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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H{(]9{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F L=,YP  
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, 'C>U=cE7  
^p=L\SJ  
KQ`=t   
W?XizTW  
  class filler 1*Ar{:+ua  
  { ,Em$!n  
public : .}`hCt08  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ig_2={Q@  
} ; :i*JnlvZ  
XDz5b.,  
ry0%a[[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: EKZVF`L  
A6"Hk0Hf  
}Je>;{&%  
:}q\tNY<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \a|L/9%  
pq! %?m]  
,k0r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N_DT7  
HY}j!X  
+R.N%_  
MI#mAg<  
二. 战前分析 ?mYYt]R  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K :LL_,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 J5yidymrpW  
6}dR$*=  
l]_=:)" ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )TmtSSS  
  /* --------------------------------------------- */ Re= WfG  
vector < int *> vp( 10 ); q4 k@l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x?yD=Mq_  
/* --------------------------------------------- */ XbXA+ey6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9#/(N#>  
/* --------------------------------------------- */ N{C;~'M2ce  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H+C6[W=  
  /* --------------------------------------------- */ L;6.r3bL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #AViM_u  
/* --------------------------------------------- */ olYsT**'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @aG&n(.!u*  
A( d5G^  
SUtf[6  
b.yh8|&  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0GXO&rCG  
1._1, _2是什么? T-" I9kM  
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。 "ZMkL)'7-  
2._1 = 1是在做什么? #-# NqX:  
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。 Qx`~g,wk8  
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。 !|G(Yg7C  
(lH,JX`$a  
USPTpjt8R  
三. 动工 O8u3y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~H6;I$e[  
\h{r;#g  
G*}F5.>8(  
saZ>?Owz  
template < typename T > PX,rWkOce  
class assignment v."Dnl  
  { ` %?9=h%  
T value; >^_ bD  
public : 8;\sU?  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2WBq  
template < typename T2 > H7g< p"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !u;>Wyd W  
} ; NCS!:d:Ry  
)j&"%[2F  
F # YPOH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bE\,}DTy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +: Ge_-  
6[dur'x  
,^s  
)R)a@op  
  class holder Rm>^tu -  
  { j|(Z#3J  
public : &Ral+J  
template < typename T > ;?L\Fz(<   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Tupiq  
  { /2uQCw&x-  
  return assignment < T > (t); +Ov2`O8?  
} % 4 ~l  
} ; :`,3h%  
=tdSq"jh  
m}Y0xV9  
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: fnu"*5bE  
sq0 PBEqq  
  static holder _1; <G3&z#]#4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .0y%5wz8j  
~Pf5ORoe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P\R27Jd  
而不用手动写一个函数对象。 g@v s*xE  
+C{p%`<  
A}VYb:u/  
(!K_Fy@  
四. 问题分析 Oe]&(  
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。 E+xuWdp.*  
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。 pw020}`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i^"+5Eq[D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $p* p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =[tSd)D,y  
2 h|e  
五. 问题1:一致性 (M-ZQ -  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| H#d:kilNy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %}Q&1P=  
}=}>9DS M  
struct holder b\55,La  
  { %Kb9tHg  
  // L\aBc}  
  template < typename T > \x\ 5D^Vc  
T &   operator ()( const T & r) const MBr:?PE7  
  { d+L#t  
  return (T & )r; (jWss  V1  
} Cpl;vQ  
} ; ]`=X'fED  
?/#}ZZK^  
这样的话assignment也必须相应改动: quu*xJ;Ci  
\+PIe7f_  
template < typename Left, typename Right > =!MY4&YX  
class assignment P>Qpv Sd_#  
  { ! T9]/H?  
