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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -+-?w|}qV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]IaMp788  
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, SV4E0c>  
`Uq#W+r,  
e b"VE%+Hu  
&{5,:%PXw  
  class filler EZgwF =lO  
  { ]U?^hZ_  
public : " > ypIR<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *YI98  
} ; >\R+9p:o  
v4<nI;Ux  
3l]lwV  
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: kb%;=t2  
7jrt7[{  
rE7G{WII  
e}voV0y\v:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %jJG>T  
xh-o}8*n"  
,O5NLg-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E*& vy  
Ha#= (9.  
d2FswF$C  
-12UN(&&Z  
二. 战前分析  ,i NXK  
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。 @ )F)S 7  
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 eSn+B;  
Vsr.=Nd=  
5PCqYN(:B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `?H]h"{7Q  
  /* --------------------------------------------- */ :9afg  
vector < int *> vp( 10 ); (M|Dx\_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =HK!(C  
/* --------------------------------------------- */ J`Q>3] wL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $GV7o{"&  
/* --------------------------------------------- */ 3m[vXr?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PN%zIkbo  
  /* --------------------------------------------- */ ^S<Y>Nm]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y>z>11yEB0  
/* --------------------------------------------- */ W.jGGt\<\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YRk(u7:0  
D>r&}6<  
&A/]pi-\  
 0q  
看了之后,我们可以思考一些问题: wSL}`CgU  
1._1, _2是什么? 0|qAxR-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 G&SB-  
2._1 = 1是在做什么? x^qVw5{n  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [Y/} ^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 OF>mF~  
2>9C-VL2  
1.JK3 3  
三. 动工 ZgJQ?S$D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L&8~f]  
jwe*(k]z  
lgAoJ[  
l9~e". ~'  
template < typename T > h8j.(  
class assignment B4/>H|  
  { e4$H&'b|  
T value; yu {d! {6  
public : e ,'_xV  
assignment( const T & v) : value(v) {} E`JI>7  
template < typename T2 > 234p9A@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LrfVh-}|:Y  
} ; 1nM  #kJ"  
<{p4V|:  
4KAZ ':  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;}WeTA_-[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mUC)gA/  
PQt")[  
M t|zyXyzX  
SGRp3,1\4%  
  class holder f)rq%N &  
  { KkyVSoD\  
public : }Bh8=F3O Q  
template < typename T > :VBV&l` [  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w/<L Ag  
  { s+Pq&<nV-  
  return assignment < T > (t); "^[ 'y7i  
} bP#:Oi0v`  
} ; NYUL:Tp  
v"$L702d$\  
tT8%yG}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: X0 5/uX{  
c ]-<vkpV  
  static holder _1; Ny7S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y7cl_rK  
/<k/7TF`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (/YHk`v2  
而不用手动写一个函数对象。 <nf@U>wlw  
]mq|w  
m~ABC#,2  
-IudgO]  
四. 问题分析 qo~O|~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EWt[z.`T1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 //MUeTxR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 **0~K";\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dDMJ'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0auYG><=  
>uB?rGcM  
五. 问题1:一致性 CW K7wZM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uZYF(Yu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }tu C}  
t3ZOco@~P  
struct holder XJB)rP  
  { gg/-k;@ Rf  
  // iVr JQ  
  template < typename T > v~C Czg  
T &   operator ()( const T & r) const :4w ?#  
  {  A@('pA85  
  return (T & )r; S+6.ZZ9c  
} ,THw"bm  
} ; *a^(vo   
B mb0cF Q  
这样的话assignment也必须相应改动: "{xrL4BtC  
m7V/zne  
template < typename Left, typename Right > ~=LE0.3[  
class assignment W i.& e  
  { )q4[zv9  
Left l; B-Hrex]  
Right r; #%2rP'He  
public : UDFDJm$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;;t yoh~t  
template < typename T2 > (,2S XV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h" W,WxL8  
} ; A{zN | S[  
/}Axf"OE  
同时,holder的operator=也需要改动: |-ALklXr  
#X$\&,Yn"  
template < typename T > W@IQ^ }E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MN>b7O \.?  
