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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Rou$`<{H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aLr\Uq,83  
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, .hI3Uv8[  
z?o1 6o-:  
r$3{1HXc  
O'tVZ!C#J  
  class filler #i$/qk= N  
  { R7~H}>uaF  
public : z"4UObVs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~!o\uTVr  
} ; ^kg[n908Nw  
w74 )kIi  
^`0^|u=  
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: K_\fO|<k  
7A7=~:l\G  
5Ym/'eT  
#"tHT<8u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JNY;;9o  
lPcp 17U  
[x}]sT`#a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 34Q;& z\e  
c\2+f7o@  
jKFypIZ4  
N}ur0 'J0  
二. 战前分析 ! Jh/M^  
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。 k-;%/:Om  
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 qJq49}2  
UhQsT^b_  
{(mT,}`4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &,?bX])  
  /* --------------------------------------------- */ ~G0\57;h  
vector < int *> vp( 10 ); eWjLP{W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +T}:GBwD7  
/* --------------------------------------------- */ ;CbQ}k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j$Ttoo  
/* --------------------------------------------- */ Jw%0t'0Zi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #BA=?7  
  /* --------------------------------------------- */ bMT1(edm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Jt4&%b-T  
/* --------------------------------------------- */ 6"+/Imb-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U`gQ7  
]"'$i4I{R  
z+ybtS>pZ  
A?l.(qG C_  
看了之后,我们可以思考一些问题: $umh&z/  
1._1, _2是什么? WfbG }%&J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c^^[~YW j  
2._1 = 1是在做什么? -Y]ue*k{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X+l &MD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sGx"j a +  
rLMjN#`^  
H{*~d+:ol  
三. 动工 p4m9@ \gn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w+ZeVZv!r  
CA2 ,  
q,k/@@Qd9  
j{)_&|^{  
template < typename T > #X&`gDW  
class assignment ,xA`Fu9^  
  { 0cV=>|b>;  
T value; 9NCo0!Fb  
public : 2z/qbzG7  
assignment( const T & v) : value(v) {} plL##?<D<  
template < typename T2 > RS&l68[6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g'G"`)~ 2  
} ; x1['+!01  
HX1RA 5O  
20[_eu)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :S Tj <  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B+:'Ld](  
\B _g=K  
JA!O,4  
r)$(>/[$  
  class holder U 00}jH  
  { QdaYP  
public : ^l\U6$3  
template < typename T > &WW|! 6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I;dc[m  
  { )bc0 t]Fs  
  return assignment < T > (t); H]@M00C  
} [}snKogp  
} ; 3OUZR5_$  
xL,;(F\^  
n[Jpy[4g  
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: 98u$5=Z' /  
OhT?W[4  
  static holder _1; n[#!Q`D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =]r<xON%S  
STMc@MeZU_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yLfb'Ba  
而不用手动写一个函数对象。 P]*,955*)  
L\L/+yNv:G  
}K\] M@  
UR')) 1n  
四. 问题分析 S]^`Qy)  
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。 H f}->  
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。 DyiyH%SSD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CR$\$-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sdq8wn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X) lzBM  
,v;P@RL|g  
五. 问题1:一致性 6 /8?:  
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?| E? > ERO3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W7 9wz\a  
7hPiPv  
struct holder > %5<fK2  
  { +o]DT7W  
  // -3 .Sr|t  
  template < typename T > b(8#*S!U  
T &   operator ()( const T & r) const Yj+p^@{S2P  
  { OZ2gIK  
  return (T & )r; n_[;2XQQ  
} d+ P<nI/|  
} ; s)HLFdis@  
}^).Y7{g[  
这样的话assignment也必须相应改动: -LAYj:4  
 5VWyc9Q  
template < typename Left, typename Right > P !:LAb(  
class assignment xij`Mr  
  { =FXO1UZ!  
