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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wYAi-gdOi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]n9gnE  
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, `!A<XiAOmM  
qRnD{g|{1  
\7U'p:h=U  
(AI 4a+  
  class filler \]=''C=J  
  { P/XCaj3a[  
public : bs9X4n5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZtLZW/`  
} ; }s++^uX6  
#Li6RSeW  
!xxdC  
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: {|D7H=f  
[ qx[ 0  
mx3p/p  
ziTE*rNJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1@S(v L3a  
^Ez`WP  
NA;OT7X[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .Gq]Mrim9G  
;\48Q;  
fDD^?/^  
KqhE=2,  
二. 战前分析 thK4@C|X4  
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。 (R|Ftjs .  
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 yYN_]& ag  
fuao*L]  
N,ysv/zq7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /JbO$A  
  /* --------------------------------------------- */ # ; 3v4P  
vector < int *> vp( 10 ); c>.=;'2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s9F{UN3  
/* --------------------------------------------- */ m[8?d~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .6HHUy  
/* --------------------------------------------- */ /n-!dXi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ` ),ACkU>U  
  /* --------------------------------------------- */ 7+;CA+;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .h r$<]  
/* --------------------------------------------- */ EaN1xb(DYa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B6J <  
1.IEs:(;  
V<ExR@|}.%  
_Y _v&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~.&PQE$DF  
1._1, _2是什么? 2qpUUo f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 m4x8W2q  
2._1 = 1是在做什么? S2<evs1d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 uRCZGg&V?#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `/RcE.5n\@  
/v8yE9N_  
/5N`E uw  
三. 动工 _>RTef L5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #M@Ki1  
iTc q=  
e]zd6{g[m  
' o(7@   
template < typename T > bvF-F$n%F  
class assignment H7CWAQPfj  
  { Ng|c13A=  
T value; we&D"V  
public : jUGk=/*]e  
assignment( const T & v) : value(v) {} X[J?  
template < typename T2 > H$rNT/C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h[>Puoz  
} ; s6(bTO.  
[m0G;%KR/  
6rBP,\m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R "qt}4m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dM)x|b3z  
:rSCoi>K  
)NmYgd~%  
i% n9RuULh  
  class holder =-E%vnU  
  { ]S7>=S  
public : w=kW~gg  
template < typename T > 5bo')^xa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E-v^eMWX  
  { bj ,cU)t0  
  return assignment < T > (t); f,'^"Me$c  
} tJII-\3"  
} ; Dio)orc  
9s&dN  
C`["4  
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: SYA0Hiw7P  
Xk`'m[  
  static holder _1; cCv@f ks  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -Ra-Ux  
!SdP<{[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1otE:bi  
而不用手动写一个函数对象。 -0>s`ruor  
k{J\)z  
En{< OMg  
&0RKNpw g  
四. 问题分析 @+yjt'B  
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。 JnPwqIF1  
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。 kE854Ej  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PYyT#AcW2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gB])@O%/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n'8 3P%x  
*T2kxN,Ik  
五. 问题1:一致性 0?*":o30  
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?| \kP1Jr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @me ( pnD  
6+/BYN!&4  
struct holder r#B{j$Rw   
  { ."j=s#OC(  
  // wRu\9H}  
  template < typename T > [/U5M>#n  
T &   operator ()( const T & r) const tN0?  
  { "c*#ZP  
  return (T & )r; / mwsF]Y  
} ^%NjdZuDO  
} ; Da ]zbz%%  
P\&n0C~  
这样的话assignment也必须相应改动: ^&\<[\  
mw*KLMo42  
template < typename Left, typename Right > KouIzWf.  
class assignment K~A@>~vFb  
  { ql7N\COoq  
Left l; q3ebps9^  
Right r; tS[%C)  
public : 9s#*~[E*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -# /'^O +%  
template < typename T2 > ~Gh9m ]b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +kx#"L:  
} ; wLKC6@ W  
v*^'|QyM7  
同时,holder的operator=也需要改动: &XB1=b5  
v,c;dlg_  
template < typename T > rQ)I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .e|\Bf0P  
  { -;o0) DwZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $u, ~183  
} T1uOp5_]B  
CJt(c,!z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 A>rN.XW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %D>cY!  
