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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lA]u8+gXd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;3?M?E/$s  
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, Pc(2'r@#  
g|+G(~=e|  
=  Oq;  
t]@ Zd*  
  class filler a"EQldm|d  
  { 7=<PVJ*/  
public : )Z; Y,g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $PTedJ}*Y  
} ; lo(Ht=d  
q7)$WXe2LM  
NF 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: jOuv\$  
,F *e^#>  
Vm.u3KE  
J-QQ!qa0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r2<+ =INn  
4kz8U  
q%y_<Fw#E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _Ng*K]0/E  
nRo`O  
)RkU='lB "  
BT#>b@Xub  
二. 战前分析 K9P"ncMt  
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。 c]"B)I1L  
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 T4#knSIlh  
CX:^]wY  
Lhc@*_2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |knP  
  /* --------------------------------------------- */ Mb9q<4  
vector < int *> vp( 10 ); y k5P/H)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xo*$|9[.  
/* --------------------------------------------- */ )N6R#   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); njX:[_&  
/* --------------------------------------------- */ z84W{! P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'LOqGpmVc  
  /* --------------------------------------------- */ >4VU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,mX|TI<*  
/* --------------------------------------------- */ =;a4 Dp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Pz)QOrrG~  
N1Z8I:  
IMR|a*=`c  
`kv$B3  
看了之后,我们可以思考一些问题: u}rot+)%  
1._1, _2是什么? 3D.S[^s*  
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。 Gu}x+hG  
2._1 = 1是在做什么? nSow$6T_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e>>G4g  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %~;Q_#CR/K  
bc4x"]!  
4GfLS.Ip  
三. 动工 ]dK]a:S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PVU"oz&T  
u20b+c4  
uy9B8&Sr  
tZYI{ m{  
template < typename T > z-gwNE{  
class assignment GufP[|7b-  
  { #rpqt{m l  
T value; 5>@uEebkv]  
public : >YBpB,WND  
assignment( const T & v) : value(v) {} QO7:iSZJ  
template < typename T2 > tN{t-xUgk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pu:D/2R2;k  
} ; H|)1T-%  
huoKr  
u,akEvH~a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9i<-\w^$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?Bzi#Z  
0GYEt  
rc$!$~|I3Z  
Vrj1$NL%  
  class holder P082.:q"  
  { --twkD  
public : hcgc =$^  
template < typename T > `,Nn4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^B5cNEO  
  { -p.*<y  
  return assignment < T > (t); f 4I#a&DO  
} DjzUH{6O  
} ; '98h<(@]  
G\+nWvV7  
ewrWSffe  
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: 6eT'[Umx  
!1'-'Q@f  
  static holder _1; bjBeiKH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bfJ`}xl(8  
HS:}! [P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e4Ox`gLa*p  
而不用手动写一个函数对象。 {* j^g6;  
%Sn6*\z  
'95E;RV&  
T_x+sv=|X!  
四. 问题分析 uUz`=4%A  
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。 %Lp7@  
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。 >_`D3@Rz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T5azYdzJy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !wd'::C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hO/5>Zv?  
