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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kU9AfAe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FVLA^$5c  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ljR?* P  
P9HPr2  
* jNu?$  
P*^UU\x'4I  
  class filler E=U^T/  
  { ^~k FC/tQ  
public : gdn,nL`dP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !Q/O[6  
} ; ~s ja^  
@m d^mss  
sVl:EVv  
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: 'A@Oia1;{  
9mtC"M<   
o>k-~v7  
 u^eC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _"e( ^yiK  
_xwfz]lb+  
<qj@waKw4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KqIe8bi^G  
K>p:?w  
Uc;IPS  
5TW<1'u  
二. 战前分析 $G([#N<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gmH0-W)=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 HE .Dl7 {  
Qz90 mb  
!{=%l+^.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  k`zK  
  /* --------------------------------------------- */ ON=ley  
vector < int *> vp( 10 ); o\YdL2:X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *} 4;1OVT  
/* --------------------------------------------- */ 8i 'jkyInT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *xNjhR]7v  
/* --------------------------------------------- */ HDG"a&$   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FQ&VM6_  
  /* --------------------------------------------- */ j{+I~|ZB,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H ;}ue  
/* --------------------------------------------- */ C2%3+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n7<-lQRaxZ  
Xpz-@fqKdf  
.TU15AAc  
8pKPbi;(2  
看了之后,我们可以思考一些问题: !LSWg:Ev+  
1._1, _2是什么? |&*rSp2iH  
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。 _5 -"<  
2._1 = 1是在做什么? T{2//$T?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 jtCob'n8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yq^$H^_O p  
GdwHm  
=7Gi4X%  
三. 动工 \FX3=WW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xg!\C@$  
]o[HH_`s@  
Wl"fh_  
ag4^y&  
template < typename T > 6h"? 3w  
class assignment T[K?A+l  
  { Z.f<6<gF  
T value; J\},o|WI  
public : ( {62GWnn_  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4p g(QeR  
template < typename T2 > !: [` V!{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4y)1*VU:  
} ; jh!IOtf  
nr%^:u  
vx,6::%]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )CU(~s|s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Gs?sO?j  
Xc<9[@  
Cf 8 - %  
{i?K~| h  
  class holder a.Vs >1  
  { ITOGD  
public : 4ov~y1Da)  
template < typename T > N1+]3kt ~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const je0 ?iovY  
  { v<4X;4p^  
  return assignment < T > (t); jtJU 5Q  
} O~1p]j  
} ; FiH!) 6T  
S!c@6&XJm?  
@ uWD>(D  
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: <0MUn#7'  
Kn]WXc|("  
  static holder _1; :\cJ vm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lKSI5d  
\p|!=H@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UY^f|f&  
而不用手动写一个函数对象。 qTex\qP  
7m$/.\5  
MYm6C;o$  
(6aZQ`H  
四. 问题分析 uSbg*OA  
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。 DA\O,^49h  
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。 >l[N]CQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +{*&I DW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u-<s@^YG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L~zet-3UNf  
J)+eEmrU  
五. 问题1:一致性 +d15a%^`  
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?| !r,d rb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %?y`_~G  
[!$>:_Vq/  
struct holder c }cboe2  
  { /267Q;d C)  
  // x F#)T *  
  template < typename T > w, wt<@}  
T &   operator ()( const T & r) const WNi<|A#T{  
  {  #pK)  
  return (T & )r; j_g9RmZT  
} F3'G9Xf8Q=  
} ; |0 VP^md  
{,X(fJ  
这样的话assignment也必须相应改动: sa ?;D  
>skS`/6  
template < typename Left, typename Right > wm4e:&  
class assignment E{B<}n|}&  
  { AEJm/8,T  
Left l; cPYQ<Y=  
Right r; lUz@Em  
public : &!Vp'l\9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r~t7Z+PXF  
template < typename T2 > W_EN4p~J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >?V->7QLP  
} ; _!D$Aj  
bf+2c6_BN0  
同时,holder的operator=也需要改动: 2:yv:7t/  
e%\KI\u  
template < typename T > AJ}Q,E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~>|U%3}]  
  { gsH_pG-jU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CaMG$X&O  
} cR} =3|t  
~+hG}7(:  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wz=I+IN:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X35hLp8 M  
h:wD &Fh8  
return l(rhs) = r; cPSpPx  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 M`FL&Ac  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GKr L  
4RNzh``u  
template < typename Tp > }"v "^5  
class constant_t d0d2QRX  
  { YVi]f2F%  
  const Tp t; AnQRSB (  
public : #e[5O| V~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P[~a'u  
template < typename T > MaM7u:kD#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a6C ~!{'nW  
  { n_j[hA  
  return t; wim}}^H  
} .u&g2Y  
} ; #Bjnz$KB  
l0f6Lxfz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $I%]jAh6  
下面就可以修改holder的operator=了 .*{LPfD|  
YDJc@*D  
template < typename T > !% Md9Mu!o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (nm&\b~j  
  { H^~!t{\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i&#c+iTH  
} bV ym  
;nbvn  
同时也要修改assignment的operator() L`BLkDm  
*(J<~:V?  
