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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EYSBC",  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |31/*J!@z*  
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, UH`cWVLpr  
XCj8QM.o  
%`\=qSf*  
Wa<SYJ  
  class filler Lk2;\D>  
  { ,;)_$%bHc  
public : qQp;i{X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bY}:!aR<mK  
} ; bj ,cU)t0  
o:PdPuZVR  
"5@\"L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: M,dp;  
g=e~YM85  
a\*_b2 ^n  
(d*~Qpi{7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x:iLBYf  
1 Sz v4  
{]Ec:6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 guk{3<d:Jy  
X86r`}  
ZZrv l4h  
zbAyYMtEk  
二. 战前分析 Mz: "p.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v,Uu )Z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 UTVqoCHA  
UO4z~  
W%@0Ym `7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )St`}qu;  
  /* --------------------------------------------- */ Jvr`9<`  
vector < int *> vp( 10 ); ?wpl 88z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ImsyyeY]  
/* --------------------------------------------- */ ypWhH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -\~HAnh  
/* --------------------------------------------- */ NX8. \Pf#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >D_!d@Z  
  /* --------------------------------------------- */ A7R [~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PYyT#AcW2  
/* --------------------------------------------- */ AHet,N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l,ic-Y1  
@umn#*  
e'2w-^7  
_Lgi5B%   
看了之后,我们可以思考一些问题: 09J,!NN  
1._1, _2是什么? e4<St`K  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +2,EK   
2._1 = 1是在做什么? t#2szr+  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >0S(se$  
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。 Le2rc *T  
7`HKa@  
+6s6QeNS8  
三. 动工 ]23+ d/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {w mP  
4^7*R  
juEH$7N !  
C}]143a/Q  
template < typename T > gg@Ew4L&  
class assignment I[KAW"  
  { r#(*x 2~,  
T value; 4[rX\?^e  
public : M3s:B& /  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,U.|+i{  
template < typename T2 > <~  ?LU^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #Yx /ubg6  
} ; c/}-pZn<  
nU/x,W[}  
|?\2F   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H8h,JBg5<F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uQ3W =  
Ygc.0VKMR  
(r/))I9^  
Q1RUmIe_&  
  class holder KouIzWf.  
  { ; ! B>b)%  
public : 2#@-t{\3-p  
template < typename T > ~j[mME}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /! M%9gu  
  { ] uXmug  
  return assignment < T > (t); @5{h+^  
}  h 3V; J  
} ; >S@><[C  
vu3zZMl  
emG1Wyl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9>ML;$T&  
P.3kcZ   
  static holder _1; P(B&*1X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KSO%89R'  
u_.Ig|Va  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V Ku|=m2vB  
而不用手动写一个函数对象。 USV;j%U4*  
a 1~@m[  
bdj')%@n  
* & : J  
四. 问题分析 3^]Kd  
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。 smPZ%P}P+c  
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。 ZmS ]4WM<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bq z*90  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K Vnz{cx`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JnS@}m  
]Uul~T  
五. 问题1:一致性 ; Z2  
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?| ;eC8| Xz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,EH^3ODD  
CJt(c,!z  
struct holder 6JD~G\$  
  { ^]9.$$GU\A  
  // JPq' C$  
  template < typename T > 7upN:7D-  
T &   operator ()( const T & r) const `FByME  
  { bf/z T0  
  return (T & )r; Xbc:Vr  
} ;M5]XCP k  
} ; Oe&gTXo  
K%YR; )5A  
这样的话assignment也必须相应改动: HJ!P]X_J1  
WnQ+  
template < typename Left, typename Right > :U6Q==B$_  
class assignment %)=c#H1  
  { >(F y6m  
Left l; VujIKc#4  
Right r; m">2XGCn  
public : Dj{=Y`Tw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /e7BW0$1  
template < typename T2 > 6f&qtJQ<A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  \1?:  
} ; ?{r-z3@ N  
Q\aC:68  
同时,holder的operator=也需要改动: ),Igu  
AizLzR$OG  
template < typename T > JxlZ,FF$@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qTV.DCP  
  { QoS]QY'bZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zRgl`zREr  
} Z(BZG O<  
K5 Z'kkOk  
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。 AX6l=jFZx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GE}>{x=^x  
Z;cA_}5  
return l(rhs) = r; a[RqK#  
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。 A:V/i:IZfR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -qpe;=g&f  
Xd'B0kQaT  
template < typename Tp > t^7}j4lk  
class constant_t j~O"=?7!O  
  { VTn6@z_ x  
  const Tp t; vO8CT-)  
public : >Slu?{l'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YT<(2u#Ng  
template < typename T > 8xYeaK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E]ZIm  
  { 7%i6zP /a  
  return t; s:^Xtox /  
} MG4(,"c!  