Left l; =b{wzx}e  
Right r; P@ Oq'y[  
public : i v7^ !  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ay}} v7)GM  
template < typename T2 > =<ngtN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x9UF  
} ; +Tnn'^4  
Gh3b*O_,  
同时,holder的operator=也需要改动: d>j`|(\  
:q_(=EA  
template < typename T > eH.~c3o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K&2{k+ w  
  { 4\qnCf3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pSM\(kVKa  
} XJ &'4h  
$)w9EGZ  
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。 `9IG//  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N?]HWP^pg  
$j? zEz  
return l(rhs) = r; ~gz_4gzb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0[(TrIpXl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j9FG)0  
?7 Kl)p3  
template < typename Tp > I"TFj$Pg  
class constant_t F Xbf7G)H  
  { F@</Ev  
  const Tp t; B}n tD  
public : Jw;Tq"&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V\U,PNkZQ  
template < typename T > 7noxUGmFw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wxy. &a]  
  { X?PcEAi;w  
  return t; +6dq+8msF  
} x<_uwL2a  
} ; 0q6$KP}q  
a o"\L0;{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VKI`@rY4  
下面就可以修改holder的operator=了 @w?y;W!a>  
m0*bz5  
template < typename T > wjLtLtK?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Tw^b!74gq  
  { ?];?3X~|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /G}TPXA  
} /l o;:)AiP  
?)x"+[2  
同时也要修改assignment的operator() hzG+s#  
>NL4&MV:  
template < typename T2 > b#ih= qE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $\:;N]Cs~0  
现在代码看起来就很一致了。 BhJag L ^o  
W!@*3U]2R  
六. 问题2:链式操作 3zdm-5R.b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %kB84dE  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }@R*U0*E  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .d}7c!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 jIpc^iu`,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qq,w6ekr  
kkvG=  
template < typename T > W|NT*g{;M  
struct result_1 a!iG;:K   
  { J['pBlEb\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F#<$yUf%  
} ; )zU bMzF  
IEbk_-h[  
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: B !>hHQ2  
bq+ Q$#F2X  
template < typename T > o*\Fj}l-  
struct   ref QzV Q}  
  { VV'K$v3'N8  
typedef T & reference; NT3Ti ?J,  
} ; tv,Z>&OM  
template < typename T > s48 { R4  
struct   ref < T &> tQTVP2:Y  
  {  nIWZo ~  
typedef T & reference; tCoT-\Q  
} ; st91r V$y?  
(P=q&]l[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h5+L/8+J^z  
j,:vK  
template < typename T > B)^uGS W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -pb>=@Yq  
  { )I/K-zj  
  return l(t) = r(t); \%=GM J^[p  
} y5oC|v7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R]Iv?)Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;ty08D/  
CAs8=N#H%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 71)DLGL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qv v~nGq$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Aw7oyC!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hXF#KVqx  
最后的布局是: cN]e{|  
                Add _s(izc  
              /   \ k|kn#X3X  
            Divide   5 @d/Wa=K  
            /   \ !Z0p94L  
          _1     3 iS/faXe5  
似乎一切都解决了?不。 KUR9vo  
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。 c)5d-3"  
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。 R WfC2$z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: klUW_d-  
_T8o]  
template < typename Right > dE ,NG)MH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /8$*{ay  
Right & rt) const ?WD JWp%  
  { mrc% 6Ri  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cq?&edjP  
} 0P?\eoB@8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ggP#2I\  
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。 VH>?%aL  
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。 .UdoB`@!v=  
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。 1I^uq>r  
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。 Y\Grf$e  
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? @U)k~z2Hk  
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: jE.yT(+lW  
q>n0'`q   
template < class Action > EKr#i}(x<  
class picker : public Action FF}A_ZFY  
  { j 1Ng[  
public : xllk hD4F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CLn}BxgD  
  // all the operator overloaded K0YUN^St  
} ; @0v%5@  
$>Mqo  
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。 \NgBF  
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: &IZthJqV  
GM{J3O=  
template < typename Right > FxK2 1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S8S<>W  
  {  ,xhB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O)Wc\-  
} df'xx)kW  
C=y[WsT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X~#jx(0_  
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。 EId_1F;V^  
OS.oknzZZ  
template < typename T >   struct picker_maker zA<Hj;9SM  
  { <D1>;C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O]/BNacS  
} ; Q*GJREC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >^U$2P  
  { GELx S!  
typedef picker < T > result; bAd$ >DI[  
} ; Z2.S:y.  