Left l; Yxd X#3  
Right r; -p,x&h,p  
public : dKhA$f~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C*6S@4k  
template < typename T2 > 5_o$<\I\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ./-JbW  
} ; }ynT2a#LU'  
J{"kw1Lu  
同时,holder的operator=也需要改动: 8cg`7(a  
H}0dd"  
template < typename T > u=+q$Q]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F phDF  
  { Y}R}-+bD/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R!x: C!{  
} wdE?SDs  
L#h:*U{@40  
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。 vR7HF*8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B/uniR^x  
w Fn[9_`*  
return l(rhs) = r; l95<QI  
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。 &~sfYW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `m~syKz4A  
V`hu,Y;%  
template < typename Tp > f6=w3RS  
class constant_t D$e B ,~  
  { x2VBm$>  
  const Tp t; WgGm#I>K  
public : ?>uew^$d[w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SpTdj^]4>  
template < typename T > ,t$,idcT+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kUHE\L.Y]  
  { /FY2vDfU6  
  return t; #&!G"x7  
} ,2[ra9n  
} ; N]/!mo?  
|I8Mk.Z=FA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @]CF&: P A  
下面就可以修改holder的operator=了 ': F}3At  
Fw4*  
template < typename T > pa .K-e)Mu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sYbH|}  
  { ?h\mk0[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }k$4/7ri  
} wOgE|n  
S4NL "m  
同时也要修改assignment的operator() eo]#sf@\0  
0Ce]V,i6C>  
template < typename T2 > @)YY\l#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &R-H"kK?  
现在代码看起来就很一致了。 h5%|meZQb  
. 5HQ   
六. 问题2:链式操作 *tQk;'/A]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !%L,* '  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &Y>zT9]$K  
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。 9|r* pK[  
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。 ,%"xH4d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h+UnZfm  
,8Iv9M}2  
template < typename T > 3C>qh{z"  
struct result_1 43:t \  
  { EYS>0Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i\}:hU-U  
} ; iAO5"(>}?  
MEZ{j%-a  
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: IfdI|ya  
d 4{FDqto  
template < typename T > BuQ|~V  
struct   ref dXvt6kF  
  { 4)-)#`K  
typedef T & reference; Y Z}cB  
} ; K\! #4>yd  
template < typename T > C*Vd-U  
struct   ref < T &> n[+'OU[  
  { ReB7vpd  
typedef T & reference; "l~Ci7& !a  
} ; |cbd6e{!  
]Tp U"JD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U\<-mXv  
T3J'fjY  
template < typename T > C9tb\?#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &K%aw  
  { SOh-,c\C  
  return l(t) = r(t); E$\~lcq  
} !|{IVm/J  
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。 mNmUUj9z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {a q9i  
nL `9l1  
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 X~U >LLr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XJ\hd,R   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8QgA@y"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xh9qg0d  
最后的布局是: %|Qw9sbd  
                Add Y>6.t"?Q^  
              /   \ *7gT}O;p 5  
            Divide   5 u:P~j  
            /   \ |^n3{m  
          _1     3 ! >.vh]8g  
似乎一切都解决了?不。 )najO *n  
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。 /MTf0^9  
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。 Pe7e ?79  
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: D@54QJ<  
J\co1kO9/  
template < typename Right > n@>wwp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $^%N U  
Right & rt) const 0%C^8%(x  
  { C 0C0GqN,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H'g?llh1J  
} 4cgIEw[6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0irr7Y  
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。 ROAI9sW0  
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。 v|t{1[C  
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。 ?m%h`<wgMc  
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。 gSi5u# }J  
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? $ @1u+w  
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: $~u.Wq  
}uO5q42  
template < class Action > ]KK`5Dv|,e  
class picker : public Action I."p  
  { U@lV  
public : hSV@TL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W Ox_y,  
  // all the operator overloaded  @|A|  
} ; 7nE"F!d+0  
`u'dh{,gE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 D_D,t8_Y  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #gZ|T M/h  
C3;[e0.1b  
template < typename Right > UZxmh sv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [~%`N*G  
  { &w\ I<J`T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yXfMzG  
} P'[<A Z  
m#@_8_ M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hl/itSl$  
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。 a|qsQ'1,;  
MK$Jj "  
template < typename T >   struct picker_maker q?  z>  
  { |ng%PQq)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s@@1 *VQ  
} ; Ob@Hng% v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nB@UKX  
  { f6ZZ}lwaV  
typedef picker < T > result; A|RR]CFJ  
} ; D(X qyN-P  
EA0iYzV  
下面总的结构就有了: fEqC] *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。 KCqqJ}G  
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。 )2j:z#'>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bKz{wm%  
至此链式操作完美实现。 3VO:+mT  
\HSicV#i  
4O$2]D.\  
七. 问题3 v|@1(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 A" !n1P  
x mo&![P  
template < typename T1, typename T2 > 3)E(RyQA3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *g7DPN$aQ  
  { gY5l.&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o0Gx%99'  
} ;sQbn|=e"  
s-D?)  
