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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ov.7FZ+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }J$Q  
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, 5B)Z@-x2  
I@76ABu^  
zc%#7"FM  
&W)Lzpx8c  
  class filler 96x0'IsaG  
  { apPn>\O  
public : [Dni>2@0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u2,V34b-  
} ;  Gqvj  
}%Dsy2:y  
BuII|j  
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: R] L|&{   
`Hld#+R  
;& ny< gQ  
of!Bz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SO^:6GuJ  
o*& D;  
H48`z'o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :f<3`x'  
]U.1z  
Au(zvgP  
8(J&_7u  
二. 战前分析 \x\_I1|  
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。  *(5y;1KU  
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 !B_i~Rmg  
,R_ KLd  
rw/WD(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x2/L`q"M?=  
  /* --------------------------------------------- */ ?4vf 2n@  
vector < int *> vp( 10 ); UT!gAU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $Kw)BnV  
/* --------------------------------------------- */ R1u1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ". #=_/op  
/* --------------------------------------------- */ T5(]/v,UT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QhUv(]0   
  /* --------------------------------------------- */ 6Tjj++b(*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t4>%<'>e  
/* --------------------------------------------- */ A82Bn|J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DA;,)A&=Q  
"5Orj*{  
y8=p;7DY  
s8 S[w   
看了之后,我们可以思考一些问题: jSNUU.lur  
1._1, _2是什么? n%GlO KC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 PEqO<a1Z8  
2._1 = 1是在做什么? ~$xLR/{y  
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。 WxwSb`U|  
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。 )* 5R/oy,  
g#b[-)Qx  
r:Uqtqxh  
三. 动工 FaS}$-0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ti$d.Kc(  
)pELCk  
6apK]PT  
7 $AEh+f  
template < typename T > ernZfd{H  
class assignment 9ReH@5_bGM  
  { Sz4G,c  
T value; g_'F(An  
public : r,F~Vwa}  
assignment( const T & v) : value(v) {} "BSSA%u?c  
template < typename T2 > i Lr*W#E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WrWJ!   
} ; p4mlS  
J?4aSssE  
{KkP"j'7h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V}<Hx3!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P>q"P1&{  
 "";[U  
W+N9~.q\^  
7u8HcHl  
  class holder c *<"&  
  { 44;ZX$HL  
public : yO}RkRA  
template < typename T > X]up5tk~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m2&"}bI{  
  { 'wh2787  
  return assignment < T > (t); 5m2`$y-nb  
} fT)u`voE,  
} ; ia=eFWt.  
i$MYR @  
\GA6;6%Oo  
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: l"9.zPvT<  
qbu>YTj  
  static holder _1; o&M2POI~q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4?Mb>\n%<^  
 -)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CZE!rpl  
而不用手动写一个函数对象。 =R+z\`2  
dMkDNaH,  
MZ" yjQA  
2BTFK"=U  
四. 问题分析 %{GYTc \'X  
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。 cspO5S>#  
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。 8I=n9Uyz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bpq2TgFj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q.SLiI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8j~:p!@  
] Tc!=SV  
五. 问题1:一致性 H"v3?g`S%  
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?| |0!oSNJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (S ~|hk^  
43_;Z| T  
struct holder 0XwDk$l<  
  { We7~tkl(  
  // qf7:Q?+.|  
  template < typename T > 'EF\=o)^Y  
T &   operator ()( const T & r) const iq s  
  { d GEMrjx  
  return (T & )r; &+t! LM  
} w.s-T.5.j  
} ; MDETAd  
\ ) H}  
这样的话assignment也必须相应改动: G)qNu}  
+<cvyg5U  
template < typename Left, typename Right > 8NY $Iw  
class assignment yO@KjCv"  
  { Yt^<^l77D  
Left l; #is1y3yh  
Right r; J LOTl.  
public : V=#L@ws  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sw##C l#  
template < typename T2 > f"^G\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y6LoPJ  
} ; ?~G D^F  
'EsN{.l?  
同时,holder的operator=也需要改动: n,KOQI;  
F_8 < tA6  
template < typename T > .}KY*y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8J60+2Wa  
  { 5p9zl=mT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8<cD+Jtj  
} "T>74bj_|Q  
K@Z K@++  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &zVF!xNy&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *.g0;\HF  
B o@B9/ABv  
return l(rhs) = r; }1EfyR  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  VlGg?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JzhbuWwF-  
:Ja]Vt  
template < typename Tp > z$'_ =9yZ  
class constant_t ZY%]F,Y  
  { ,,*i!%Adw  
  const Tp t; >3R%GNw  
public : XhF7%KR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V{51wnxT  
template < typename T > lZpa)1.tiC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jY.iQBhjEB  
  { C[cNwvz  
  return t; NzRpI5\.  
} Vf Jpiv1  
} ; -8- BVU  
V wj^h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RS`]>K3t  
下面就可以修改holder的operator=了  '%! '1si  
L2v j)(  
template < typename T > d,"?tip/SX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eK }AVz}k  
  { vfW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *0 y|0J+ 0  
} o)NQE?  