template < typename T2 > (msJ:SG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &%<G2x$  
现在代码看起来就很一致了。 ZZUCwczI  
uWSG+  
六. 问题2:链式操作 "cZ.86gG`:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AiuF3`Xa  
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。 <v?-$3YT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n$>H}#q  
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。 O\?ei+(H7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SrxX-Hir  
9S}PCAA;  
template < typename T > _kfApO )O  
struct result_1 q%l<Hw6{z  
  { b1+Nm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; />$kDe  
} ; q-H ]Hxv  
G|V ^C_:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: e>/PW&Z8Z  
wp$=lU{B  
template < typename T > G7u85cie  
struct   ref h4U .wk  
  { '(?@R5a  
typedef T & reference; ] GJskBm  
} ; MEE]6nU  
template < typename T > Mppb34y  
struct   ref < T &> y3vOb, 4  
  { SRMy#j-  
typedef T & reference; `y4+OXZ^  
} ; C M(g4fh  
0W@C!mD~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `KZ}smMA  
r~X6qC  
template < typename T > NGNn_1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I>:'5V  
  {  (1ebE  
  return l(t) = r(t); &}WSfZ0{  
} gxF3gM  
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。 'n\ZmG{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l ^{]pD  
u VB&D E  
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 |b|p0Z%7{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q-AN~k8+)[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7kO 1d{u6b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K-K+%U  
最后的布局是: R6ywc "xE  
                Add M C>{I3  
              /   \ Zscmc;G  
            Divide   5 %"o4IYV#  
            /   \ e_Y>[/Om  
          _1     3 Gz`Zp "i%0  
似乎一切都解决了?不。 c#_%|gg  
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。 $OmtN"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &#~yci2{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cOIshT1  
zZ kwfF  
template < typename Right > qk+:p]2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `":< ]lj  
Right & rt) const 'kp:yI7w  
  { |>m@]s7Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?=6zgb"9-  
} ezFyd'P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zdtzR<X   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {R(q7ALR  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o+&/ N-t  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T2k5\r8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 } ZV$_  
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? 4!D!.t~r  
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: a &j H9  
g8^$,  
template < class Action > qz?9:"~$C  
class picker : public Action V<1dA\I"  
  { TJ#<wIiX  
public : U4%P0}q/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o;}o"-s  
  // all the operator overloaded Ta~Ei=d^  
} ; bjbm"~  
w}+jfO9  
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。 5'6Oan7dL:  
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: +YXyfTa  
*PD7H9m  
template < typename Right > ;R}:2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IU&n!5d$)|  
  { (.Sj"6+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .7{,u1N'  
} k: D<Q  
po!0j+r3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L\!Pa+Iod  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OF!(BJ L  
<.#i3!  
template < typename T >   struct picker_maker fi`*r\  
  { p9fx~[_5/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nD|Bo 9  
} ; ?z p$Wz;k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  zoA]7pG-  
  { 1Z|q0-Dw0  
typedef picker < T > result; h ~v8Q_6  
} ; 90 (JP-  
ZxY%x/K  
下面总的结构就有了: Ee^2stc-  
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。 XXvM*"3D5  
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。 1ih|b8)Dn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7iT#dpF/A  
至此链式操作完美实现。 :D;BA  
EQ\/I( =l  
=56O-l7T*w  
七. 问题3 n}0[EE!  