  { 9=tIz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d-ko ^Y0  
} G*MUO#_iuh  
`}\ "Aw c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8Fh)eha9f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1&OW4_  
q i;1L Kc  
return l(rhs) = r; XT*sGM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :OZrH<SW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _f,C[C[e&  
djZqc5t  
template < typename Tp > c6]U E@A  
class constant_t s8Q 5ui]  
  { 0mVNQxHI  
  const Tp t; qR{=pR  
public : V0YZp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  F(n$  
template < typename T > H?Wya.7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gQuw1  
  { J;e2&gB  
  return t; C) s5D  
} 0+ '&`Q!u  
} ; 5tk AFb4P  
$PPi5f}HD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zi i   
下面就可以修改holder的operator=了 7]bGc \  
b|DdG/O  
template < typename T > 00y!K m_D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w9imKVry  
  { *^4"5X@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U)gH}0n&  
} =WATyY:s  
_VN?#J)o  
同时也要修改assignment的operator() 3"i-o$P  
]6` %  
template < typename T2 > '<<t]kK[N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L*+@>3mu)  
现在代码看起来就很一致了。 ITBE|b  
Llo"MO*sr  
六. 问题2:链式操作 /6* 42[r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +'a^f5  
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。 m0SlOgRsk  
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。 d0ks G$  
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。 /~?*=}c^m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~mxO7cy5Cg  
7}>EJ  
template < typename T > ki!0^t:9  
struct result_1 t*u:hex  
  { )10+@d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # W']6'O  
} ; teF9Q+*~  
\b x$i*  
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: 2ilQXy  
vE?G7%,  
template < typename T > r19 pZAc  
struct   ref Otuf] B^s  
  { S\=Nn7"  
typedef T & reference; )t#W{Gzfmh  
} ; TJRCH>E[a  
template < typename T > ^h6tr8yn  
struct   ref < T &> R 9\*#c  
  { Yq KCeg  
typedef T & reference; D,feF9  
} ; ,qxu|9L  
bn5 Su=]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 25?6gu*Z  
ICQKP1WFp  
template < typename T > .q>iXE_c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Lf&kv7Wj  
  { $& td=OK  
  return l(t) = r(t); e"<OELA  
} L0o\J` :  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 GTd,n=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ":ue-=&M  
MTn{d  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 (<9u-HF#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8A# ;WG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4hj|cCrO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =^?/+p8 k  
最后的布局是: Zy/_ E@C}u  
                Add hgq;`_;1,  
              /   \ 0=YI@@n)  
            Divide   5 W<g1<z\f  
            /   \ fJg+Ryo  
          _1     3 H:| uw  
似乎一切都解决了?不。 9'B `]/L  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |BXg/gW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Zh~'9 JH  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2^7`mES  
h376Be{P  
template < typename Right > guR/\z$D@C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TLH1>pY&  
Right & rt) const eR>oq,  
  { Bzf^ivT3L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I?CZQ+}Hq  
} i ct])  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L4W5EO$  
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。 6=C<>c %+  
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。 tw@X> G1z  
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。  RRJ%:5&  
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。 L/K(dkx  
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? e0 ecD3  
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: 5 qA'  
|G<|F`Cj  
template < class Action > ccxNbU  
class picker : public Action h?U O&(  
  { i%?*@uj  
public : P%n>Tg80M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a<e[e>  
  // all the operator overloaded SpBy3wd  
} ; DEgXQ[  
LghfM"g  
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。 KI.hy2?e  
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: vY3h3o  