BrsBB"<o,  
return l(rhs) = r; J )UCy;Y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +GT"n$)+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E2Ec`o  
C,,S<=L:  
template < typename Tp > 35Fs/Gf-n  
class constant_t G3gEL)b*  
  { DYTC2  
  const Tp t; Z8o8>C\d9/  
public : 6f&qtJQ<A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &'c&B0j  
template < typename T > !DXK\,;>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AizLzR$OG  
  { _.5AB E  
  return t; nw=:+?  
} :</KgR0I  
} ; ?;DzWCL~9  
BCt>P?,UO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !gj_9"<  
下面就可以修改holder的operator=了 +z+u=)I  
P.kf|,8 L  
template < typename T > b\C1qM4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EB8<!c ?  
  { E]ZIm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s:^Xtox /  
} N.-*ig.YR7  
hv)d  
同时也要修改assignment的operator() 9Qn*frdY,  
1Wz5Iv#Ez  
template < typename T2 > v+ "9&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $aj:\A0f  
现在代码看起来就很一致了。 #fxdZm,  
G9h Bp  
六. 问题2:链式操作 '|nAGkA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a@N 1"O  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e.]k4K  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qnnP*15`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 P*kC>lvSv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eKL3Y_5p@  
)`}4rD^b  
template < typename T > [#/@ v/`  
struct result_1 qIk( ei  
  { iH)-8Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; / a$B8,  
} ; qoOq47F  
Y{ w9D`}  
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: XVY j X  
@O)1Hnm  
template < typename T > 8v\^,'@  
struct   ref /qweozW_+  
  { ^'$P[  
typedef T & reference; nh>lDfJV<  
} ; )0{ZZ-beG  
template < typename T > y@\J7 h:  
struct   ref < T &> 2UEjn>2  
  { 94L>%{59  
typedef T & reference; mxl"Y&l2<  
} ; n4 J*04K  
}?[a>.]u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (BY5omlh  
pt~b=+bBm  
template < typename T > ]Yt,|CPe2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N|asr,  
  { Hw~?%g:<S  
  return l(t) = r(t); g I4Rku  
} ]SNcL[U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =B"^#n ;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rF=\H3`p3  
Hq "l`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :xsNn55b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #80M+m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nfS.0\z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K7]QgfpSZ  
最后的布局是: Hs(U|BXU  
                Add DQ= /Jr~  
              /   \ Z1oUAzpj4  
            Divide   5 ,5P tB]8&3  
            /   \ ^(1S`z$  
          _1     3 7aeyddpM  
似乎一切都解决了?不。 jU=n\o=?  
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。 aaFt=7(K  
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。 $Zf]1?|xa  
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: $mF9os-  
QP!0I01  
template < typename Right > E,7b=t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cGS7s 8U  
Right & rt) const zN,2 (v"  
  { SsQg8d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `h$^=84  
} ;g_<i_ *x#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7SjWofv  
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*bG=  
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。 S"Drg m.  
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。 <CGJ:% AY  
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。 <{1=4PA  
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? 48n7<M;I  
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: 0-Vx!(  
!Bn,f2  
template < class Action > y/!jC]!+c  
class picker : public Action }Z8DVTpX}  
  { GA2kg7  
public : YY 8vhnw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0Y9fK? (  
  // all the operator overloaded +cC$4t0$^A  
} ; P6u%-#  
Un\ T} c  
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。 ^_JByB D  
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: Ep1p>s^  
GJn ~x  
template < typename Right > ?TY/'-M5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;BYv&(#u1q  
  { /%i:(Ny  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #iP5@:!Wm~  
} KU (g Zy  
5DnX8t+d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  4,?ZNyl  
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。 3nX={72<b  
-)p| i~j^A  
template < typename T >   struct picker_maker ]rc =oP;  
  { ' +E\-X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cUc:^wvLS  
} ; QZamf lk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .?*TU~S  
  { */A ~lR|  
typedef picker < T > result; ZoroK.N4A%  
} ; ,nz3S5~  
6:qh%ZR  
下面总的结构就有了: U$ 22r b  
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。 tqicyNL  
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。 &,C;_3   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _4~q&? }V  
至此链式操作完美实现。 C vWt  
3Tz~DdB  
D 4\ * ,w  
七. 问题3 Q(h/C!rKe  
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。 T{zz3@2?  