Y, ?- []  
下面总的结构就有了: 0=,vdT  
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。 AVR=\ qR  
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。 FlqE!6[[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y*KHr`\C4  
至此链式操作完美实现。 3P&K<M#\  
8'n xc#&  
Mu~DB:Y9e  
七. 问题3 u#>*"4Q  
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。 5PCMxjon  
jcY:a0[{D  
template < typename T1, typename T2 > YtWO=+rX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \i}:Vb(^  
  { +hW^wqk/.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j/h>G,>T=  
} z4UJo!{S  
|V>_l' /  
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: ar!`8"  
7^3a296  
template < typename T1, typename T2 > E7c!KJ2  
struct result_2 SFaG`T=  
  { GQR|t?:t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~Wox"h}(  
} ; .w@o%AO_  
dh; L!  
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? B0&W wa:  
这个差事就留给了holder自己。 /Ayo78Pi  
    <q dM  
"T?hIX/p _  
template < int Order > c-ud $0)c  
class holder; qa!3lb_'M  
template <> cc %m0p  
class holder < 1 > u ]!ZW&  
  { ~|>q)4is6a  
public : !-OPzfHrI  
template < typename T > #+ <"`}]N  
  struct result_1 kM>Bk \  
  { {)c2#h  
  typedef T & result; iFi6,V*PRt  
} ; 2X@| H  
template < typename T1, typename T2 > Q^_*&},V  
  struct result_2 -*QxZiKD  
  { o;#9$j7QP!  
  typedef T1 & result; g`69 0  
} ; Y#A0ud,  
template < typename T > 7w_cKR1;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bL)7 /E  
  { !}[,ODJ4 d  
  return (T & )r; V7pe|]%r  
} {~lVe GBp  
template < typename T1, typename T2 > 6')pM&`t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XLeQxp=  
  { L+rMBa  
  return (T1 & )r1; Z WVN(U  
} kg@Okz N%  
} ; /@!%/Kl  
'%} k"&t$i  
template <> HLa3lUo  
class holder < 2 > ~%8T_R/3  
  { 2^*a$ OJ  
public : &.ENcEic  
template < typename T > Km=dId7]  
  struct result_1 .Zzx W  
  { K:osfd  
  typedef T & result; ;]/emw=a  
} ; GW[g!6 6^  
template < typename T1, typename T2 > /&`sB|  
  struct result_2 f=f8) +5  
  { pm.Zc'23  
  typedef T2 & result; ioZ{2kK  
} ; YKk*QcAn  
template < typename T > VPAi[<FzOG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z3\WcW7|  
  { Kpx(x0^2  
  return (T & )r; RF,[1O-\O  
} Vh1R!>XY  
template < typename T1, typename T2 > Qel2OI`b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +5>*$L%8T`  
  { 1%R8q=_  
  return (T2 & )r2; WLB@]JvTBY  
} *T+Bjj;w  
} ; ^Qx qv  
."u-5r<O  
&:3uK`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 LMF@-j%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )rqb<O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bu j}pEI  
9MI~yIt`L  
return l(i, j) = r(i, j); M`~UH\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g<@P_^vo  
^5:xSQ@:  
  return ( int & )i; 2Gw2k8g&  
  return ( int & )j; @`,~d{ziF  
最后执行i = j; )U?O4| \P  
可见,参数被正确的选择了。 D (>,#F  
Tf|?j=f  
V^  
Xqz\%&G  
gYtv`O  
八. 中期总结 *j9hjq0j  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Hw(_l,Xf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "k0bj>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =FB[<%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l[_ y|W5  
a&?SRC'x  
vzr?#FG  
5vfzSJ  
!sJ*0  
;g:!WXd  
九. 简化 Q"@x,8xW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h.~:UR*   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sghQ!ux  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3\!DsPgW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \E!a=cL!  