A#,ZUOPGH  
template < typename Right > Q>z8IlJ}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .}+}8[p4l  
  { *-X[u:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %BODkc Zh  
} PA*5Bk="q  
!4!~L k=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  bN.Pex  
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。 -{vD: Il=6  
kJR`:J3DJ  
template < typename T >   struct picker_maker L~3Pm%{@A  
  { lB4WKn=?Kl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6S #Cl>v  
} ; 4qa.1j(R/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U<XG{<2  
  { "dlV k~  
typedef picker < T > result; x{n=;JD  
} ; 7_t'( /yu  
zQ PQ  
下面总的结构就有了: #-J>NWdt  
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。 fP1! )po  
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。 e3\T)x &=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !,PWb3S  
至此链式操作完美实现。 j>kqz>3  
'3;b@g,  
q^nVN#  
七. 问题3 W,u:gzmhw  
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。 [Rb+q=z#  
q3`u1S7Z7  
template < typename T1, typename T2 > zuCSj~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,!9zrYi}  
  { :!QAC@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l,).p  
} HaYo!.(Fv  
;*J  
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: /L 3:  
B5QFK  
template < typename T1, typename T2 > 5V-I1B&  
struct result_2 wIgS3K  
  { Bw.i}3UT6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ys7]B9/1O  
} ; 'GScszz  
q(w(Sd)#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? X>^fEQq"  
这个差事就留给了holder自己。 "N#Y gSr  
    ^zr`;cJ+c  
i30!}}N8  
template < int Order > pCG}Z Ka  
class holder; fqd^9wl>P6  
template <> i/.6>4tE:  
class holder < 1 > jiGTA:v  
  { EM_d8o)`B  
public : gM]:Ma  
template < typename T > d zMb5puH  
  struct result_1 MK*r+xfSae  
  { Q{/Ef[(a@  
  typedef T & result; TqQ[_RKg2  
} ; Ort(AfW  
template < typename T1, typename T2 > +7a6*;\ y  
  struct result_2 76SXJ9@x  
  { !IR6 ,A\  
  typedef T1 & result; @VI@fN  
} ; "M0z(N kH  
template < typename T > qgB_=Q#E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9H~n _   
  { -g<oS9   
  return (T & )r; n+p }\msH  
} <ZW-QN4  
template < typename T1, typename T2 > XP}<N&j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~M$Wd2Th  
  { G/W>S,(  
  return (T1 & )r1; atzX;@"K  
} z9"U!A4  
} ; .Y|!:t|  
$Kd>:f=A  
template <> 7$#u  
class holder < 2 > kf9X$d6   
  { ; @X<lCk  
public : ig"L\ C"T  
template < typename T > ^?|"L>y  
  struct result_1 l"]V6!-U  
  { 1Ws9WU  
  typedef T & result; H*6W q  
} ; R-14=|7a-  
template < typename T1, typename T2 > _dU\JD  
  struct result_2 Xc.`-J~Il  
  { {G-kNU  
  typedef T2 & result; cb bFw  
} ; s[N@0  
template < typename T > _Ey5n!0:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,z6~?6m  
  { X{VOAcugr  
  return (T & )r; ZC8wA;!z^  
} T{'RV0%   
template < typename T1, typename T2 > 0\$2X- c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1x^GWtRp  
  { !m$jk2<  
  return (T2 & )r2; ,,TnIouy  
} 4K74=r),i  
} ; *ui</+  
6B-16  
t,' <gI  
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> >。 JtZ7ti  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5-M-X#(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AwN!;t_0+N  
s^SJY{  
return l(i, j) = r(i, j); ]^]wP]R_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =H~j,K  
u:EiwRW  
  return ( int & )i; `X8F`5&U\f  
  return ( int & )j; V.Mry`9-  
最后执行i = j; T C"<g  
可见,参数被正确的选择了。 $xQL]FmS  
7Lt)nq-b  
05[SC}MCA  
%)wjR/o  
Hv, LS ;W  
八. 中期总结 45oR=At n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0IpmRH/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r*Xuj=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 28nFRr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SAz   
=">NQ)98u  
Mp]rUPK  
nDW9NQ  
W>LR\]Ti@  
D,6:EV"sa  
九. 简化 t&p|Ynz?i  
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。 ;G!q Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  3CJwj  
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: KTv$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -YE^zzh  
  +-*/&|^等 ;Qq\DFe.w  
2. 返回引用。 ~5g~;f[4  
  =,各种复合赋值等 `{Ul!  