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: ([pSVOnIz  
oXal  
template < typename T1, typename T2 > rxE&fjW  
struct result_2 0D3OE.$0  
  { JZx%J)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [X"k> Sq  
} ; VTw/_Hf2p  
~ =.CTm]vf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i Ci>zJ  
这个差事就留给了holder自己。 rK=6]j(K  
    Ye |G44z  
&YX6"S_B  
template < int Order > uLW/f=7 L  
class holder; )x\z@g  
template <> i\x~iP&F$  
class holder < 1 >  Alu5$6X  
  { $WaZ_kt  
public : /tC9G@Hl  
template < typename T > ]Z@k|Nw  
  struct result_1 gxM[V>[  
  { Slx2z%'>  
  typedef T & result; ;'1Apy  
} ; tgN92Q.i6T  
template < typename T1, typename T2 > #5{sglC"|F  
  struct result_2 j%xBo:  
  { Bw-s6MS  
  typedef T1 & result; H@W0gK(cS;  
} ; V5s& hZZYa  
template < typename T > 'p)QyL`d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U$J5r+>  
  { uPU#c\  
  return (T & )r; d]7*mzw^j  
} K-@bwB7~s  
template < typename T1, typename T2 > M,..Kw/ }~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l%PnB )F  
  { jgRCs.6  
  return (T1 & )r1; o;;,iHu*  
} (,tHL  
} ; chLeq  
w%u5<  
template <> Bz:0L1@,4a  
class holder < 2 > K%2I  
  { NsmVddj  
public : ,"H?hFQ  
template < typename T > <!!nI%NC  
  struct result_1 )%#?3X^sI  
  { aL)$b  
  typedef T & result; x5vzPh`  
} ; ZNy9_a:dX  
template < typename T1, typename T2 > I9/KM4&  
  struct result_2 %UG/ak%z  
  { )E~mJln  
  typedef T2 & result; =uc^433.  
} ; ha>SZnKD{  
template < typename T > <9N4"d !A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IUawdB5CB  
  { P#bm uCOS  
  return (T & )r; ]Zv ,  
} =ZMF]|  
template < typename T1, typename T2 > )52#:27F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )@$ &FFIu  
  { $i%HDt|  
  return (T2 & )r2; D pNX66O  
} O3xz|&xY&  
} ; m)k-uWc$C  
I}%mfojC  
}K;iJ~kD1  
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> >。 -x?Hj/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3N3*`?5c<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kA,4$ 2_o  
JP%RTGu  
return l(i, j) = r(i, j); jrcc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Rk{$S"8S_  
T>5wQYh$'  
  return ( int & )i; `skH-lk,  
  return ( int & )j; %IU4\ZY>  
最后执行i = j; 5~yQ>h  
可见,参数被正确的选择了。 ir+8:./6  
"i(U  
_Q^y_f  
W U0UG$o`  
0#]!#1utg  
八. 中期总结 ChVY Vx(  
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: i6A$1(:h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oVreP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e sGlMq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oFn4%S:  
~D_ rZ&  
b<\GI 7  
M;PlSb  
~QO< B2hS}  
. Nk6  
九. 简化 *V<)p%l.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3l+|&q[v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0@w&J9yG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _-(z@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /O_0=MLp  
  +-*/&|^等 +>^[W~[2  
2. 返回引用。 )2toL5Q  
  =,各种复合赋值等 *.,8,e8Vq  
3. 返回固定类型。 E s:5yX!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~Ji>[#W K  
4. 原样返回。 WQTendS  
  operator, 63SVIc~wT  
5. 返回解引用的类型。 %Au T8  
  operator*(单目) KG-UW  
6. 返回地址。 I,w^ ?o  
  operator&(单目) dkETM,  
7. 下表访问返回类型。 i >J:W"W   
  operator[] DWdLA~'t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JqQ3C}z  
  operator<<和operator>> a0)vvo=bz  
&!4( 0u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 cS5w +`,L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^`/V i  
(+@faP   
template < typename Left > Lq%[A*`^  
struct value_return svF*@(- P#  
  { ;+r0 O0;9  
template < typename T > rrbZ+*U  
  struct result_1 s~/57S  
  { ]m RF[b$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fu#Y7)r  
} ; +OKA_b"wB  
1RmBtx\<  
template < typename T1, typename T2 > dPRtN@3  
  struct result_2 2k%Bl+I  
  { +7`u9j.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l;XUh9RF`A  