XU_,Z/Yw_  
五. 问题1:一致性 %R|"Afa=  
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?| )4~sQ^}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,xYsH+ybA  
7<:Wq=e!r  
struct holder !(*a+ur&i  
  { |[ Ie.&)  
  // $% Ci8p  
  template < typename T > ``$%L=_m  
T &   operator ()( const T & r) const Q)Iv_N/  
  { hDljY!P>p  
  return (T & )r; )[^y t0%  
} *IWFeu7y  
} ; #*$_S@  
"J pTE \/  
这样的话assignment也必须相应改动: qBy NHo7Tb  
<!~1{`n%9J  
template < typename Left, typename Right > $_RWd#Q(  
class assignment VU! l50   
  { DD!MGf/  
Left l; Q1`<fD  
Right r; I7dm \|#  
public : Q(|PZn g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h `\$sT!Z  
template < typename T2 > _8Nw D_"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f]tv`<Q7  
} ; DS:>/m>)  
B;Xoa,  
同时,holder的operator=也需要改动: )MWUS;O<  
[1{SY=)  
template < typename T > =db'#m{$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b , juF2  
  { ,VNi_.W0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~;M)qR?]W  
} w9RF2J  
3CR@' qG-  
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。 3 p/b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DR:8oo&E  
8Y2xW`  
return l(rhs) = r; B7!<{i  
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。 X'fuF2owd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'yp>L|  
Rn`ld@=p[  
template < typename Tp > U|gpCy  
class constant_t G' Blp  
  { \6{krn|  
  const Tp t; 1T ( u  
public : v" }WP34  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &V'519vmoZ  
template < typename T > u!Xb?:3uj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pb!V|#u"  
  { dj'm, k b  
  return t; UMV)wy|j  
} j'K38@M:MN  
} ; f-;$0mTQ  
N0i!l|G6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bS.s?a  
下面就可以修改holder的operator=了 LL&ud_Y  
/<);=&[  
template < typename T > 9Ycn0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HPg3`Ul  
  { ^/HW$8wEi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0}{'C5  
} E<>*(x/\e  
"#yJHsu]  
同时也要修改assignment的operator() ? B@&#E!/f  
H&#{l)  
template < typename T2 > &-%>q B|*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }GumpT$Xw  
现在代码看起来就很一致了。 V A<5uk04K  
_A98  
六. 问题2:链式操作 3 iRA$C-p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O*[{z)M.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =-NiO@5o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +k.%PO0np  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Xa," 'r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {%C*{,#+8q  
Wy4$*$  
template < typename T > {ox2Tg?  
struct result_1 $<nCXVqL,  
  { :IMdN}(L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OtJ\T/q,  
} ; )[L^Dmd,  
qH> `}/,P  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'OkGReKt  
lhH`dG D  
template < typename T > >5hhd38  
struct   ref 'm3t|:nMU  
  { ?YQPlv:<o.  
typedef T & reference; `Out(Hn  
} ; p8}(kHUp(  
template < typename T > fpWg R4__  
struct   ref < T &> v>Lm;q(  
  { Z(u5$<up  
typedef T & reference; JhHWu<  
} ; uR;gVO+QC  
+k\Uf*wh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :s={[KBP  
>j*;vG5T  
template < typename T > oVvc?P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C NsNZJ  
  { jN31hDg<z  
  return l(t) = r(t);  YZc>dE  
} 5cJ !"  
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。 \OILWQ[/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *\}}Bv+9  
{q%Sx*k9[  
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 #KxbM-1=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h!rM^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r]@0eb   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oA] KE"T  
最后的布局是: ;-P)m  
                Add =GlVccc  
              /   \ \Ig68dFf%  
            Divide   5 3`E=#ff%  
            /   \ +mj*o(  
          _1     3 ^I8Esl8  
似乎一切都解决了?不。 !pTJ./  
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。 %nN `|\  
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。 ?eH&'m}-  
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: YHNR 3  
[^CV>RuO  
template < typename Right > GSclK|#t E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r{\1wt  
Right & rt) const :y*NM,s  
  { 1"Z@Q`}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x:-.+C%  
} 6+r$t#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S/|,u`g-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 O[tvR:Nh  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vgY3L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |4$M]Mf0  
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。 &'cL%.  
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? r/pH_@  
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: 'z76 Sa  
! cKz7?w  
template < class Action > D\IjyZ-O  
class picker : public Action S$KFf=0  
  { DPi_O{W>  
public : EY*(Bw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qt_dEl  
  // all the operator overloaded J>fQNW!{  
} ;  "KcA  
%X#zj"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dJ$"l|$$  
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: YK|bXSA[  
dJ"iEb|4  
template < typename Right > oIUy-|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @lJzr3}WZ  
  { V_plq6z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gy=B&boZ  
} ss;R8:5  
.<kqJ|SVi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pr%nbl  
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。 SG6sw]x  
!i=nSqW  
template < typename T >   struct picker_maker pp9Zb.D\  
  { jxYc2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =8U&[F  
} ; apE   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V5}B:SUB  
  { OY?y^45y  
typedef picker < T > result; qzb<J=FAU  
} ; Jx'i2&hGN  
+V&{*f)  
下面总的结构就有了: as J)4ema  
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。 6e7{Iy  
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。 42]pYm(jk3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $s<Ne{?  