3. 返回固定类型。 1Z;iV<d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ctUp=po  
4. 原样返回。 YzWz|  
  operator, <QvOs@i*  
5. 返回解引用的类型。  @8 6f  
  operator*(单目) A=4OWV?  
6. 返回地址。 / j^  
  operator&(单目) 0`hdMLONR  
7. 下表访问返回类型。 9VT;ep  
  operator[] xkn;,`t^lJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v2?ZQeHr_(  
  operator<<和operator>> 5)E @F9N  
S[N5 ikg  
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。 T;uX4,|(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6nQq  
+qoRP2  
template < typename Left > n|;Im&,  
struct value_return 6wxs1G  
  { f5r0\7y0  
template < typename T > @.C2LIb  
  struct result_1 % `3jL7|  
  { .u:GjL'$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a =QCp4^  
} ; z:;CX@)*  
,s(,S  
template < typename T1, typename T2 > ZW}_DT0  
  struct result_2 8_8l.!~  
  { =Uh$&m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xA/D'  
} ; nK,w]{<wG!  
} ; hQ i2U  
KSvE~h[#+  
ys~x $  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o@Oqm>]SS  
nlYNN/@"  
下面我们来剥离functor中的operator() OCUr{Nh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &vJH$R  
:>*7=q=  
return l(t) op r(t) 68 sB )R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;fJ.8C  
return op l(t) TN.rrop`#g  
return op l(t1, t2) /\Ef%@  
return l(t) op 9UkBwS`  
return l(t1, t2) op "#]$r  
return l(t)[r(t)] :0ep( <|;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] : 'c&,oLY  
xmG<]WF>E  
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: {FG j]*  
单目: return f(l(t), r(t)); ""H?gsL[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hj:,S |  
双目: return f(l(t)); *Uh!>Iv;  
return f(l(t1, t2)); RpK@?[4s  
下面就是f的实现,以operator/为例 sRW<me;  
K8~d^G  
struct meta_divide +:f"Y0  
  { hc1N ~$3!G  
template < typename T1, typename T2 > `gJ(0#ac  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gq6*SaTk  
  { ?`#Khff?  
  return t1 / t2; y*? Jui Q  
} nEfK53i_  
} ; <[v[ci  
%RVZD#zr  
这个工作可以让宏来做: IcEdG(  
JVJMgim)0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \lY_~*J  
template < typename T1, typename T2 > \ 4JEpl'5^Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TV:9bn?r)  
以后可以直接用 Mhu*[a=;x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J05e#-)<K  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 m[$_7a5  
(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。。。) cR{#V1Z  
~?dI*BZ)]  
v^iAD2X/F  
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 : +u]S2u{  
%)|s1B'd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @co S+t  
class unary_op : public Rettype G)YcJv7  
  { @7u0v  
    Left l; 7P T{lT  
public : *I+Q~4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b'g )  
,I9bNO,%JK  
template < typename T > BWNi [^]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >eaaaq9B-  
      { so; ]&  
      return FuncType::execute(l(t)); G5!^*jf  
    } \^LFkp  
<$YlH@;)`a  
    template < typename T1, typename T2 > vIvIfE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "N;EL0=  
      { >ef6{URy<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6LZCgdS{  
    } H+#FSdy#  
} ; t7pFW^&  
C^){.UGmJ  
/}$+uBgJm  
同样还可以申明一个binary_op jCY %|  
x38 QD;MT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b$7 +;I;  
class binary_op : public Rettype  k'YTpO  
  { zqku e%^?-  
    Left l; 7^285)UQA  
Right r; NHt\ U9l'  
public : rjP/l6 ~'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @CoIaUVP  
lYIH/:T  
template < typename T > `XKLU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iCoX& "lb  
      { "tZe>>I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e.%nRhSs3  
    } 8|^7ai[am  
WxDh;*am:  
    template < typename T1, typename T2 > AX INThJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]|@^1we  
      { "4Nt\WQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +_!QSU,@  
    } XZf$K_F&M  
} ; jdN` mosJ  
YUb_y^B^  
T|$H#n}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,6/V" kqIP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u +hX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZcsZ$qt^  
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。 b>W %t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R_KH"`q  
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。。。 $qiya[&G4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 im8CmQ  
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) B~mj 8l4  
下面是修改过的unary_op :s,Z<^5a)g  
n<,BmVQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,uvRi)O>a  
class unary_op (:_$5&i7  
  { kM 6 Qp  
Left l; NbobliC=  
  VVZ'i.*_3?  