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。 y@e/G3  
w_PnEJa9  
template < typename T1, typename T2 > '8PZmS8X9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "cj6i{x,~w  
  { Dy mf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }mz@oEB#vF  
} _I+QInD;)  
J.35Ad1hM  
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: ?`lIsd  
)$XcO]  
template < typename T1, typename T2 > PS**d$ S  
struct result_2 [<rV "g  
  { CN+[|Mz*p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "K;f[&xO,o  
} ; |L,_QXA2  
Onz@A"  
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? M*$#j|  
这个差事就留给了holder自己。 \$$DM"+:;H  
    ) 7w%\i{M  
!o1+#DL)MU  
template < int Order > rUmaKh?v|X  
class holder; n Hz Xp:"  
template <> imC>T!-7  
class holder < 1 > I82GZL  
  { dv1Y2[  
public : M8(N9)N  
template < typename T > [`2V!rU  
  struct result_1 jI[Y< (F ;  
  { Qv~lH&jG  
  typedef T & result; e#BxlC  
} ; EIug)S~  
template < typename T1, typename T2 > sYE|  
  struct result_2 :"{("!x   
  { %OE (?~dq  
  typedef T1 & result; Y?IvG&])  
} ; lsq\CavbM  
template < typename T > L.X"wIs^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8Mg wXH  
  { SI\ O>a 9{  
  return (T & )r; <5BNcl\ZL  
} > >%m,F[  
template < typename T1, typename T2 > 'A2^K5`3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m?GBvL$  
  { M-7^\wXTA  
  return (T1 & )r1; !-B$WAV  
} B:oE&Ahh{  
} ; r^zra|]  
%1h%#/#[  
template <> `8M{13fv  
class holder < 2 > t.X8c/,;g  
  { +@G#Z3;l!  
public : Op<,e{[]  
template < typename T > &1 t84p:^=  
  struct result_1 ]?c9;U  
  { 1{1 5#W  
  typedef T & result; l_$ le  
} ; ZB+~0[C  
template < typename T1, typename T2 > JIL(\d  
  struct result_2 mM(Z8PA 9-  
  { uSQRI9/ir2  
  typedef T2 & result; B5v5D[ o5  
} ; wDp5HZ>  
template < typename T > 0H!J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -RI&uFqOI  
  { :yxP3e%rp  
  return (T & )r; b,hRk1  
} xlIVLv6dO  
template < typename T1, typename T2 > dj-/%MU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T\v~"pMu*0  
  { 1EiSxf  
  return (T2 & )r2; 9KCeKT>v  
} vFwhe!  
} ; _kEU=)Xe  
me@k~!e"z  
?'I-_9u  
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> >。 BK]5g[   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FQ_a= v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <P@ "VwUX  
pgd9_'[5  
return l(i, j) = r(i, j); =j^>sg]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2=,O)g  
F e1^9ja  
  return ( int & )i; hm, H3pN  
  return ( int & )j; <I 0EjV  
最后执行i = j; <g$bM;6%  
可见,参数被正确的选择了。 thLx!t  
>zX`qv&>  
a! gj_  
&0x;60b  
VV-%AS6;  
八. 中期总结 \ v2-}jU(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @Ta0v:Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x~?|bnM#3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \ lW*.<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T-F8[dd^/  
:d1Kq _\K  
lk4U/:  
^]k=*>{ R  
VXPs YR&  
P" aw--f(  
九. 简化 ^6@6BYf)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;iA$yw:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~P fk   
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: \=c@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )0o|u>  
  +-*/&|^等 XyYP!<].C  
2. 返回引用。 o*5b]XWw  
  =,各种复合赋值等 7Vo[zo  
3. 返回固定类型。  Il]p >B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Q(w D  
4. 原样返回。 \*mKctpz]6  
  operator, jO.c>C[?  