至此链式操作完美实现。 y"Nsh>h  
Ivb 4P`{  
vTv]U5%:>%  
七. 问题3 g2unV[()_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p !s}=wI `  
kI%%i>Y}  
template < typename T1, typename T2 >  ? w^-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `5H$IP1XhA  
  { ^iQn'++Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,[A'tUl _  
} CwJDmz\tk  
rhL"i^  
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: *]i!fzI']  
!'Q -yoHKD  
template < typename T1, typename T2 > `~X!Ll  
struct result_2 &* E+N[  
  { oc^Br~ Th  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d`1I".y  
} ; 0 &GRPu27  
-)~SM&  
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? 3R&lqxhg  
这个差事就留给了holder自己。 ;us%/kOR  
    Nl' )l"  
xTGxvGv8  
template < int Order > xW[ -n  
class holder; yAN=2fZm  
template <> C.kxQ<  
class holder < 1 > W0=O+0$^  
  { &gI~LP  
public : SwU\ q]^|Z  
template < typename T > B(F,h+ajy  
  struct result_1 +78CvjG  
  { ` \A(9u*  
  typedef T & result; .SWt3|Pi5  
} ; /cZ-tSC)o  
template < typename T1, typename T2 > w}{5#   
  struct result_2 %0Y=WYUH>  
  { )a3IQrf=  
  typedef T1 & result; s :`8ZBz~  
} ; (5Sivw*mP  
template < typename T > c/ 5W4_J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Od?qz1  
  { p!/[K6u  
  return (T & )r; 7#<c>~   
} %okzOKKX  
template < typename T1, typename T2 > +I>p !v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _ %%Z6x(  
  { dCu'>G\bP  
  return (T1 & )r1; fw;rbP!  
} {NJfNu  
} ; p N\Vr8tJ  
Bb{!Yh].:A  
template <> A^2L~g[^Q  
class holder < 2 > %{;Qls%[t  
  { J1XL<7  
public : )+H[kiN  
template < typename T > U=8@@ yE  
  struct result_1 OUP?p@%]<  
  {  M/z}p  
  typedef T & result; V Yw%01#  
} ; _73h<|0  
template < typename T1, typename T2 > 1p'Le!  
  struct result_2 ,_ag;pt9)  
  { ~m*,mz  
  typedef T2 & result; ?r_l8  
} ; oR p:B &  
template < typename T > ZX~ _g@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !AJ]j|@VBd  
  { XR0O;JN  
  return (T & )r; vVT?h  
} -=698h*  
template < typename T1, typename T2 > \M]-bw`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I?Q+9Rmm`J  
  { Y\2|x*KwvF  
  return (T2 & )r2; 0|D&"/.R#!  
} zdSh:  
} ; @ \2#Dpr  
`Pc3?~>0HH  
nW?R"@Zm  
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> >。 ?*r!{3T ,u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nT#JOmv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  8RwX=  
ji+{ :D  
return l(i, j) = r(i, j); VhEMk\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7t-Lz| $"  
l0tYG[  
  return ( int & )i; nws"RcP+Z  
  return ( int & )j; 8O1K[sEjui  
最后执行i = j; .]Mn^2#j  
可见,参数被正确的选择了。 Kud'pZ{P  
U\+&cob.  
!p 8psi0  
cjULX+h  
u~Tg&0V30  
八. 中期总结 /-0' Qa+*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: # k5#j4!b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N<z`yV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +?`b=6e(`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AH{^spD{7,  
klWYuStZ  
?)3jqQ.  