} ; N.-*ig.YR7  
Zi.w+V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A3Y}|7QA  
下面就可以修改holder的operator=了 8\m[Nuq5  
ZC9S0Z  
template < typename T > CFG(4IMx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6IKi*}  
  { I~25}(IDZ"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]GXE2A_i;  
} PGA `R  
K&;/hdS=F  
同时也要修改assignment的operator() F`57;)F  
s;xErH@RA  
template < typename T2 > G9h Bp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hc]5f3Z  
现在代码看起来就很一致了。 $#FA/+<&$  
Cd7l+~*Y  
六. 问题2:链式操作 1_z~<d @?;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r_3=+  
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。 Y {2L[5_1  
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。 % r0AhWv  
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。 P*kC>lvSv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eKL3Y_5p@  
)`}4rD^b  
template < typename T > [#/@ v/`  
struct result_1 qIk( ei  
  { /y- 8dgv0a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; / a$B8,  
} ; qoOq47F  
$rH}2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: lfte   
_tfi6UQ&lY  
template < typename T > K(Ak+&[  
struct   ref W" 1=K] B  
  { !6eF8T  
typedef T & reference; KHoDD=O  
} ; Sxc p [g;  
template < typename T > pGsu#`t  
struct   ref < T &> mh8)yy5\  
  { k Hh0&~ (  
typedef T & reference; ^Dys#^  
} ; 6<9gVh<=w  
yGlOs]>n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e%KCcU  
 y-)5d  
template < typename T > 5Pd^Sew  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B{cb'\ C  
  { 3=IY0Q>/(  
  return l(t) = r(t); H`NT`BE  
} 6='x}Qb\H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #)( D_*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pxHJX2  
9^^:Y3j  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qfyuq]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _hi8m o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^q/_D%]C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N6!$V7oT  
最后的布局是: a<&GsDw  
                Add "SU O2-Gj  
              /   \ )%~<EJ*&Z  
            Divide   5 y\<\P8X  
            /   \ ^(1S`z$  
          _1     3 7aeyddpM  
似乎一切都解决了?不。 B#[.c$  
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。 B S+=*3J  
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。 "ac$S9@~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @fI 2ZWN|  
QP!0I01  
template < typename Right > >npFg@A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '))=y@M  
Right & rt) const Pa */&WeB  
  { ~A-D>.ZH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p$l'y""i  
} xoN?[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2Z*^)ZQB  
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。 a VIh|v  
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。 6>F]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。 '%[r9 w  
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。 EGK7)O'W  
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?  Yk yB  
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: <{1=4PA  
Pe?b# G  
template < class Action > 1ika'  
class picker : public Action g)^g_4  
  { M]A!jWtE  
public : #\gx.2W7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t? [8k&Z  
  // all the operator overloaded T7j,%ay9  
} ; ?=%#lZ &?  
CG[04y  
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。 wak'L5GQE  
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: ^THyohK  
`*--vSi  
template < typename Right > {[[/*1r|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :U/x(  
  { i E)Fo.H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q a3+9  
} 2G)q?_Q4S  
&HJ'//bv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %q_b\K  
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。 qp55U*  
(sx,Ol  
template < typename T >   struct picker_maker ~a` vk@8  
  { 4>t=r\"4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _BBs{47{E  
} ; $Ce;}sM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |TCg`ZS`cZ  
  { 287)\FU;3  
typedef picker < T > result; jQ9i<-zc  
} ; l]z=0  
nsyeid*  
下面总的结构就有了: u]s}@(+.  