=M]f7lJ  
同时也要修改assignment的operator() A]VcQ_e  
C)2Waj}  
template < typename T2 > JaC =\\B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :5/P{Co (  
现在代码看起来就很一致了。 k!/"J ;  
Z,'#=K  
六. 问题2:链式操作 8"2 Y$*)(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nF0V`O \T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b >R/=tx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !L3M\Q0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }m6zu'CV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {fsU(Jj\  
~WS;)Q0|  
template < typename T > >BC?% |l  
struct result_1 oH/6  
  { W_z2Fs"A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; + V:P-D  
} ; E;l|I A/7  
[qhQj\cK  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +J`EBoIo  
EC6&#)g;CO  
template < typename T >  Lb# e  
struct   ref ,3^gB,ka  
  { 0>#or$:6E  
typedef T & reference; "tu BfA+f  
} ; 11Kbj`sRZ  
template < typename T > L4th 7#  
struct   ref < T &> - i``yf?P  
  { oObm5e*Z  
typedef T & reference; x,W)qv  
} ; _I;+p eq  
L,Jl# S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /I2RU2|B  
#bX~.jKW  
template < typename T > TV$Pl[m   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (<?6X9F:N  
  { V=";vRS8  
  return l(t) = r(t); Y)@mL~){  
} I>k >^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >h3r\r\n3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +dWx?$n  
K\5'pp1  
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 S4RvWTtQV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m&)5QX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4_3O?IY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,fS}c pV  
最后的布局是: Vl;GQe  
                Add w9D<^(_}/  
              /   \ FYIzMp.4  
            Divide   5 v,t&t9}/  
            /   \  SJY<#_b  
          _1     3 E\N?D  
似乎一切都解决了?不。 %mR roR6  
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。 (P;z* "q  
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。 =ogzq.+|  
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: .k5 TQt  
}V.Wp6"S   
template < typename Right > et|P5%G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =j[zMO  
Right & rt) const i_OoR"J%  
  { fm2,Mx6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5>.)7D%  
} wN,DTmtD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m=&j2~<i  
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。 ODn6%fp%  
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。 &Mz3CC6  
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。 y7#$:+jQv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 zNT~-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M7"I]$|\  
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: V>}@--$c-r  
a`5ODW+  
template < class Action > D`]Lm24_]  
class picker : public Action +W+O7SK\y  
  { td^2gjr^5  
public : Uq/#\7/rL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !4uTi [e  
  // all the operator overloaded (uG.s%I  
} ; QF/A-[V  
+pU\;x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =PXQ X(_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: n`";ctQT  
w[w{~`([",  
template < typename Right > #~um F%#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l1^/Q~u  
  { t59" [kQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j.MpQ^eJ7  
} 8%s ^>.rG  
t ZUZNKODW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B<c7&!B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2 g"_ *[  
iTgGf  
template < typename T >   struct picker_maker -|^}~yOx0=  
  { b#0y-bR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z5juyzj  
} ; 7sECbbJT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TQm x$  
  { y3T- ^  
typedef picker < T > result; =jvM$  
} ; ")|3ZB7>*  
m7X&"0X  
下面总的结构就有了: j:D@X=|  
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。 4,L(  
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。 IVD1 mk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?Dro)fH1  
至此链式操作完美实现。 5T,Doxo  
q;3,}emg  
kYBTmz} z  
七. 问题3 %+oWW5q7  
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。 dsP|j (y  
xQ4D| &  
template < typename T1, typename T2 > g|*2O}<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QjETu  
  { !=C4=xv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <)y44x|S'  
} (g,lDU[=  
\&\_[y8U  
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: BQVpp,]  
Mw!?2G[|  
template < typename T1, typename T2 > [ P\3XSR  
struct result_2 Z!Sv/ 5xx  
  { ]T\K-;i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \3dM A_5  
} ; KZO!  
9 v)p0  
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? ul~>eZ  
这个差事就留给了holder自己。 PT4Xr=z =  
    rP.qCl+J  
<tK 6+isc  
template < int Order > CBx1.xL  
class holder; LXj2gsURu%  
template <> >nmby|XtW  
class holder < 1 > DZ~w8v7V  
  { I@P[}XS  
public : kzr9-$eb  
template < typename T > :@w ;no>=*  
  struct result_1 m`C(y$8fU  
  { V x1C4  
  typedef T & result; 9Ue3 %?~c  
} ; 1 GUF,A+_O  
template < typename T1, typename T2 > r$=MBeT  
  struct result_2 a?6 r4u0  
  { x.ZV<tDi7  
  typedef T1 & result; j Efrxlj  
} ; &n|! '/H  
template < typename T > P ETrMu<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V ~w(^;o@  
  { pH.wCD:1n  
  return (T & )r; LNml["   
} -xq)brG  
template < typename T1, typename T2 > =zXpeo&|m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S!8eY `C.  