  +-*/&|^等 #jc+2F,+{  
2. 返回引用。 qt.G_fOz  
  =,各种复合赋值等 NQFMExg,  
3. 返回固定类型。 G~ldU: ?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q7~9~  
4. 原样返回。 w,,QXJe{Z_  
  operator, N 9.$--X}D  
5. 返回解引用的类型。 vq.~8c1  
  operator*(单目) ;?*`WB  
6. 返回地址。 =Fd!wkB'{  
  operator&(单目) GW29Rj1  
7. 下表访问返回类型。 >R9_ ;  
  operator[] Zs(I]^w;d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6r x%>\UkS  
  operator<<和operator>> vLc7RL  
X:un4B}O  
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。 e1EFZ,EcaO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kPt] [1jo  
y,i ~w |4  
template < typename Left > 5 aT>8@$Z^  
struct value_return 5*q!:$ W  
  { _>6xU t  
template < typename T > ,D6hJ_:  
  struct result_1 :skNEY].  
  { V[w Y;wj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %y{f] m  
} ; ':mw(`  
/9K,W)h_  
template < typename T1, typename T2 > AB.gVw| 4  
  struct result_2  /z0X  
  { RSK~<Y@]q{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o:p6[SGd  
} ; hJkSk;^  
} ; J0 [^hH  
`YK2hr  
j/oM^IY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =u*\P!$  
.[@TC@W  
下面我们来剥离functor中的operator() }k`-n32)|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *tWZ.I<<  
Y`O"+Jr  
return l(t) op r(t) fku\O<1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X J+y5at  
return op l(t) pBd_Ba N  
return op l(t1, t2) d>RoH]K4  
return l(t) op ^-*q  
return l(t1, t2) op 6;O fh   
return l(t)[r(t)] ,t2yw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &gDwsW  
Ew&pwsQ  
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: *FINNNARB  
单目: return f(l(t), r(t)); efc<lSUR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?)Psf/  
双目: return f(l(t)); -w[j`}([P9  
return f(l(t1, t2)); C\Y%FTS:  
下面就是f的实现,以operator/为例 h~!KNF*XW  
\z~wm&  
struct meta_divide @1`!}.Tk  
  { U #u=9%'  
template < typename T1, typename T2 > 3?R56$-+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z]^u@]@NC  
  { < wI z8V  
  return t1 / t2; x)wlp{rLf  
} 5-=&4R\k  
} ; (}1:]D{)@V  
ut<0-  
这个工作可以让宏来做: i gyTvt!  
r I-A)b4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \$g,Hgp/<  
template < typename T1, typename T2 > \ GG9YAu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w$D&LA}(M  
以后可以直接用 h^H~q<R[T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v$P<:M M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C1x"q9| \`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mMz^I7$  
9AA_e ~y  
)1EF7.|  
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 $X>$)U'p&-  
6t,_Xqg*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w%3R[Kdzk  
class unary_op : public Rettype >Q`\|m}x)Q  
  { )jS9p~FS  
    Left l; hk +@ngh%  
public : ]c Or$O*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jMpV c E#  
D~(f7~c%  
template < typename T > LU7ia[T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \8KAK3i'  
      { 0xSWoz[i6~  
      return FuncType::execute(l(t)); 6*{sZMG  
    } 8Hdm(>  
<$V!y dO  
    template < typename T1, typename T2 > w;p: 4`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4YT d  
      { }#b[@3/T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mmJ$+$JEk  
    } cLZaQsS%  
} ; ~!PaBS3A  
Xcy Xju#"p  
c=^A3[AM  
同样还可以申明一个binary_op [}GPo0GY  
&ody[k?'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M9t`w-@_w  
class binary_op : public Rettype ::lD7@Wg  
  { +(pFU\&U3H  
    Left l; LE'8R~4.<  
Right r; h&k*i  
public : IwTAM9n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} " iz'x-wy  
si!jB%^  
template < typename T > Qw,{"J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mZ[tB/  
      { 0tFR. sS?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S5,y!K]C~  
    } < s>y{ e  
cl'#nLPz;  
    template < typename T1, typename T2 > k;fy8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C{5bG=Sg~  
      { R9!GDKts%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ; xz}]@]Ar  
    } O1 KT  
} ; k*U(ln  
,drcJ  
tn\PxT  
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 ;7HL/-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C<T)'^7z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w.:fl4V  
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。 =Qf.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RyN}Gz/YN  
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。。。 FUD M]:XQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y\e8oIYu7  
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) Q!T+Jc9N  
下面是修改过的unary_op &|LP>'H;  
Mq#sSBE<K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z0v|%&IK  
class unary_op b}C6/ zW  
  { CZ~%qPwDw  
Left l; $3BH82  
  V+Tu{fFF7E  
public : \nKpJ9!  