} ; FU^Y{sbDg  
} ; /Ql6]8.P  
"[Yip5  
1o(+rR<h9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,I("x2  
bL+sN"Km  
下面我们来剥离functor中的operator() }1l}-w`F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #3YdjU3w  
w"yK\OE  
return l(t) op r(t) NT'Ie]|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O^y$8OKEi,  
return op l(t) 0qOM78rE  
return op l(t1, t2) b$IY2W<Ln  
return l(t) op zf}rfn  
return l(t1, t2) op 9tW3!O^_  
return l(t)[r(t)] (69kvA&|q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O2/%mFS.  
o@Dk%LxP  
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: wHq('+{=&  
单目: return f(l(t), r(t)); r#ks>s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #d3[uF]OmW  
双目: return f(l(t)); AX/=}G  
return f(l(t1, t2)); &mCs%l  
下面就是f的实现,以operator/为例 *{HGLl|=  
*sIi$1vHu  
struct meta_divide h\Z3yAYd  
  { hLu&lY  
template < typename T1, typename T2 > o,iS&U"TC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4&#vU(-H  
  { Kv(Y }  
  return t1 / t2; 3xc:Y> *`  
} 0^-z?Kb<}  
} ; VG? yL2y  
A)=X?x  
这个工作可以让宏来做: @oUf}rMiDa  
Lx9hq7<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AEBw#v!,o  
template < typename T1, typename T2 > \ *9\oD~2Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #1gTpb+t  
以后可以直接用 9 ?EY.}~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LPtx|Sx![  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PGC07U:B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1Al=v  
:DF`A(  
4yJ01s  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :==UDVP  
lsTe*Od  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7N&3FER  
class unary_op : public Rettype Ut0qr kqF  
  { 37GHt9l  
    Left l; 1 8l~4"|fk  
public : Z3&XTsq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T#ecLD#  
2d,wrC<'$  
template < typename T > mE)x7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M$DwQ}Z  
      { $6qR/#74  
      return FuncType::execute(l(t));  M}_M_  
    } Cf8R2(-4  
?#');`  
    template < typename T1, typename T2 > oZ|{J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xmw2$MCB  
      { J~PTVR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0ll,V  
    } >rQ)|W=i  
} ; [C*X k{e  
G>?x-!9qcH  
 F<XD^sO  
同样还可以申明一个binary_op 0hEF$d6U  
-M(58/y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @DjG? yLK$  
class binary_op : public Rettype )[a?J,  
  { [bQ8A(u  
    Left l; ^+YGSg7  
Right r; ^+.e5roBKj  
public : yDl5t-0`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4.$hHFqS^5  
#dXZA>b9  
template < typename T > ?L.p9o-S0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #oS  
      { -F~9f>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q'vIeG"o  
    } eFeCS{LV+  
J@&$U7t  
    template < typename T1, typename T2 > "@):*3 4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @5 POgQ8  
      { Nc^b8& 2J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Q N=>J  
    } }T&;*ww  
} ; 0Mzc1dG:  
}pU!1GsO  
p5D3J[?N  
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 h_}BmJh_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +b:h5,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bC>yIjCTn  
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。 ~S~x@&yR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ESXU, qK]v  
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。。。 ui:>eYv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ff2.| 20  
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) kgib$t_7  
下面是修改过的unary_op aF_ZV bS  
#6#BSZ E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #gr+%=S'6C  
class unary_op m/"=5*pA  
  { &dHm!b  
Left l; F'T= Alf  
  A1&>L9nUx  
public : 7Ohu$5\  
`dq3=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} blQzVp-  
m$G?e 9{  
template < typename T > 2v; 7ohK  
  struct result_1 D=Yag!1  
  { ](( >i%%~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /m|&nl8"qe  
