzT  
k 32 Jz.\B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $:{uF#  
OqHD=D[  
下面我们来剥离functor中的operator() {6 C!^ 5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _LCK|H%v'  
BQ2DQ7q  
return l(t) op r(t) w)5eD+n\-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &,3.V+Sz  
return op l(t) |r%6;8A]i  
return op l(t1, t2) u\Tq5PYXt  
return l(t) op l" *zr ;#  
return l(t1, t2) op #zZQ@+5zw  
return l(t)[r(t)] yI)~- E.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rm&i"  
3K_J"B*7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: h/QZcA  
单目: return f(l(t), r(t)); 65)/|j+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *)T},|Gc  
双目: return f(l(t)); >#)^4-e  
return f(l(t1, t2)); !QSL8v@c  
下面就是f的实现,以operator/为例 Jx.Jx~  
"tn]s>iAd=  
struct meta_divide pbl;n|  
  { 1<Qb"FN!2  
template < typename T1, typename T2 > [59_n{S 1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5)AMl)  
  { &Plc  
  return t1 / t2; [yW0U:m  
} xbvZ7g^  
} ; )8!""n~  
J XPE9uH  
这个工作可以让宏来做: BwEO2a{  
HX7"w   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1\$xq9  
template < typename T1, typename T2 > \ W{*U#:Jx1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  wC}anq>>  
以后可以直接用 qa.nm4"6+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +%UfnbZ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /hQTV!\u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0h _9  
T oTehVw  
9B{,q6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g\,pZ]0i  
>h(n8wTP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +ZQf$@+  
class unary_op : public Rettype bLhTgss](  
  { ;wa- \Z  
    Left l; !NuiVC]  
public : .-awl1 W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9i;%(b{  
N>/!e787OU  
template < typename T > ;xS@-</:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P\pHos  
      { ^mv F%"g  
      return FuncType::execute(l(t)); K7 -AVMY  
    } 64fa0j~<*M  
wa\Yc,R  
    template < typename T1, typename T2 > }~DlOvsq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8iGS=M  
      { ^<}9#q/rt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;}@.E@s%'  
    } {^a"T'+  
} ; FAX|.!US*p  
sf<S#;aYqn  
 _zvCc%  
同样还可以申明一个binary_op lm i,P-Q  
 z"Miy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~:'tp28?  
class binary_op : public Rettype 1hp`.!3]H  
  { ?#YheML?  
    Left l; MHeUh[%(  
Right r; HkVnTC  
public : Tty_P,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o$;t  
?x1sm"]p'  
template < typename T > _~/F-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SR!EQ<  
      { _2xNio&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -K eoq  
    } }E0~'  
?<)4_  
    template < typename T1, typename T2 > Q3[MzIk 4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =(2y$,6g?  
      { )S@e&a|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +pXYBwH 7Q  
    } |;sL*Vr  
} ; 8eq*q   
l25_J.e  
kw{dvE\K  
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 T$rhz)_q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xvw @'|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q!iTDg*$  
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。 {RH&mu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )O\w'|$G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 10R#} ~D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .);~H#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >9dzl#  
下面是修改过的unary_op 17P5Dr&  
q)te/J@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Oy EOb>  
class unary_op P1C{G'cR  
  { /S2lA>  
Left l; KCP$i@Pjv  
  XuS3#L/3p  
public : QTr) r;Tro  
VaP9&tWXj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4PK/8^@7)>  
uDD{O~wF,  
template < typename T > f#mNx  
  struct result_1 xB-\yWDZe  
  { Q\Wh]=}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TWE>"8]  
} ; 2iM]t&^<+  
K|L&mL&8  
template < typename T1, typename T2 > vT@*o=I  
  struct result_2 ;>hRj!  
  { corNw+|/w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c"KN;9c,  
} ; Db4(E*/pj!  
t 2x2_;a  
template < typename T1, typename T2 > zVt1Ta:j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lCafsIB  
  { `A\,$(q+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]31>0yj[Q  
} 4 .Kl/b;  
n8 UG{. =  
template < typename T > Lb]!TOl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )7]la/0  
  { E'-lpE  
  return OpClass::execute(lt(t)); j<NZ4Rf  
} 0JT"Pv_  
D/[;Y<X#V  
} ; n?Zt\Kto  
w#6)XR|+,.  
u ,R R|/@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5 w-Pq&q  
好啦,现在才真正完美了。 ej91)3AO  
现在在picker里面就可以这么添加了: j]HzI{7y  
:2t0//@X  
template < typename Right > ='A VI-go5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <+y%k~("  
  { "m#17J_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K_! R   
} eI,'7u4q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 srlxp_^  
T.(C`/VM  
A_e&#O  
/a,"b8  
2# 72B  
十. bind Bnp\G h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ($nQmr;t  
先来分析一下一段例子 pocXQEg$]  
\_(|$Dhq  
nx(jYXVT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T[evh]koB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xS4?M<|L63  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 63(XCO  
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。 ]z!Df\I  
我们来写个简单的。 c|@OD3w2lM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X?YT>+g;  
对于函数对象类的版本: % *ng *  
'l<Oj&E  
template < typename Func > :-_"[:t 5Z  
struct functor_trait -_xTs(;|8  
  { SP\s{,'F-b  
typedef typename Func::result_type result_type; ev #/v:$?  