yf2$HF  
template < typename T1, typename T2 > p+; La  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QW_W5|_  
  { #wfb-`,5&9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {=<m^ 5b9  
} "wj-Qgz  
)9z3T>QW  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .|<+-Rsj  
=JfSg'7  
template < typename T1, typename T2 > Vl%jpjqP  
struct result_2 (v1~p3H  
  { o1)8?h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (bON[6OGm  
} ; x`VA3nE9  
]j57Gk%z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "D?:8!\!  
这个差事就留给了holder自己。 ?$Ii_.  
    zM!2JC  
-VkPy<)  
template < int Order > v `7`'  
class holder; ioJr2wq6  
template <> Z^r? MX/  
class holder < 1 > rxQ&N[r2  
  { <}bF49z  
public : ##|]el%Y  
template < typename T > &~#y-o"  
  struct result_1 f'%Pkk  
  { iBaz1pDc  
  typedef T & result; dI) 9@UL  
} ; X^9eCj;c  
template < typename T1, typename T2 > ":V,&o9n  
  struct result_2 \2VYDBi?|  
  { ysFp`  
  typedef T1 & result; N=~aj7B%  
} ; .lyK ,p  
template < typename T > ZOY zCc(d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GLr7sack  
  { (V9 ;  
  return (T & )r; b?nORWjC  
} D=:O ^<  
template < typename T1, typename T2 > j/uu&\e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2^4OaHY88  
  { vmIt!x  
  return (T1 & )r1; Rxk0^d:sNi  
} i;mA|  
} ; H?tX^HO:q  
l{4rKqtX  
template <> )k6kK}  
class holder < 2 > ~9DD=5\  
  { 2tI,`pSU  
public : vz3#.a~2  
template < typename T > ?yy,3:  
  struct result_1 Y[Eq;a132  
  { IHcR/\mz  
  typedef T & result; Q$8&V}jVW  
} ; z` (">J  
template < typename T1, typename T2 > 0UOjk.~b  
  struct result_2 oJe`]_XZ  
  { eH^~r{{R  
  typedef T2 & result; aDZ]{;  
} ; MeW?z|x`'  
template < typename T > =gQ^,x0R9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const olca Z  
  { !"<~n-$B  
  return (T & )r; E8"$vl&c]  
} L=wpZ`@ y  
template < typename T1, typename T2 > ?z0N- A2C2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8ib%CYR  
  { MkX=34oc^  
  return (T2 & )r2; }0~X)Vgm(  
} xASH- 9  
} ; ]3]=RuQK2  
3H ,?ZFFGz  
J/B`c(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jchq\q)_z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 66-G)+4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R(p3* t&n  
W(\ ^6S)  
return l(i, j) = r(i, j); O#?@' 1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IA680^  
VCQo3k5 {  
  return ( int & )i; z4{ :X Da  
  return ( int & )j; 5]~4 51  
最后执行i = j; oMHTB!A=2  
可见,参数被正确的选择了。 6QAhVg: A  
ppzQh1  
y85R"d  
a6!|#rt  
t4Pi <m:7  
八. 中期总结  D`3`5.b  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: do:IkjU~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #eIFRNRb)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  {[dY$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I`;SA~5  
Ticx]_+~T  
0t7vg#v|  
;Q,, i  
uF+0nv+  
CaR-Yk   
九. 简化 :*Y2na)qQ  
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。 #p2`9o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Vh N6 oI  
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: Y`rli  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^.PCQ~Ql  
  +-*/&|^等 (D0\uld9  
2. 返回引用。 %rJ 'DPs  
  =,各种复合赋值等 %Ni"*\  
3. 返回固定类型。 9;NXzO27  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @MO/LvD  
4. 原样返回。  "3/&<0k  
  operator, hkMVA  
5. 返回解引用的类型。 ?[7KN8$  
  operator*(单目) @Gt.J*!s/  
6. 返回地址。 ty'/i!/\  
  operator&(单目) </2 aQn  
7. 下表访问返回类型。 (AZAQ xt  
  operator[] 3OFI> x,h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  QJ!2Vw4K  
  operator<<和operator>> ;8a9S0eS  
)D ~ 5  
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。 sou~m,#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W/g_XQ   
4w)>}  
template < typename Left > yD#(Iw  
struct value_return ~d\^ynQ  
  { +lb&_eD  
template < typename T > w!'y,yb%  
  struct result_1 FbRGfHL[  
  { *2pf> UzL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  TD%&9$F  
} ; vn!5@""T  
"$pbK:  
template < typename T1, typename T2 > m'QG{f  
  struct result_2 U p6OCF  
  { | 1zfXG,R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D|ra ;d  