5. 返回解引用的类型。 /_Fi4wZ  
  operator*(单目) /u~L3Cp(  
6. 返回地址。 RDxvN:v  
  operator&(单目) ?$@E}t8g\  
7. 下表访问返回类型。 |Hv8GT  
  operator[] &[t} /+)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9~v#]Q}Z}4  
  operator<<和operator>> uoq|l  
byHXRA)39  
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。 ~? n)/i("  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R[W'LRh~:1  
DD'RSV5]  
template < typename Left > G&q@B`I  
struct value_return :gM_v?sy  
  { Rhzcm`"  
template < typename T > >P}6/L  
  struct result_1 Wb#ON|.2  
  { Yb348kRF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /Py`a1  
} ; :M$8<03>F  
3oC ^"723  
template < typename T1, typename T2 > <z QUa  
  struct result_2 "y-/ 9C  
  { YK V"bI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (m() r0:@  
} ; 2Uy}#n|)r  
} ; u vyvy  
F\%PB p  
u >.>hQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~>u u1[ /  
,-V7~gM%}  
下面我们来剥离functor中的operator() Lpk`qJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F~l:W QAj  
]#\/1!W  
return l(t) op r(t) 6C- !^8[f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T# 3`&[  
return op l(t) `;Xwv)  
return op l(t1, t2) K 5AArI  
return l(t) op uDMyO<\  
return l(t1, t2) op :@,UPc-+  
return l(t)[r(t)] ui&^ m,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]g]~!":  
%(~8a  
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: b/UjKNf@  
单目: return f(l(t), r(t)); jN%+)Kj0C)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L[Y|K%;~  
双目: return f(l(t)); J';XAB }  
return f(l(t1, t2)); i&Me7=~  
下面就是f的实现,以operator/为例 =UV=F/Af^  
(!koz'f  
struct meta_divide }/VSIS@Z  
  { m8 Ti{w(  
template < typename T1, typename T2 > jO5We mqf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {%8=qJ3@  
  { E#`JH  
  return t1 / t2; { \5-b:#_  
} Ip*[H#h  
} ; k(wJ6pc  
Dl_SEf6b  
这个工作可以让宏来做: |dqvv  
s/OXZ<C|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u`wT_?%w  
template < typename T1, typename T2 > \ C44*qiG.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^ =RSoR  
以后可以直接用 O;RNmiVoq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '?b.t2  
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 8zH/a   
(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。。。) UpqDGd7M  
{ud^+I&  
$F~hL?"?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Ffr6P }I  
n$jf($*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V2*m/JyeB  
class unary_op : public Rettype Op ;){JT  
  { F>rf cW2  
    Left l; ]|4mD3O  
public : jIL$hqo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LJBDB6  
q^+Z>   
template < typename T > l&m'?. g f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WyJXT.  
      { k?'PCV  
      return FuncType::execute(l(t)); 6| {uZNz  
    } d5tp w$A  
p&(~c/0  
    template < typename T1, typename T2 > ^g*/p[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zbjj>*2%^  
      { f n'N^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U4,hEnJBT  
    } nuX W/7M  
} ; n`g:dz  
Y^CbpG&-vC  
p$&6E\#7  
同样还可以申明一个binary_op k<\]={ |=  
7x :j4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 91bJ7%  
class binary_op : public Rettype O7\ )C]A  
  { Z|a\rNv  
    Left l; parC~)b_  
Right r; fY9/u=  
public : /'0,cJnm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dM3V2TT  
0 B[eG49  
template < typename T > sYY=MD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /yj-^u\R  
      { . G ~,h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7<c&)No;  
    } S~4HFNe^&  
i*%2 e)  
    template < typename T1, typename T2 > }V % b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gq r(.  