m,qMRcDF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0&W*U{0F\  
x,+2k6Wn!  
template < typename T > )M: pg%  
  struct result_1 zDD1EycH  
  { F.DR Gi.i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (c'kZ9&  
} ; T``O!>J  
v=Y) A?  
template < typename T1, typename T2 > Ln4zy*v{  
  struct result_2 'A#bBn,|  
  { jkrv2 `"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jx?"m=`s:  
} ; KJLC2,  
xV}ybRKV  
template < typename T1, typename T2 > 5TB==Fj ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;LhNz()b  
  { Vlka+$4!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4kr! Af  
} UD+r{s/%  
f-'$tMs  
template < typename T > op|:XLR5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Qw\w,  
  { SBbPO5^](  
  return OpClass::execute(lt(t)); RPh8n4&("  
} UEb'b,O_9  
|nu)=Ag  
} ; `;R [*7  
#n5D K{e  
-IP3I  
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 H+O^el  
好啦,现在才真正完美了。 GQvJj4LJp  
现在在picker里面就可以这么添加了: Wb7z&vj  
\qA^3L~;5  
template < typename Right > G#f(oGn :  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vrr` ^UB2  
  { @8$3Q,fF(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (e~vrSk+)~  
} h{BO\^6x  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 qbunP!  
pRTdP/(OQ  
.o"FT~}z  
b- FJMY  
wvu h   
十. bind B+pJWl8u  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 J_tI]?jrU  
先来分析一下一段例子 l4LowV7  
% QKlvmI"  
uTq)Ets3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &l| :1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `B GU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a=%QckR*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n~e#Y<IP\1  
我们来写个简单的。 :{tj5P!S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  (r!d4  
对于函数对象类的版本: NU#rv%p  
j\^ u_D  
template < typename Func > 1(ud(8?|  
struct functor_trait OBBEsD/bc  
  { a#NP69  
typedef typename Func::result_type result_type; C\d5t4s  
} ; ud @7%%  
对于无参数函数的版本: ~p'DPg4  
S^/:O.X)c,  
template < typename Ret > Z9+xB"q2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w?db~"T  
  { FE[{*8  
typedef Ret result_type; 6lKM5,Oa  
} ; M,f|.p{,Y  
对于单参数函数的版本: OM4q/!)A]  
HXg4 T  
template < typename Ret, typename V1 > Z"u|-RoBV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @m99xF\e  
  { V1= (^{p8  
typedef Ret result_type; #]_S)_Z-  
} ; 1qgzb  
对于双参数函数的版本: (8?5REz  
YJ[Jo3M@j0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c~=yD:$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0s%rd>3  
  { R8K ?! Z  
typedef Ret result_type; ~H+W[r}  
} ; S}T*gUO  
等等。。。 OlJkyL8|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy % w0Vf$  
(q|EC;   
template < typename Func > [L+VvO%cT  
struct func_return q&y9(ZvI  
  { 0u7\*Iy  
template < typename T > :: 2pDtMS  
  struct result_1 )b_ GKA `  
  { W2CQk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %!_%%p,f  
} ; "k%B;!We)  
_);;@T  
template < typename T1, typename T2 > n;5;D  
  struct result_2 `=B0NC.3  
  { TiF2c#Q*y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;&9A Yh.  