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。 ==Bxv:6  
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。 ,_RPy2N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Vv3:x1S  
至此链式操作完美实现。 =;y(b~  
eWTbHF  
X"O^4MnvI  
七. 问题3 fkJElO-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。 TtP2>eh-  
5FwVR3,  
template < typename T1, typename T2 > )1o<}7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >IE`, fe  
  { J|:Zs1.<d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {Q AV  
} !Yu|au  
!MQVtn^C#  
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: F]6$4o[  
#qg(DgH 7  
template < typename T1, typename T2 > b]@@x;v$@  
struct result_2 pX]"^f1?O  
  { >0.a#-u^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \#q|.d$ u  
} ; CC.ri3+.  
OmAa$L,'w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? AIw<5lW  
这个差事就留给了holder自己。 41NVF_R6J  
    %mMPALN]{  
:V^|}C#  
template < int Order > B),Z*lpC  
class holder; nbdjk1E`~  
template <> 6$LQO),,  
class holder < 1 > ]c\d][R N  
  { % n~ 'UA  
public : )@a_|q@V  
template < typename T > x0$#8  
  struct result_1 ]]8^j='P'  
  { W^N|+$g>H  
  typedef T & result; &~#y-o"  
} ; o 6A1;e  
template < typename T1, typename T2 > iBaz1pDc  
  struct result_2 &20}64eW%  
  { X^9eCj;c  
  typedef T1 & result; &M*f4PeXb  
} ; ~dlpoT  
template < typename T > E% d3}@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pW1(1M)[%Z  
  { *PF=dx<8  
  return (T & )r; x5 ?>y{6D  
} D) ;w)`  
template < typename T1, typename T2 > J3,m{%EtNM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Ofs, U^  
  { Pj{Y  
  return (T1 & )r1; #D|n6[Y'.t  
} E>Lgf&R#W  
} ; #7|73&u(  
raCgctYVq  
template <> D%!GY1wdn  
class holder < 2 > !FHm.E_>  
  { Q+a"Z^Z|  
public : [ %6(1$Ih  
template < typename T > D2MWrX  
  struct result_1 nV3I6  
  { -8m3L  
  typedef T & result; B`wrr8"Rz  
} ; Ji7<UJ30x  
template < typename T1, typename T2 > D'<'"kUd  
  struct result_2 bW^JR,  
  { 6gTc)rhRT  
  typedef T2 & result; OS sYmF  
} ; DZqY=Sze  
template < typename T > vfloha p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pgEDh^[MW  
  { NGVl/Qd  
  return (T & )r; {W$K@vuV;?  
} (fcJp)D  
template < typename T1, typename T2 > -)Of\4kx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #VynADPs`o  
  { SmVL?wf  
  return (T2 & )r2; B<oBo&uA  
} ^vha4<'-qG  
} ; e]-%P(}Z  
oUx%ra{  
0Ait7`  
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> >。 M*2 Nq=3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W$Sc@!M3{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MZ"|Jn  
s"B+),Jod  
return l(i, j) = r(i, j); Q?/qQ}nNw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jj6yf.r6c  
ch]{ =61  
  return ( int & )i; jH?!\F2)+  
  return ( int & )j; ED^0t  
最后执行i = j; OU'm0Jlk  
可见,参数被正确的选择了。 5[Uv%A?H#_  
\h5!u1{L  
B/Z-Cpz]  
D-4{9[  
'b:e8m  
八. 中期总结 OZ, Xu&N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: AA<QI'6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JasA w7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .X34[AXd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;"|QW?>$D  
-rlCE-S  
C1o^$Q|j  
#eIFRNRb)  
r$W%d[pB  
/X%+z5  
九. 简化 KvXF zx|A  
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。 -;*lcY*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y~^-I5!_ u  
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: $rm/{i_7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D|$Fw5!^k6  
  +-*/&|^等 KZ@'NnQ  
2. 返回引用。 n}/4em?  