      { ]qk/V:H:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 44kb  
    } P1m PC  
} ; r.;(Kx/M  
8yc?9&/ |  
zVs|go>F  
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 7<VfE`Q3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~+Da`Wp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O@bDMg  
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。 iXDQ2&gE*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dSBW&-p  
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。。。 `?L-{VtM3*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VClw!bm  
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) GQ8r5V4:  
下面是修改过的unary_op `g iCytv  
4c=oAL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y3!=0uPf  
class unary_op DqHVc)9  
  { g$ *V A} s  
Left l; nNff~u)I  
  E0*'AZi&  
public : 4r [T pb  
tEl4 !v A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lYu1m  
;DKwv}  
template < typename T > !&Q3>8l  
  struct result_1 $zBG19 [%  
  { \HOOWaapN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E$[\Fk}S  
} ; Az2$\  
< &'r_m  
template < typename T1, typename T2 > YA>du=6y\  
  struct result_2 `$\Y,9E}x  
  { @.X}S "yr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b_ |  
} ; /-39od0  
tnmuCz  
template < typename T1, typename T2 > N+PW,a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?%h JZm;  
  { g~@0p7]Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xW,(d5RtZ  
} A2"xCJ0`  
^"%SHs  
template < typename T > t=]&q.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FZ/l T-"  
  { tH"SOGfSt  
  return OpClass::execute(lt(t)); v=|BqG`  
}  ~Rcd  
z~xN ]=  
} ; ?Ib/}JST  
>1tGQ cg  
^F~e?^s  
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 [,a O*7 N  
好啦,现在才真正完美了。 wDZFOx0#8  
现在在picker里面就可以这么添加了: DwZt.*  
ys;e2xekg  
template < typename Right > @"HR"@pX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @:xO5L}Io  
  { `R ^g[0 w'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0{Kl5>Z9M  
} = sIR[V'(  
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。 88U4I  
|7/B20  
 #~.i\|VL  
H+3I[`v  
<' %g $"  
十. bind *ftJ(  
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。 fT8Id\6js  
先来分析一下一段例子 @WU_GQas3  
@U:T}5)wc  
ZZE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q'2PG@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ooIMN =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >UJ&noUD#:  
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。 ;?2vW8{p<  
我们来写个简单的。 AEnS_Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Oyq<y~}  
对于函数对象类的版本: ;.W0Aa  
[`fq4Ky  
template < typename Func > gqD`1/  
struct functor_trait P+3G*M=}  
  { ".xai.trr  
typedef typename Func::result_type result_type; :Rt5=0x   
} ; Ai->,<Ig]  
对于无参数函数的版本: ;^DUtr ;  
W'XMC"  
template < typename Ret > ,mYoxEB kl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !Y]}& pUP  
  { +ZE&]BO{  
typedef Ret result_type; ,0&lag  
} ; XU9=@y+|v  
对于单参数函数的版本: \Zf&&7v  
Ip4NkUI3T  
template < typename Ret, typename V1 > sp**Sg)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /2dK*v0  
  { g-p OO/|  
typedef Ret result_type; .4!N #'  
} ; N`Bt|#R  
对于双参数函数的版本: R|+R4'  
&ApJ'uC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #]eXI $HP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EJWMr`zdn  
  { }7=a,1T  
typedef Ret result_type; DhZtiqL#_  
} ; j|`{ 1`'  
等等。。。 4nl>&AV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z}bnw2d]  
{sm={q  
template < typename Func > HnP;1Gi  
struct func_return oLr"8R\d>t  
  { Km <Wh=  
template < typename T > GmL|76  
  struct result_1 jm-0]ugY&`  
  { 0dcXgP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {my=Li<_H  
} ; OaCL'!  
uAvs  
template < typename T1, typename T2 > mLk Z4OZ  
  struct result_2 ;2@sn+@  
  { "ZyHt HAK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P/I{q s  
} ; ^CK)q2K>[  
} ; J.<%E[ z  
ax^${s|{-  
/ a$+EQ$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D`t e|K5  
rmMO-!s  
template < typename Func, typename aPicker > /2@%:b)  
class binder_1 0X0D8H(7Q  
  { ;n;^f&;sJ  
Func fn; 0[1 !K&(L  
aPicker pk; d(@A  
public : Xl/G|jB9  
/hX"O ?^  
template < typename T > @&Nvb.5nT  
  struct result_1 KV5lpN PC  
  { 4*+EUJ|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7@lXN8_f  
} ; j&Hn`G  
*(vq-IE\$  
template < typename T1, typename T2 > -YuvEm#f  
  struct result_2 h+74W0 $  
  { 7&At _l_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sN C?o[9l!  