'4;6u]d)2  
qX>Q+_^  
)WR_ ug  
九. 简化 \Mi#{0f+q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {,O`rW_eS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 igDyp0t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: i+M*J#'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f1+qXMs  
  +-*/&|^等 xQt 3[(Z  
2. 返回引用。 rPq<Xb\  
  =,各种复合赋值等 sM\&. <B  
3. 返回固定类型。 w!q&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,&a`d}g&G  
4. 原样返回。 }WP-W  
  operator, c 8'Cq7  
5. 返回解引用的类型。 tGqCt9;<  
  operator*(单目) W$\X~Q'0  
6. 返回地址。 VTh$a_P>  
  operator&(单目) Q2~5"  
7. 下表访问返回类型。 Z^tGu7x  
  operator[] Qd8b-hg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /! ^P)yU,  
  operator<<和operator>> QdDtvJLf  
Rlc$; Z9K  
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。 h$h]%y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ! sYf<  
h-'wV${b  
template < typename Left > kG3!(?:  
struct value_return  Q&+c.S  
  { !7` [i  
template < typename T > $U'3MEEw  
  struct result_1 {$TZ}z"DA  
  { { R*Y=Ie  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j#o3  
} ; *SGlqR['\e  
X<K9L7/*  
template < typename T1, typename T2 > #J~Xv:LgD  
  struct result_2 j1Fw U  
  { V* Qe5j9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rys<-i(  
} ; !c_u-&b)  
} ; qhwoV4@f  
zW)gC9_|m-  
K!7q!%Ju  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G:hU{S7  
;r@!a!NLB  
下面我们来剥离functor中的operator() x.G"D(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [edH%S}\  
Q%M_   
return l(t) op r(t) 8vO;IK]9b^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %6Rp,M9=  
return op l(t) ?+Hp?i$1  
return op l(t1, t2) p Dm K  
return l(t) op R%W@~o\p]  
return l(t1, t2) op ,$PFI(Whk  
return l(t)[r(t)] ?to1rFrU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,N0uR@GN  
W{\EE[XhCf  
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: *78)2)=~  
单目: return f(l(t), r(t)); Y@ObwKcG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dWjx"7^  
双目: return f(l(t)); \"J?@  
return f(l(t1, t2)); kLq( !Gs  
下面就是f的实现,以operator/为例 |""=)-5N  
'6+Edu~Ho)  
struct meta_divide psu OJ-  
  { "'~|}x1Uv  
template < typename T1, typename T2 > ,y{0bq9*2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HIsB|  
  { 7}A5u,.,ht  
  return t1 / t2; 2Gm-\o&Td"  
} x'zihDOI  
} ; xl3zy~;M  
:Jjw"}SfK#  
这个工作可以让宏来做: 2YE7 23H=Z  
C1KfXC*|L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "havi,m  
template < typename T1, typename T2 > \ n>br,bQe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6g}^Q?cpV#  
以后可以直接用 Ap% d<\,Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KUF$h Er  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;]{{)dst  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c6t2Q6zV  
<b6s&"%=  
qZXyi'(d  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ZH_FA  
: #3OcD4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4sb )^3T  
class unary_op : public Rettype 2H[=l Y  
  { {a]pF.^kf  
    Left l; =x=1uXQv5  
public :  qe[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3b+7^0frY#  
m{vT_ei  
template < typename T > ]Mn&76 fu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yr5iZ~V$  
      { jaK'W  
      return FuncType::execute(l(t)); xR *5q1j  
    } &1*4%N@'  
Sc%aJ1  
    template < typename T1, typename T2 > F#jCEq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L& I` #  
      { |VTWw<{LX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g4zT(,ZY  
    } }Vs~RJM)}  
} ; J'|=*#  
Bh\ [ CY  
2~#ZO?jE6  
同样还可以申明一个binary_op L.SDMz  
''$`;?t>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > & 6`  
class binary_op : public Rettype Coga-: 2vu  
  { D9}d]9]$  
    Left l; uOyLC<I/  
Right r; bq c;.4$  
public : ;~}- AI-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p3V9ikyy  
[P.@1mV  
template < typename T > &z./4X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {KW&wsI  
      { EZ:I$X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B(S5+Y  
    } ;e&hM\p  
 JA }S{  
    template < typename T1, typename T2 > ?whRlh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h-z%C6  
      { Gh>"s#+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N%|^;4}k  
    } i;E9Za W  
} ; @)aXNQY  
/V#MLPA  
~@b9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <wIp$F.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I T*fjUY&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8r7/IGFg  
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。 E'S<L|A/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UMHuIA:%U  
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。。。 ]=$-B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +=n x|:no  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) iqU.a/~y  
下面是修改过的unary_op X+(aQ >y  
\GjXsR*b5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "Qiq/"h  
class unary_op LM'*OtpDG  
  { |R_xY=z?  