} ; *z{.9z`  
} ; ~LKX2Q:S  
)ZP-t!).G#  
>a aHN1Ca  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _H (:$=$Q  
^^{gn3xJ  
template < typename Func, typename aPicker > ,svj(HP$  
class binder_1 df$VC  
  { #P''+$5,  
Func fn; |k-IY]6  
aPicker pk; ;%V%6:5  
public : yN Bb(!u  
-UhGacw  
template < typename T > = Nd &My  
  struct result_1 1Z+\>~8  
  { =rrbS8To=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fcC?1M[BP~  
} ; >[U.P)7;  
ny,a5zEnF  
template < typename T1, typename T2 > ^:yg,cS|Be  
  struct result_2 pOz4>R  
  { *YI>Q@F9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9u->.O: p  
} ; ;Npv 2yAab  
b3 ,&RUF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o9Z!Z ^  
f/&k $,w  
template < typename T > \~YyY'J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I'NE>!=Q  
  { w?+v+k\  
  return fn(pk(t)); %j[DG_  
} LT5rLdn  
template < typename T1, typename T2 > R4R SXV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VgSk\:t  
  { #1v>3H(  
  return fn(pk(t1, t2)); N]k(8K  
} 8#S}.|"?F  
} ; jC)lWD  
xTJ-v/t3<  
kr_!AW<.tz  
一目了然不是么? njk1x  
最后实现bind y.LJ 5K$&a  
N` DLIv8i;  
eqL~h1^Co  
template < typename Func, typename aPicker > ?B&@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l9 |x7GB  
  { XgfaTX*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l^F%fIRp)  
} ^rDT+ x  
rX*ATN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M99gDN  
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。 wM^_pah#Y5  
*$KUnd-T  
十一. phoenix 4rh*&'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W:8*Z8?7  
{\?zqIM  
for_each(v.begin(), v.end(), B~0L'8WzW  
( 4+V+SD  
do_ %>cl0W3x  
[ B~/LAD_  
  cout << _1 <<   " , " WB=pRC@  
] WG{mg/\2(C  
.while_( -- _1), ]J t8]w  
cout << var( " \n " ) xF+a.gAIb  
) ;Ly(O'9  
); f|*vWHSM  
@R|Gz/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: CTbz?Kn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ? Q`Sx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4)BPrWea1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e%v<nGN.-  
jDp]}d|f)  
@[qGoai  
template < typename Cond, typename Actor > Q/%(&4>'y  
class do_while V0gk8wD  
  { 3q>6gaTv  
Cond cd; 5K;vdwSB  
Actor act; L29,Y=n@  
public : [Z5Lgg&  
template < typename T > hm%'k~  
  struct result_1 2>.2H  
  { R|%R-J]  
  typedef int result_type; Y=oj0(Q*  
} ; j;tT SNF  
fwojFS.K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [I;5V=bKW  
;BEg"cm  
template < typename T > m\h/D7zg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JeR8Mb  
  { r|XNS>V ,$  
  do <bwsK,C  
    { ? [?{X~uq  
  act(t); {QTrH-C  
  } \}ujSr#<  
  while (cd(t)); wo>srZs  
  return   0 ; UC,43 z  
} VOYuog 5o  
} ; 6 1= ?(Iw  
)p-B@5bb  
r@xMb,!H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o b  
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。 _jw A_  
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。 kF9T 9  
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。 ,KlTitJl\+  
下面就是产生这个functor的类: |5wuYG  
g& y R-  
c3gy{:lb  
template < typename Actor > M-!eL<  
class do_while_actor y(K?mtQ   
  { zfE;)K^"  
Actor act; aW8Bx\q  
public : ?-g=Rfpag  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y)W.xR  
Ge+&C RhyX  
template < typename Cond > +w-UK[p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8c m,G  
} ; OC zWP,  
V| >u,  
.,:700n+^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &z-f,`yG  
最后,是那个do_ }b+tD3+  
{4Q4aL(  
TqNEU<S/t  
class do_while_invoker yA%(!v5UT  
  { EO'[AU%~  
public : vgzNT4o  
template < typename Actor > krTH<- P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bA-=au?o5  
  { '#SacJ\L7  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q{Gi**<  
} 0@rrY  
} do_; h:[PO6GdX  
k--.g(T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K1Tq7/N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `zHtfox!  
最后来说说怎么处理break和continue eR(PY{  
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。 J!,5HJh1  
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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