} ; ==Xy'n9'  
} ; 'v9M``  
T<"Bb[kH  
1\~I "$}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Va?i#<a  
ZZ  Hjv  
下面我们来剥离functor中的operator() +3J<vM}dy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }0tHzw=#%e  
4.^T~n G  
return l(t) op r(t) #:By/9}-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xy b=7  
return op l(t) mPHto-=fB  
return op l(t1, t2) c@Br_ -  
return l(t) op .$7RF!p  
return l(t1, t2) op ]YtN6Rq/  
return l(t)[r(t)] ~_Fx2T:X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?dbSm3  
J/ Lf(;C_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L]8z6]j*  
单目: return f(l(t), r(t)); 4\5i}MIS0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); heL`"Y2'y>  
双目: return f(l(t)); IT{c:jo1{`  
return f(l(t1, t2)); FzcXSKHV %  
下面就是f的实现,以operator/为例 0|.jIix;  
^b$_I31D  
struct meta_divide (qvH=VTwP  
  { jXLd#6  
template < typename T1, typename T2 > BGxwPJd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~^jPE)  
  { K1^7v}P  
  return t1 / t2; $}{[_2  
} Vjs'|%P7  
} ; {kw% 7}!  
~ \<$H'  
这个工作可以让宏来做: _cE_\Ay  
KE ?NQMU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G%FZTA6a  
template < typename T1, typename T2 > \ !#:5^":;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e5 L_<V^Jo  
以后可以直接用 WG3!M/4r H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DH%PkGn  
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 ]WYV  
(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。。。) 3]GMQA{L)  
FR[I~unqD  
vi *A 5  
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{]RC^Zo  
Jx~H4y=z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .|^Gde  
class unary_op : public Rettype ,dR.Sac v  
  { z=) m6\  
    Left l; 9I]Bt=2z  
public : c8YbBdk'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qFwt^w  
sYBmL]Hr  
template < typename T > v@tEHRadz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U 7.kYu  
      { tE_n>~Zs  
      return FuncType::execute(l(t)); "gJ.mhHX  
    } bj}Lxc],  
RrvC}9ar  
    template < typename T1, typename T2 > IHdA2d?.]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \c CH/  
      { JPAjOcmU/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g i6s+2  
    } L7;~4_M9.V  
} ; oe]* Q  
:`zO%h  
KD ,3U/ 3  
同样还可以申明一个binary_op # :k=  
_%=CW' B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3a.!9R>  
class binary_op : public Rettype \? )S {  
  { erW2>^My  
    Left l; /0H}-i  
Right r; Gmi? xGn  
public : J)Y`G4l2@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e)n ,Y  
y ;Cs#eo  
template < typename T > F`m}RL]g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o=_7KWOA  
      { -yBKA]"<I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); & H%/.4la  
    } l;0([_>*j  
CTW\Dt5  
    template < typename T1, typename T2 > i7-~"g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^J#*sn  
      { pT->qQ3;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =~hb&  
    } A~PR  
} ; TT/H"Ri}Jp  
tngB;9c+w  
QF/_?Tm4  
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 zP%s]>hH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gAWi&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XJ\R'?j  
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。 DOJydYds  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9>w~B|/  
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。。。 3\@2!:>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &Y?t  
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) 88v8lt;R  
下面是修改过的unary_op 0>Snps3*Z  
`!Z?F]):G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <`uu e  
class unary_op [oV M9 Q  
  { Pd~=:4  
Left l; zp;!HP;/=  
  +FqD.=8  
public : >-I <`y-H  
4T(d9y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O*l,&5  
}x`Cnn  
template < typename T > H]R/=OYBUh  
  struct result_1 GNMOHqg4  
  { [w'Q9\,p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |-}. Y(y  
} ; \)No?fB  
H%@f ^  
template < typename T1, typename T2 > 5OI.Ka  
  struct result_2 B1)Eo2i#  
  {  Fb(@i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bPxL+ +  
} ; %US&`BT!  