  =,各种复合赋值等 M< /  
3. 返回固定类型。 tn}MKo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .zv BV_I  
4. 原样返回。 B}0!b7!  
  operator, q5{h@}|M  
5. 返回解引用的类型。 + f,Kt9Cy  
  operator*(单目) kxmc2RH>nB  
6. 返回地址。 "/Pq/\,R|  
  operator&(单目) `#"xgOSP>  
7. 下表访问返回类型。 v?0F  
  operator[] ?z&5g-/b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z):Nd9  
  operator<<和operator>> }CL7h;5N 3  
oS^KC}X  
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。 |=AaGJx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]94`7@  
8p]9A,Uq&  
template < typename Left > P1ak>T *#2  
struct value_return 5bBCI\&sam  
  { yxAy1P;dX  
template < typename T > EB VG@  
  struct result_1 f+1@mGt  
  { ?AK`M #M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J4u>77I  
} ; [0vqm:P  
O L 9(~p  
template < typename T1, typename T2 > " =6kH,  
  struct result_2 nJ h)iQu  
  { 3S" /l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,B'fOJ.2  
} ; .y<u+)  
} ; |}b~YHTs  
,Oe:SZJ>  
-iL:D<!Cb_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <~P!yLr  
%OOkPda  
下面我们来剥离functor中的operator() KD.|oo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qA"BoSw4  
Q-z `rW  
return l(t) op r(t) M.+h3<%^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V-eRGSx  
return op l(t) W4UK?#S+  
return op l(t1, t2) {@6:kkd  
return l(t) op sNM ]bei  
return l(t1, t2) op ~d\^ynQ  
return l(t)[r(t)] No`*->R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hZlHY9[t?  
B<i(Y1n[  
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: zK&1ti@wln  
单目: return f(l(t), r(t)); ,3N>`]Km'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -E~r?\;X  
双目: return f(l(t)); *2pf> UzL  
return f(l(t1, t2)); 4:-x!lt  
下面就是f的实现,以operator/为例 7ug"SV6Hb  
HLOr Dlj7  
struct meta_divide x"!`JDsS  
  { B oxtP<C"  
template < typename T1, typename T2 > Jy\0y[f*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R9!U _RH  
  { k||dX(gl  
  return t1 / t2; sO}CXItC+j  
} *V4%&&{  
} ; Tdm|=xI  
8i5S }  
这个工作可以让宏来做: z%#-2&i  
L^*f$Balz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,J,Rup">h  
template < typename T1, typename T2 > \ No)0|C8:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; at4JLbk  
以后可以直接用 D,Gv nfY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tDRo)z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `S0`3q}L3%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _QEw=*.<  
;|0P\3  
un4fnoc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FSm.o?>  
6aOyI ;Ux  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /QWXEL/M=  
class unary_op : public Rettype Y[]I!Bc  
  { ^RO<r}B u  
    Left l; } C:i0Q  
public : `hdff0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1YQYZ^11  
mt$rjk=  
template < typename T > '%wSs,HD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m#8(l{3|  
      { kJpO0k9?eY  
      return FuncType::execute(l(t)); Hi$R"O (  
    } @6|<c  
(xHu@l!]  
    template < typename T1, typename T2 > i1XRB C9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l5.k2{'  
      { U[02$gd0l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T A0(U$ 4  
    } A]TEs)#*7)  
} ; y*ZA{  
:"MHmm=uU8  
(' 7$K  
同样还可以申明一个binary_op >$TvCw  
9TQVgkW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +<.o,3  
class binary_op : public Rettype LRts W(A/  
  { !^&VZh  
    Left l; #>("(euXMF  
Right r; f}"eN/T  
public : 3>^]r jFw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2|=hF9  
PPH;'!>s"  
template < typename T > ch :rAx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &3Yj2 Fw  
      { 7P<f(@0h$E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /'aqQ K<  
    } (Hj[9[=  
;Mo_B9  
    template < typename T1, typename T2 > )WbWp4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C1e@{>  
      { !u@P\8M}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |T$?vIG[  
    } [K$5 Rm5  
} ; ij;NM:|Sd  
E I(e3  
&>C+5`bg  
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 "WuUMt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mjWU0.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y|Q(JX  
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。 E`I(x&_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n)"JMzjQ<  
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。。。 -f&vH_eK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !5(DU~S*@S  
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) 4pf@.ra,  
下面是修改过的unary_op 0t%]z!  