Left l; t[H_6)  
  &lXx0 "-$  
public : -9tXv+v?  
)_x8?:lv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4wM$5  
i9#`F.7F  
template < typename T > ^c;skV&S  
  struct result_1 8KtF<`A)  
  { .R<s<]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e+]YCp[(  
} ; nU">> 1!U  
ek+8hnkh  
template < typename T1, typename T2 > `#IT24!  
  struct result_2 ^{6UAT~!R  
  { #nMP (ShK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nvUkbmZG#  
} ; egIS rmL+X  
^q4:zZZ  
template < typename T1, typename T2 > eog,EP"a8Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }E)8soQR  
  { J&] XLr.j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `rOe5Zp$  
} Jn^Wzn[q  
#L+s%OJ`  
template < typename T > `5~o=g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :67d>wb  
  { 4*ty&s=5OJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); .q;RNCUt  
} Zj /H3,7  
ZP G8q  
} ; Tl0+Bq  
;R- z3C  
V.OoZGE>]  
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 9M-]~.O  
好啦,现在才真正完美了。 `A}{ I}xq  
现在在picker里面就可以这么添加了: YM4U.! 4o  
zDQ\PZ~  
template < typename Right > (}7o a9Q<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \2LA%ZU  
  { K+aJ`V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Se]t;7j  
} <3]/ms  
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。 .q& ]wu  
SUQ}^gn]  
\2VZkVO9  
0aq-drl5\  
$@ #G+QQ_  
十. bind o@V/37!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I{P$B-  
先来分析一下一段例子 @0x.n\M_  
FK,r<+h  
UVuuIW0k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zYl+BM-j,6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7*8nUq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ki/Lf4  
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。 b*%WAVt 2T  
我们来写个简单的。 ok=E/77`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xVmUmftD  
对于函数对象类的版本: sT8kVN|Uv  
^ZZ@!Udy  
template < typename Func > }lbx  
struct functor_trait 4xC6#:8  
  { R=f5:8D<-  
typedef typename Func::result_type result_type; 5;%xqdD  
} ; mgl' d  
对于无参数函数的版本: |H I A[.q  
\VzQ1B>k  
template < typename Ret > *h8XbBZH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a\.?{/  
  { m3ZOq B-  
typedef Ret result_type; X!'Xx8  
} ; 7PPsEU:rf  
对于单参数函数的版本: e&I.kC"j6  
+hYmL Sq  
template < typename Ret, typename V1 > !Kn+*'#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O&1p2!Bk4  
  { p5 PON0dS  
typedef Ret result_type;   rs KE  
} ; k$m X81  
对于双参数函数的版本: R}YryzV5  
"alO"x8t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1>*<K/\qg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O? <_,-.  
  { 2QD B'xs3  
typedef Ret result_type; 8TM=AV  
} ; -x5bdC(d  
等等。。。 X%qR6mMfT7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @MVZy  
c8 fb)`,k  
template < typename Func > ~w% +y  
struct func_return W_lNvzag  
  { P =Gb  
template < typename T > YS6az0ie  
  struct result_1 zm.sX~j  
  { S`-IQ,*}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0([jD25J!  