;yomaAr  
template < typename T1, typename T2 > hz4?ku  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s6 g"uF>k  
  { [[IMf-]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pl/ dUt_  
} c EYHB1*cT  
Gn8 sB  
template < typename T > 71R,R,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AhN3~/u%7  
  { V'j+)!w5  
  return OpClass::execute(lt(t)); xKSQz  
} %m |I=P  
ZX:rqc  
} ; }4YzP 4  
ad: qOm  
.g*N +T6O  
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 X>[i<ei  
好啦,现在才真正完美了。 (0NffM1  
现在在picker里面就可以这么添加了: mp8GHV  
88osWo6rG  
template < typename Right > 60!%^O =  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (NvjX})eh  
  { X!Z)V)@J8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {oqbV#/&  
} %42a>piev  
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。 %LMpErZO  
+Umsr  
R|C`  
+<1 |apS1  
qS+;u`s  
十. bind Qjfgxy]  
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。 eT".psRiC  
先来分析一下一段例子 K|Sq_/#+U  
*,$5EN  
>8(i;)(3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4]U=Y>\Sr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _cs(f<>oCO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T o["o!(;z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M(I%y0  
我们来写个简单的。 X vaIOt>A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }i~k:kmV  
对于函数对象类的版本: 1<BKTMBq?{  
Dds-;9  
template < typename Func > K'ZNIRr/ C  
struct functor_trait !vgY3S0?rq  
  { ;0 B1P|7zK  
typedef typename Func::result_type result_type; [LnPV2@e  
} ; Vn^GJ'^  
对于无参数函数的版本: 0P5VbDv$r7  
 1c0' i  
template < typename Ret > X,v.1#[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U.<j2K um  
  { Rs<q^w]  
typedef Ret result_type; Qfn:5B]tI  
} ; #<*.{"T  
对于单参数函数的版本: s?EQ  
C(XV YND3  
template < typename Ret, typename V1 > t<Acq07  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e3 v^j$  
  { 72s qt5C]  
typedef Ret result_type; 2o?j{K  
} ; U80=f2  
对于双参数函数的版本: ,j*9)  
i=Qy?aU?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '8;bc@cE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xvOz*vM?  
  { uy hh"[  
typedef Ret result_type; ;gZ ^c]\  
} ; vkE`T5??  