} ; uR[PKLh  
GqF.T#|  
template < typename T1, typename T2 > vo^9qSX f  
  struct result_2 "Ezr-4  
  { 5d>YE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3C5D~9v  
} ; sfBjA  
t.i9!'Y ]  
template < typename T1, typename T2 > [n@!=T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =<27qj  
  { RHA>fXp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WSX@0A.&)  
} I@3c QxI  
mk3e^,[A  
template < typename T > !n?*vN=S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 77[;J  
  { .]d tRH<  
  return OpClass::execute(lt(t)); y{},{~FA"  
} "5z6~dq  
@):NNbtA  
} ; Bo\dt@0;  
3Tte8]0  
#p:jKAc3  
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 1Z{p[\k  
好啦,现在才真正完美了。 %emPSBf@  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4m~stDlN  
2wim P8  
template < typename Right > )*AA9   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x;b+gIz*  
  { f4;8?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R@{/$p:  
} .}u(&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =D:R'0YH  
7&S|y]$~  
i1H80m s  
F/,<dNJ  
;<ma K*f\S  
十. bind # ;KG6IE  
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。 Nb, H8;  
先来分析一下一段例子 )|1JcnNSa  
&JQ@(w  
S5JR`o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ReGb .pf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /8-VC"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2dlV'U_g  
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。 .KMi)1L)  
我们来写个简单的。 4oEq,o_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u$ / ]59  
对于函数对象类的版本: jtOsb91c}  
Oh85*3  
template < typename Func > .6A:t? .  
struct functor_trait Pj5#G0i%  
  { a/`Yh>ou  
typedef typename Func::result_type result_type; |ssIUJ  
} ; 1&L){hg  
对于无参数函数的版本: ;77o%J'l  
.BB:7+  
template < typename Ret > WHk/mAI-s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #$^i x  
  {  V# %spW  
typedef Ret result_type; 6G})h!  
} ; x;]{ 8#-z  
对于单参数函数的版本: 0\<-R  
}4ju2K  
template < typename Ret, typename V1 > "jJ)hk5e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ])l[tVHm  
  { sN) .Jo  
typedef Ret result_type; g#2X'%&+  
} ; 3jVm[c5%]  
对于双参数函数的版本: )'CEWc%  
]|BSX-V.%i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5K-)X9z?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ) CTM  
  { e*Med)tc^$  
typedef Ret result_type; wef^o"aP  
} ; NS~knR\&  
等等。。。 ;l4 \^E1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9{#|sABGD  
'i-O  
template < typename Func > n\p\*wb  
struct func_return 491I  
  { YGmdiY:;1  
template < typename T > Qg.:w  
  struct result_1 +B|X k[  
  { beR)8sC3q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =8 D4:Ds  
} ; YfU#kvE'  
k0uwG'(z9  
template < typename T1, typename T2 > oKJ7i,xT  
  struct result_2 <|G~S<y}  
  { J0! E@   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6EWB3.x19  
} ; {EN@,3bA  
} ; 0>MI*fnY"  
}f'1x%RS^  
j}*+-.YF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JB_`lefW,'  
@h,$&=HY  
template < typename Func, typename aPicker > ~8{3Fc0  
class binder_1 bD-Em#>  
  { 0l@+xS;  
Func fn; `R?W @,@'  
aPicker pk; sB/s17ar  
public : p>O< "X@  
`\0a5UFR  
template < typename T > K! j*:{  
  struct result_1 qE:DJy <  
  { a$O]'}]`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {\zr_v`g  
} ; 9iNns;^`q  
F ;&e5G  
template < typename T1, typename T2 > m3-J0D<  
  struct result_2 _=x_"rz x  
  { mnj A8@1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eF1%5;" W  
} ; XOU$3+8q5  
]w_)Spo.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c/U6K yiK  
@v=q,A8_  
template < typename T > fMaNv6(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5^/[]*  
  { c10).zZ  
  return fn(pk(t)); Z?mg1;Q  
} 0z#kV}wE  
template < typename T1, typename T2 > 59]9-1" +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uJ\Nga<?  