} ; N1}r%!jk/  
对于无参数函数的版本: )(OGo`4Qz  
T/0cPn0>  
template < typename Ret > U ;A,W$<9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P2&0bNY  
  { HVdB*QEH  
typedef Ret result_type; xS(VgP&YGO  
} ; d}aMdIF!e  
对于单参数函数的版本: G6}!PEwM  
# 0d7  
template < typename Ret, typename V1 > f 8\DAN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1,Es'  
  { Ey.%: O-Dv  
typedef Ret result_type; KjMwrMgC  
} ; 3&I3ViAH  
对于双参数函数的版本: Rh!m1Q(-  
2Lytk OMf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <isU D6TC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c'XSs  
  { xU2i&il^!  
typedef Ret result_type; Jz4;7/  
} ; k0&FUO  
等等。。。 2Jky,YLcb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fRxn,HyV  
7|"l/s9,  
template < typename Func > Y3#8]Z_"}O  
struct func_return W9{i~.zo  
  { QL @SE@"  
template < typename T > \?wKs  
  struct result_1 1h|qxYO  
  { Pc`)D:/}R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p(-EtxP  
} ; *Kpw@4G   
]heVR&bQ  
template < typename T1, typename T2 > xi=0 kO  
  struct result_2 vT MCZ+^g  
  { OLWn0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S(Z\h_m(  
} ; k%8kt4\wn6  
} ; M;W&#Fz%  
03A QB;.  
3s?ZyQy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P^ht$)Y  
I]HLWF  
template < typename Func, typename aPicker > 7Le- f  
class binder_1 lKf kRyO_S  
  { nVrV6w  
Func fn; PbY.8d%2/k  
aPicker pk; $2Awp@j  
public : 8#R%jjr%T  
G({5LjgW  
template < typename T > QkWEVL@uM  
  struct result_1 fT{jD_Q+3  
  { X40JCQx{+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1;?w#/&t  
} ; fLeHn,*,"  
q,_E HPc  
template < typename T1, typename T2 > N?8nlrDQ  
  struct result_2 bl^pMt1fv  
  { 'K}2m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O2"@09:  
} ; xXnSo0`L F  
(#x&Y#5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _j4 K  
+K8T%GAr  
template < typename T > (uX"n`Dk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w11L@t[5W8  
  { 4uh~@Lv  
  return fn(pk(t)); <IBUl}|\  
} *y(UI/c  
template < typename T1, typename T2 > UV</Nx)3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const APJFy@l}  
  { t'yh&44_  
  return fn(pk(t1, t2)); VZe'6?#  
} DZ $O%  
} ; i+Mg[x$.  
g~(G P  
asE.!g?  
一目了然不是么?  z).&0K  
最后实现bind 9xK#( M  
bdvpH DA  
WRRR"Q$  
template < typename Func, typename aPicker > !b+!] 2~g}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P(o>UDy  
  { T!pA$eE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :o87<) _F  
} hD7vjg& Z  
!HtW~8|:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oA:`=f%\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 . Y$xNLoP[  
]dV $H  
十一. phoenix ++ 5!8Nv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a<]vHC7  
eYn/F~5-  
for_each(v.begin(), v.end(), f+.sm  
( +QOK]NJN  
do_ YG5mzP<T  
[ {$ pi};  
  cout << _1 <<   " , " 4H@7t,>  
] b7">IzAe  
.while_( -- _1), sO!m,pK(  
cout << var( " \n " ) |9BX  ~`{  
) c>T)Rc  
); LF)wn -C}  
0bD\`Jiv,  
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: Au{b1n  
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 90-s@a3B-j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0-uVmlk=/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \IEuu^  
|oePB<N  
\@T;/Pj{[  
template < typename Cond, typename Actor > e2>AL  
class do_while >5TXLOYZ  
  { .81 ~ K[  
Cond cd; %h;1}SFl0  
Actor act; TTWiwPo59  
public : |+JC'b?,  
template < typename T > ccx0aC3@I  
  struct result_1 }AiF 7N0  
  { 'geN  dx  
  typedef int result_type; / %F,  
} ; c+O:n:L  
I]pz3!On4,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |Ho} D~  
&' y}L'  
template < typename T > RSw; b.t7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7osHKO<?2  
  { K(?p]wh  
  do kbbHa_;aqV  
    { rt?*eC1b+Z  
  act(t); aZ|S$-}  
  } W[e2J&G  
  while (cd(t)); bweAmSs  
  return   0 ; h&!$ `)   
} ^&c &5S}  
} ; ~fzuz'"^  
TN08 ,:k  
<^W5UU#Pg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y@AUSh;  
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。 [By|3 bI  
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。 L. S/Mv  
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。 7h:EU7  
下面就是产生这个functor的类: ^gY'^2bzxu  
5`i+a H(  
EY c)v6[  
template < typename Actor > 'z=d&K  
class do_while_actor Qw"%Xk  
  { (.wR!l# !  
Actor act; \ NKw,`/  
public : Q )8I(*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H:WuMwD4  
RXu` DWN  
template < typename Cond > 9C!b f \  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <^942y-=  
} ; 9T1 - {s R  
3;!!`R>e  
MOi1+`kwh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :2XX~|  
最后,是那个do_ sv#b5,>9  
s"2+H}u   
g0IvcA  
class do_while_invoker M!%|IKw  
  { -3m!970  
public : t8.3  
template < typename Actor > |eJR3o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I SdB5Va  
  { Im]6-#(9\|  
  return do_while_actor < Actor > (act); @~&^1%37)  
} gkca{BJ   
} do_; qagR?)N)u  
]mC5Z6,1s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >McEuoZx9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5dbj{r)s6i  
最后来说说怎么处理break和continue ov >5+"q)  
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。 K*p3#iB  
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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