public : b>|6t~}M  
W^Yxny  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D9df=lv mD  
hxx.9x>ow  
template < typename T > K9[UB  
  struct result_1 "Q0@/bYq  
  { Gt1U!dP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PCvWS.{  
} ; ! if   
<%d>v-=B  
template < typename T1, typename T2 > b}f~il  
  struct result_2 }C:r 9? T  
  { H|*m$| $,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [ 3Gf2_  
} ; 8}[).d160  
XX@ZQcN  
template < typename T1, typename T2 > T%Lx%Qn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const do%&m]#;  
  { eRYK3W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \RiP  
} j.Hf/vi`z  
+0&/g&a\R  
template < typename T > NUZl`fu1Z4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M{@(G5  
  { zda 3 ,U2o  
  return OpClass::execute(lt(t)); -~0^P,yQ  
} hrn+UL:d  
 \zkg  
} ; @- xjfC\d  
R5D1w+  
XUYtEf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .]u /O`c]  
好啦,现在才真正完美了。 ZH8,K Y"  
现在在picker里面就可以这么添加了: *g%yRU{N  
fl(wV.Je|  
template < typename Right > s#11FfF`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o4X{L`m  
  { Wc#24:OKe3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +2{Lh7Ks  
} JI}'dU>*U:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 khe}*y  
u[YGm:}  
L_T5nD^D  
 )2.Si#  
UfGkTwoo=  
十. bind # ] QZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 wj,=$RX  
先来分析一下一段例子 +whDU2 "  
q 1,~  
<YY14p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #a6iuO0I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $mILoy B,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !zo{tI19  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a9gLg &  
我们来写个简单的。 CrLrw T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3S{ />1Y  
对于函数对象类的版本: ";F'~}bDA  
i@yC-))bY  
template < typename Func > s_Sk0}e  
struct functor_trait ;TYBx24vD'  
  { Dtk=[;"k2a  
typedef typename Func::result_type result_type; p+eh%2Jm  
} ; se)TzI^]b@  
对于无参数函数的版本:   ep8  
1#x0q:6  
template < typename Ret > Da|z"I x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mt .sucT  
  { q m}@!z^  
typedef Ret result_type; d0D] Q  
} ; ^!d3=}:0  
对于单参数函数的版本: iTwm3V P  
;pAK_>  
template < typename Ret, typename V1 > GOPfXtkC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;p//QJB9  
  { LoV<:|GTI  
typedef Ret result_type; jp,4h4C^)  
} ; K0~rN.C!0  
对于双参数函数的版本: ?4,T}@P  
1?}T=)3+$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DQ3<$0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dN q$}  
  { h{Y",7] !  
typedef Ret result_type; D7Z /H'|  
} ; gdc<ZYcM  
等等。。。 7#Ft|5$~q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tw;}jh  
1Mzmg[L8  
template < typename Func > [JiH\+XLPs  
struct func_return 5! {D!  