e}1Q+h\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w(&EZDe  
class unary_op \.}T_,I  
  { XQ9W y  
Left l; wR@>U.XT@  
  >fzyD(>  
public : j!>P7 8  
OyVP_Yx,V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q;8z&4s@  
MGsQF#6]  
template < typename T > 05R"/r*  
  struct result_1 myR{ }G  
  { Lm~<BBp.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;7qIm83  
} ; 38p"lT  
G9^`cTvv'8  
template < typename T1, typename T2 > Z! O4hA4  
  struct result_2 M,_ $s,  
  { G |KA!q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !i~(h&z  
} ; *lvADW5e  
cVW7I  
template < typename T1, typename T2 > BYXc 'K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :vb5J33U  
  { wDh]vH[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B6 (\1  
} #4O4,F>e  
"H[K3  
template < typename T > Sp5:R75vI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Q 3d7y  
  { &L$9Ii  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZI!:  
} }6%XiP|  
r[i^tIv6As  
} ; ]|tg`*l!>  
Cjr]l!  
 RbTGAA  
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 KhfADqji|  
好啦,现在才真正完美了。 B4RrUA32  
现在在picker里面就可以这么添加了: PM[_0b  
?h&XIM(  
template < typename Right > 5<dg@,\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MSQ^ovph  
  { ]nUrE6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g~y0,0'j1\  
} ~^' ,4<K-}  
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。 F]yB=  
E+O{^C=  
}w$2,r gA  
oYkd%N9P  
S4_/%~?  
十. bind z qq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 vd[7Pxe  
先来分析一下一段例子 Sc[#]2 }  
s) ]j X  
qX-ptsQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S{;Pga*Px  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J;>epM ;*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CVa>5 vt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1z8"Gk6  
我们来写个简单的。 <3{MS],<<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >n09K8 A  
对于函数对象类的版本: Jx.f DVJ  
>NBc-DX^  
template < typename Func > 'Nl hLu  
struct functor_trait nU>P%|loXx  
  { P0.cF]<m  
typedef typename Func::result_type result_type; eZPeyYX  
} ; )*]A$\Oc[  
对于无参数函数的版本: R7Y_ 7@p  
x8rg/y  
template < typename Ret > =:s`C,l.4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U S ALoe  
  { ;n Bf  
typedef Ret result_type; o4kLgY !Q  
} ; &" t~d}Rg  
对于单参数函数的版本: w. k9{f  
t<##0#xS.  
template < typename Ret, typename V1 > [_'A(.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y{hg4|\  
  { }:IIk-JoC  
typedef Ret result_type; fwz:k]vk  
} ; G{} 2"/   
对于双参数函数的版本: zkRAul32|  
Z&n[6aV'F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (&e!u{I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ki'$P.v{$w  
  { Xk4wU$1F  
typedef Ret result_type; 4$KDf;m@  
} ; tS2 &S 6u  
等等。。。 (kLaXayn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @-)?uYw:r  
UN.;w3`Oc  
template < typename Func > {1Ra |,;  
struct func_return (+|+ELfqW  
  { 5I2,za&e  
template < typename T > src9EeiV  
  struct result_1 oFU:]+.+D  
  { WVa%<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zt!#KSF7%  
} ; !{jw!bB  
[Y](Y3/.N  
template < typename T1, typename T2 > )*BZo>"  
  struct result_2 @JbxGi  
  { =-si| 1Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nbpn"*L,  
} ; dBXiLrEbs  
} ; [~{F(Le  
S1|u@d'  
`yv?PlKL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2PlhnUQ7  
u8zL[] >  
template < typename Func, typename aPicker > ^+P.f[  
class binder_1 $ ZI ]  
  { o`S``?`^)^  
Func fn; PeIx41. +s  
aPicker pk; r W`7<3  
public : 5 b} w  
S&!(h {O  
template < typename T > jKml:)k  
  struct result_1 ?kO.>o  
  { n|{K_! f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  =1Sny7G  