} ; hL`zV  
uf;q/Wr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vd?v"2S(9  
m_(hCY=Q$  
template < typename T > =wj~6:Bf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r6$=|Yto  
  { -1_Z*?=-  
  return fn(pk(t)); Z>,X$ Y6<  
} 4w z 6%  
template < typename T1, typename T2 > qXI30Yo#d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J7\q #]?  
  { mNeW|3a  
  return fn(pk(t1, t2)); x>J3tp$2  
} 2 T3DV])Q  
} ; MJG%HakK0  
DrEtnt   
r{Q< a  
一目了然不是么? V^{!d}  
最后实现bind xI<dBg|]+  
f oVD+\~Y  
m4DH90~a8  
template < typename Func, typename aPicker > 5HbTgNI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Eo Urc9G2  
  { <!N;(nZ9}O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _Y|kX2l S@  
} cik@QN<[0  
V[I<9xaE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -$)Et|  
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。 A C^[3  
}}1/Ede{5  
十一. phoenix =| !~0O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~1'468  
U9 59=e  
for_each(v.begin(), v.end(), cx,A.Lc  
( Zd(d]M_x  
do_ ^d9raYE`'  
[ :'dc=C  
  cout << _1 <<   " , " b e/1- =m  
]  7q:bBS  
.while_( -- _1), 0tqR wKL  
cout << var( " \n " ) ee_\_"  
) I7PWO d  
); 5tU"|10m3  
5)zB/Ta<  
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: nTU~M~gky  
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 ? 03Zy3 /  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2jZ}VCzRG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W[>TqT63  
|I}+!DDuv  
SU'1#$69F  
template < typename Cond, typename Actor > m[{&xF|_  
class do_while DP_Pqn8p&M  
  { iFCH$!  
Cond cd; I|IlFu?O=  
Actor act; 4)iEj  
public : ijqdZ+  
template < typename T > &{/>Sv!6#  
  struct result_1 i`aG  
  { i 9tJHeSm  
  typedef int result_type; (bt]GAxb1  
} ; ];d:z[\P  
W>s'4C`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C9H11g7{  
<M OL{jan  
template < typename T > ,;P`Mf'YC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j& o+KV  
  { tN3 {7'\7  
  do wmr%h q  
    { b2=Q~=Wc  
  act(t); +Jka:]MW!  
  } px>> ]>ZMH  
  while (cd(t)); U9o*6`"o  
  return   0 ; Hs}"A,V  
} ]A]E)*  
} ; 70 UgKE  
!(_xu{(DL  
K2rS[Kdfaq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z83:a)U  
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。 =P;;&j3Z  
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。 '>|*j"jv-  
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。 Kc[u} .U  
下面就是产生这个functor的类: ).!14Gjo  
@ KPv&UB  
e~s7ggg2k  
template < typename Actor > '+I 2$xE  
class do_while_actor K}=8:BaUL  
  { UVCMB_T  
Actor act; 01c/;B  
public : X_({};mz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wt.{Fqm  
M}oj!xGB  
template < typename Cond > c^Gwri4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; , q@(L  
} ; &/hr-5k  
T{H#]BF<E  
4EhBpTg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :$cSQ(q9a  
最后,是那个do_ a H|OA\<  
K@ sP~('  
_{`'{u  
class do_while_invoker ]AC!R{H  
  { u1|P'>;lF  
public : e=]oh$]  
template < typename Actor > h NOYFH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "4k=(R?  
  { &]yJCzo]  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y5i`pY/}#?  
} PDq}Tq  
} do_; 8P<UO  
9MtJo.A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /IJ9_To  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FX|lhwmc(  
最后来说说怎么处理break和continue KpbZnW}g  
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。 FSwgPIO>  
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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