} ; eJdQ7g[>  
,l"2MXD  
template < typename T1, typename T2 > S5p\J!k\B  
  struct result_2 jYx(  
  { `qEm5+`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |/ 7's'  
} ; Vi~+C@96  
} ; ? =Qg  
3hjwwLKG$  
?XrTZ{5'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vUExS Z^  
$fG/gYvI\  
template < typename Func, typename aPicker > ,o6:  V]a  
class binder_1 p{GDW_  
  { .;Yei6H  
Func fn; ?Cl"jcQ*  
aPicker pk; P_%l}%   
public : 1@Gv`{v  
yQ2[[[@k@  
template < typename T > xrd ^vE  
  struct result_1 =i<(hgD  
  { S}yb~uc,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EPfVS  
} ; M6n.uho/  
6YbSzx` ?k  
template < typename T1, typename T2 > X^)5O>>|t  
  struct result_2 Q4 S8NqE  
  { 53xq%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -hfY:W`Dz  
} ; SesO$=y  
`UPmr50Wq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @[lr F7`o  
v-@@>?W-  
template < typename T > 21Opx~T3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T!r7RS  
  {  }2"k:-g  
  return fn(pk(t)); tcZ~T  
} jiDYPYx;I  
template < typename T1, typename T2 > ,@MPzpH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  }P#gXG  
  { kdq55zTc<6  
  return fn(pk(t1, t2)); +/'jX?7x%  
} /PlsF  
} ; 75ob1h"  
^~$ o-IX  
it@s(1EO#  
一目了然不是么? ,GlK_-6>  
最后实现bind 8 B5%IgA  
Zx{'S3W  
sa($3`d  
template < typename Func, typename aPicker > A |B](MW%O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gsAO<Fy  
  {  ?auiq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !ywc).]e  
} z m%\L/BF  
82<!b]^1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D.~t#a A  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ' wEP:}  
~Q0}>m,S  
十一. phoenix h kY E7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D3OV.G]`  
iGIaZ!j aW  
for_each(v.begin(), v.end(), YH9BJ  
( m,b<b91  
do_ -JK+{<  
[ K;~dZ  
  cout << _1 <<   " , " 4{_5z7ody  
] (~~=<0S  
.while_( -- _1), D+U^ pl-  
cout << var( " \n " ) /[p4. FL  
) :c>,=FUT  
); |N*>K a;  
TL5bX+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z'm;H{xf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ni`qU(I'|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C,E 5/XW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z-:`{dns/  
3 f3?%9  
{0|^F!1z  
template < typename Cond, typename Actor > 6l4l74  
class do_while *]LM2J  
  { 7}Gy%SJ`  
Cond cd; a^22H  
Actor act; 0@ -LV:jU  
public : t((0]j^  
template < typename T > )Z62xK2  
  struct result_1 TPrwC~\B/  
  { uB%`Bx'OW  
  typedef int result_type; wm}i+ApK  
} ; Z'\_YbB  
3V-pLs|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H)5]K9D  
 8NLk`/  
template < typename T > qLR)>$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z2r{AQ.&  
  { >Zr`9$i  
  do \=.iM?T  
    { |[*b[O 1W  
  act(t); RsE+\)  
  } WKN\* N<  
  while (cd(t)); }%%| '8  
  return   0 ; Ef#%4ky  
} IkD\YPL;  
} ; _Ab|<!a/R  
#SO9e.yhI  
eOS#@6U=u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |S/nq_g]  
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。 ~}uTC36C\  
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。 *C$ W^u5h  
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。 7dAa~!/(  
下面就是产生这个functor的类: t; "o,T  
Z(Xu>ap  
cd\0  
template < typename Actor > g,\<fY+ 4  
class do_while_actor @dGj4h.  
  { |ONkRxr@!  
Actor act; euQ d  
public : A!SHt7ysJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U)N;=gr\  
f.Jz]WXw,  
template < typename Cond > 8hdd1lVKO8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $6R<)]6  
} ; i,,UD  
D/rKqPp|!  
YYN= `ST  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p,U.5bX  
最后,是那个do_ #VtlXr>G  
_.zW[;84b  
F8.Fp[_tM  
class do_while_invoker K@6$|.bc  
  { a>6!?:Rj  
public : /&a[D 2  
template < typename Actor > <Xv]Ih?@f`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [26"?};"%  
  { Gw$U0HA[,  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5) nm6sf  
} VQ2)qJ#l  
} do_; MX]<tR`  
l\JoWL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UJ2Tj+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P'R!" #  
最后来说说怎么处理break和continue [*Wq6n  
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。 BNnGtVAbZ  
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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