} ; 0/)2RmF  
-iR2UE@M  
template < typename T1, typename T2 > D m0)%#  
  struct result_2 e(8hSVcl4  
  { 5IF5R#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PGP#$JC  
} ; O6G\0o  
KHAc!4lA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~!Nj DDk  
;g!rc#z2g  
template < typename T > 3*h"B$g!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lJdBUoO  
  { (fF8)4l  
  return fn(pk(t)); wo0j/4o  
} K KB+o)*W  
template < typename T1, typename T2 > 6MVu"0#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vu+g65"  
  { ^`kwSC  
  return fn(pk(t1, t2)); 2GptK"MrD  
} %'iJVFF  
} ; 1#=9DD$4  
h <4`|Bg+  
'OA*aQ=K  
一目了然不是么? X}Oe'y  
最后实现bind "QnYT3[l"  
c~vhkRA  
\n[kzi7  
template < typename Func, typename aPicker > VCWW(Y1Fd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >aAM&4  
  { eNd&47lJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Lk !)G'42  
} -V}oFxk]q  
nFQuoU]ux  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JVIFpN"`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L?h?LZnq  
s0iG |vw  
十一. phoenix E y:68yU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tB4mhX|\  
9f! M1  
for_each(v.begin(), v.end(), ~$u9  
( }:2##<"\t  
do_ ^m#tWb)f  
[ v'i'I/  
  cout << _1 <<   " , " )h}IZSm  
] *S}@DoXS  
.while_( -- _1),  T01Iu  
cout << var( " \n " ) OIPY,cj~  
) u!K1K3T6k  
); hS,&Nj+  
xF[%R{Mn'  
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: 8s)b[Z5  
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 ]CzK{-W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u#Ig!7iUu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W0f^!}f(  
PLkS-B  
i47LX;}  
template < typename Cond, typename Actor > JdS,s5Z>  
class do_while R;!,(l  
  { D./{f8  
Cond cd; GeP={lj  
Actor act; O^cC+@l!4  
public : Or? )Nlg6x  
template < typename T > 7 FE36Ub9  
  struct result_1 ; dzL9P9IU  
  { "J"=<_?  
  typedef int result_type; (m R)o&Y%,  
} ; -$:; en?  
(,h2qP-;ud  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EIRDH'[L  
b=5w>*  
template < typename T > 3Z?ornS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5mZ2CDV  
  { ;].X;Ky <  
  do NA0nF8ek  
    { |`o|;A]  
  act(t); bo|THS  
  } 1D 'r;`z  
  while (cd(t)); 8{ZTHY -  
  return   0 ;  @/s|<*  
} m54>}  
} ; %>&ex0j]  
D"pT?\kO  
z6R|1L 1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #NFB=o JI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 94w)Yln  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q$U5[ TZm  
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。 F1.Xk1y%  
下面就是产生这个functor的类: \ivxi<SR  
'V?FeWp  
9qftMDLZJ\  
template < typename Actor > 9295:Y| w1  
class do_while_actor DC h !Z{I  
  { 6bPxEILm  
Actor act; UDJjw  
public : ye.6tlW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oks;G([  
@%,~5{Ir  
template < typename Cond > on 7 n4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I,hw0e  
} ; K%dQ; C*?  
],weqs  
^t})T*hM0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Oo :Dt~Ib  
最后,是那个do_ d3c.lD)L9  
Tow=B  
_3aE]\O[  
class do_while_invoker Ca0s m  
  { `$/a-K}  
public : &<;T$Y  
template < typename Actor > vQ}ZfP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J!l/.:`6  
  { <W #G)c0  
  return do_while_actor < Actor > (act); :Dt y([  
} n0lOq  
} do_; 84WD R?  
O z6$u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |N`0G.#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dNgA C){w  
最后来说说怎么处理break和continue kU/MvoV  
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。 WJD2(el  
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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