  { 6Mf0`K  
template < typename T >  ?9/G[[(  
  struct result_1 sRs>"zAg  
  { .*oU]N%K=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i5Ggf"![  
} ; 23PGq%R  
**%37  
template < typename T1, typename T2 > lxx2H1([  
  struct result_2 RZLq]8pM  
  { 3fj4%P"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vXs"Dst  
} ; ^q5#ihM  
} ; ?s01@f#  
[,Gg^*umS  
`yyG/l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6x`t{g]f,  
K+eM   
template < typename Func, typename aPicker > [0!(xp^  
class binder_1 01]f2.5  
  { d{?LD?,)  
Func fn; us-L]S+lm  
aPicker pk; j#|ZP-=1_  
public : ( .:e,l{U%  
y[;>#j$  
template < typename T > l?e.9o2-  
  struct result_1 I7onX,U+  
  { D.:Zx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?,z}%p  
} ; y29m/i:  
IGl9 g_18  
template < typename T1, typename T2 > M`_0C38  
  struct result_2 HMXE$d=[  
  { BmT!aue  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i!Ba]n   
} ; Gc?a+T  
_BufO7 `.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K(4_a``05  
5BIY<B+i  
template < typename T > %9"H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5P2K5,o|n~  
  { &>O+}>lr9  
  return fn(pk(t)); \bXa&Lq  
} =;L|gtH"  
template < typename T1, typename T2 > UQsN'r\tS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \z$= K  
  { j 7B!h|  
  return fn(pk(t1, t2)); )%TmAaj9d  
} F,kZU$  
} ; 8*X4\3:*N  
&=[WIG+rk  
Qs!5<)6  
一目了然不是么? w0. u\  
最后实现bind +{]j]OP  
k$VlfQ'+  
]L jf?tk  
template < typename Func, typename aPicker > %d @z39-;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [),ige  
  { C!gZN9-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F|8 &  
} Py< }S-:  
gGYKEq{j(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +`4A$#$+y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T{ "(\X$  
6]N.%Y[(  
十一. phoenix DU^loB+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ceA9) {  
7<4qQ.deE  
for_each(v.begin(), v.end(), XW/o<[91  
( crCJrN=  
do_ \8tsDG(1 '  
[ #yen8SskB  
  cout << _1 <<   " , " 4-w{BZuS  
] UiWg<_<t  
.while_( -- _1), =4!mAo}  
cout << var( " \n " ) f$( e\+ +  
) ]:;&1h3'7  
); iU-j"&L5  
'w/hw'F6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]9-\~Mwh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor al0L&z\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XW9!p.*.U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,4 rPg]r@  
}Jw,>}  
]n~V!hl?A  
template < typename Cond, typename Actor > }JfjX '  
class do_while ?2a$*(  
  { /reX{Y  
Cond cd; u2I Cl  
Actor act; BUFv|z+H  
public : =a!=2VN9y  
template < typename T > & kIFcd@  
  struct result_1 }u|q0>^8  
  { $]1=\ I  
  typedef int result_type; 6*?F@D2&  
} ; $>gFf}#C  
E^PB)D(.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eyaNs{TV  
POW>~Tof1  
template < typename T > QJNFA}*>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0x7'^Z>-oe  
  { $kgVa^  
  do NA*&#X#~  
    { V]&\fk-{  
  act(t); R]dg_Da  
  } ^aQ"E9  
  while (cd(t)); g}i61(  
  return   0 ; zi:BF60]=  
} v=k$A  
} ; $M#>9QHhc  
l, wp4 Ll  
5f/`Q   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5xde;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l0] EX>"E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4 :=]<sc,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 DlT{`  
下面就是产生这个functor的类: Mtv?:q  
BY*Q_Et  
|%wX*zaf  
template < typename Actor > %\DX#.  
class do_while_actor GfG|&VNlz  
  { 'S~5"6r  
Actor act; ~ 1pr~  
public : S'14hk<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Qd6FH2Pl  
WHI`/FM  
template < typename Cond > =xrv~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bcR_E5x$  
} ; H"KCK6  
OB7hlW  
r>\bW)e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '|4!5)/K  
最后,是那个do_ 2tLJU  Z1  
eQ"E   
hcc/=_hA  
class do_while_invoker -&;TA0~;  
  { 1}37Q&2  
public : M;NX:mX9  
template < typename Actor > 6RM/GM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ie^l~ Gb  
  { 9kojLqCT  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7KPwQ?SjT  
} $N\Ja*g  
} do_; V1?]|HTQcT  
kLY^!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ca}2TT&t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -+5>|N#  
最后来说说怎么处理break和continue {t!!Uz 7  
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。 Zov~B-Of:  
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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