  { `%p6i| _Q  
  return fn(pk(t1, t2)); sR .j~R  
} .&xNJdsY  
} ; aB'@8[]z  
(=/;rJ`q  
MT0{hsuK9  
一目了然不是么? R*m" '|U  
最后实现bind IBh~(6  
Ti'kn{ Zv  
Y sV  
template < typename Func, typename aPicker > D.`\ ^a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <DS6-y  
  { >cL2PN_y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7k|(5P;  
} @~3c;9LkY  
3wl>a#f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =rF8[Q0K  
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。 [+z:^a1?V  
E ET 2|*}  
十一. phoenix V p{5Kxq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~\,6 C1M  
_6 `4_<c=  
for_each(v.begin(), v.end(), yRkMR$5&  
( QGy=JHb  
do_ tvRy8u;  
[ 2,0F8=L  
  cout << _1 <<   " , " (=rv `1  
] UUqj?'Nv  
.while_( -- _1), jF9CTL<  
cout << var( " \n " ) YYW70k:  
) id'# s  
); Kf~+jYobO  
{E|gV9g  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +~O{ UGB=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor LP /4e`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NhX.yLb$   
那么我们就照着这个思路来实现吧: k^jCB>b  
s#ZH.z@J  
_9r{W65s  
template < typename Cond, typename Actor > 'O9=*L) X  
class do_while @x +#ZD(  
  { / u6$M/Cf>  
Cond cd; <Q)}  
Actor act; F-0PmO~3+W  
public : or`stBx  
template < typename T > ,c l<74d  
  struct result_1 [rU8 #4.  
  { n^#LB*q  
  typedef int result_type; eCD,[At/  
} ; HC,@tfS  
f@L{*Upj+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b%j:-^0V  
Ya 4$7|(  
template < typename T > P^W47 SO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3=7h+ZgB  
  { krc!BK`V  
  do ^#se4qQ  
    { -74T C  
  act(t); >/bK?yT<  
  } DjvgKy=Jr_  
  while (cd(t)); B)8Hj).@B  
  return   0 ; vI}S6-"<  
} . *xq =  
} ; ped Yf{T  
HYmXPpse  
hATy 3*4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |LH*)GrD*t  
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。 uf] $@6)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vyGLn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,5*xE\9G  
下面就是产生这个functor的类: uiA:(2AQ  
5T#D5Z<m  
RQNi&zX/  
template < typename Actor > 4LJ}>e  
class do_while_actor X{9o8 *V  
  { /j@ `aG(a  
Actor act; !5t 3Y  
public : 4{t$M}?N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2tm-:CPG  
tuV?:g?  
template < typename Cond > #!# X3j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Gi4dgMVei  
} ; yt: V+qdv  
5>Yd\(`K  
\RyA}P5 S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #q.G_-H4J@  
最后,是那个do_ -GVG1#5  
HWOs@ !cL  
[qMdOY%jx  
class do_while_invoker ? 4Juw?  
  { "m;]6B."  
public : %v:h]TA  
template < typename Actor > K/ m)f#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u@u.N2H.%  
  { FD+PD:cQn  
  return do_while_actor < Actor > (act); TFDCo_>o  
} MPy][^s!  
} do_; E9 q;>)}  
D#}Yx]Q1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Am0C|(#Xm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K(fLqXE%  
最后来说说怎么处理break和continue g_c)Ts(  
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。 bv>lm56  
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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