等等。。。 d~u=,@FK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i&:SWH=  
x []ad"R  
template < typename Func > @ 8H$   
struct func_return |c/=9Bb  
  { z{W C w  
template < typename T > u4Nh_x8\Nr  
  struct result_1 J 8%gC  
  { r/sSkF F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GI]\  
} ; sv=U^xI  
0&,D&y%  
template < typename T1, typename T2 > hQ@k|3=Re  
  struct result_2 t.9s49P  
  { (.:*GUg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A]|w1nq  
} ; O-V|=t  
} ; a}%f +`z  
sq2:yt  
/2Wg=&H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BXYHJ  
sQ}|Lu9hZ  
template < typename Func, typename aPicker > vu+g65"  
class binder_1 Ah2 {kK  
  { &gp&i?%X9b  
Func fn; i{6&/TBnr  
aPicker pk; "UTW(~D'  
public : Xq;|l?,O  
\|0z:R;X  
template < typename T > y u'-'{%  
  struct result_1 4 Im>2 )  
  { R&Lqaek&W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mWv$eR  
} ; E]mm^i`|  
9 -pt}U  
template < typename T1, typename T2 > %aNm j)L  
  struct result_2 <Z%=lwtX  
  { ,\6Vb*G|E>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 712nD ?>  
} ; G`FYEmD  
I}_}VSG(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O t)}:oG  
wtYgHC}X  
template < typename T > Vc9rc}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >%tG[jb  
  { |SOLC  
  return fn(pk(t)); }MQ:n8  
} Og1-LP|X  
template < typename T1, typename T2 > \U$:/#1Oe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v[Q)L!J1  
  { 6M >@DRZ'|  
  return fn(pk(t1, t2)); 4Fft[S(  
} %M iv8  
} ; ,-Hj  
"Pwa}{  
WML--<dU  
一目了然不是么? !h.hJt  
最后实现bind HV~Fe!J_  
9O 'j+?(`@  
 >:-e  
template < typename Func, typename aPicker > HEVj K$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "Wj{+ |f  
  { G[>NP#P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u+j\PWOtm  
} "9_$7.q<y  
3:iEt (iCI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S"&Gutu3o  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N (4H}2  
~2Wus8X-  
十一. phoenix #Nh'1@@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EnWv9I<  
)95k3xo  
for_each(v.begin(), v.end(), q\@Zf}  
( yUnV%@.  
do_ 7W)W9=&BT  
[ dx@dnWRT,  
  cout << _1 <<   " , " q}Q G<%VR  
] G!Brt&_'  
.while_( -- _1), 3Q$ 4`p;  
cout << var( " \n " ) ;5ki$)v"  
) =Ydrct  
); >=0]7k;  
gML8lu0)  
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: gxl7j Y  
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 $E@n;0P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &x1A {j_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c-k3<|H`  
P*6m~`"5  
!.'D"Me>  
template < typename Cond, typename Actor > xqX3uq  
class do_while A`uHZCwJ5  
  { r &.~ {  
Cond cd; JN/=x2n.  
Actor act; UfX~GC;B  
public : zcP=+Y)YA  
template < typename T > WAxNQfEe  
  struct result_1 X<,QSTP  
  { }[akj8U  
  typedef int result_type; #KiJ{w'  
} ; W_}j~[&  
I(*3n"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I,hw0e  
K%dQ; C*?  
template < typename T > 5f7id7SI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^t})T*hM0  
  { Oo :Dt~Ib  
  do d3c.lD)L9  
    { Tow=B  
  act(t); Rt?CE jy  
  } @mCe{r*`  
  while (cd(t)); 3Z" ;a  
  return   0 ; ?+Gt?-! 5q  
} &b|RoPV  
} ; vQ}ZfP  
x#`p.sfVo  
:xr^E]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7GO9z<m)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _|u}^MLO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vi}16V84l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ca'BE#q  
下面就是产生这个functor的类: 44 u)F@)  
Yk|6?e{+)  
sbmtx/%U  
template < typename Actor > +bE{g@%@ +  
class do_while_actor %4LoEm=U  
  { KyNu8s k  
Actor act; K[icVT2v~  
public : + Tp% *  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )Dz]Pv]H'  
ym|7i9  
template < typename Cond > ^UKAD'_#%O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ms0V1`  
} ; tM]Gu?6  
3JGrJ!x  
D\_nqx9O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3WP\MM  
最后,是那个do_ RFRXOyGz$  
?xqS#^Z  
!+eU  
class do_while_invoker !K(  
  { Da 7(jA+  
public : I$.lFQ%(  
template < typename Actor > GKFRZWXdT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9jjeZc'  
  { w(V%EEk  
  return do_while_actor < Actor > (act); (B4)L%  
} i?!9%U!z4  
} do_; rci,&>L"  
av!;k2"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C4(xtSJSd!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q\<l"b z  
最后来说说怎么处理break和continue %nkP" Z#  
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。 ;D~#|CB  
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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