  { ~Kda#=  
  return (T1 & )r1; `),7*gn*)  
} N;tUrdgQ  
} ; (:E_m|00;  
y %Get  
template <> W >eJGZ<  
class holder < 2 > b_-ESs]g  
  { +<6L>ZAL  
public : E&V"z^qs_  
template < typename T > ~PaD _W#xP  
  struct result_1 pI7\]e  
  { e8gJ }8Fj  
  typedef T & result; @& #df  
} ; {U(-cdU{e`  
template < typename T1, typename T2 > UK+;/Mtg  
  struct result_2 qdh;zAMx  
  { "L.)ML  
  typedef T2 & result; .6SdSB ^M  
} ;  WwbE xn<  
template < typename T > ntkTrei ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  bW<_K9"  
  { [CBA Lj5  
  return (T & )r; yXS ~PG  
} k\|G%0Jw  
template < typename T1, typename T2 > <aa# OX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nkn0G _  
  { `,H\j?  
  return (T2 & )r2; 5%(J+d  
} Da1BxbDeI  
} ; H,txbJ  
w/KHS#~  
`48jL3|  
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> >。 sR,]eo<p&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *X\i= K!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: is?`tre\P  
85Q2c   
return l(i, j) = r(i, j); xksQMS2#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n[n0iz1-  
JV(eHuw  
  return ( int & )i; g 'c4&Do  
  return ( int & )j; #)q}Jw4]j  
最后执行i = j; HxAq& J;xu  
可见,参数被正确的选择了。 /A}3kTp  
f7{E(,  
2G:)27Q-  
7}-.U=tnP  
v 2k/tT$t  
八. 中期总结 dsX{  5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: K@U"^ `G2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <<@\K,=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2_;.iH 6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -"u}lCz>  
fL ng[&  
N72z5[..  
85$MHod}[,  
pBiC  
#rMMOu9r2  
九. 简化 |xQG  
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。 :Gqyj_|<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9=@j]g|  
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: [Ua4{3#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]Gow  
  +-*/&|^等 ESiNW&u2  
2. 返回引用。 |;'V":yDs  
  =,各种复合赋值等 YNc%[S[u^1  
3. 返回固定类型。 ?|TVz!3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ur={+0 y  
4. 原样返回。 XV1#/@H;  
  operator, y;Q_8|,F  
5. 返回解引用的类型。 /:>qhRFJA:  
  operator*(单目) uzG<(Q pu  
6. 返回地址。 GV6!`@<  
  operator&(单目) l*uNi47|  
7. 下表访问返回类型。 suj? e6  
  operator[] GBtBmV/`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '@2pOq  
  operator<<和operator>> NSHWs%Zc  
NLw#b?%  
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。 'P32G?1C&p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $5r[YdnY<  
T nAd!  
template < typename Left > d]VL( &  
struct value_return \hQ[5>  
  { cZ \#074u/  
template < typename T > dMw7Lp&  
  struct result_1 ` B) ~  
  { XD{U5.z>y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sn_]7d+ Q  
} ; 5X\3y4  
,Bp\ i  
template < typename T1, typename T2 > gC;y>YGP  
  struct result_2 ,d)!&y  
  { vrm[sP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K+dkImkh  
} ; AR`X2m '  
} ; Xw`vf7z*  
@cAv8i K  
);}k@w fw)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mj[PKEdkB  
1d7oR`qr  
下面我们来剥离functor中的operator() + htTrHjt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c 6}d{B[  
gQ.yNe  
return l(t) op r(t) CY)/1 # J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) If\u^c  
return op l(t) yJWgz`/L  
return op l(t1, t2) mC n,I  
return l(t) op hdW",Bf'  
return l(t1, t2) op }+#-\a2  
return l(t)[r(t)] qg:R+`z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z!)_'A  
SW UHHl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: wg^#S  
单目: return f(l(t), r(t)); &fdH HN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m;WUp{'  
双目: return f(l(t)); j;<Yje&Wz  
return f(l(t1, t2)); -2o4v#d  
下面就是f的实现,以operator/为例 VxLq,$B76  
(WR&Vt4Rh  
struct meta_divide ;i^p6b j  
  { T.<er iv  
template < typename T1, typename T2 > 49nZWv48"_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gZ%B9i:  
  { ~KD x  
  return t1 / t2; _2q4Aaza  
} *;Dd:D9  
} ; 1s-k=3)  
x6* {@J&5*  
这个工作可以让宏来做: kCL)F\v"iT  
T_\HU*\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N)lzX X  
template < typename T1, typename T2 > \ l2+qP{_4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9b@L^]Kg  
以后可以直接用 gTY\B.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) as)2ny!u  
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 {0q;:7Bt  
(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。。。)  8;4vr@EV  
Pqo _ +fL+  
S+R<wv ,6  
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 vpFN{UfD  
j,80EhZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hc5M)0d  
class unary_op : public Rettype &}nU#)IX  
  { }5RfY| ;  
    Left l; i^ G/)bq  
public : |0U"#xkf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $B7<1{<=W  
5UVQ48aT  
template < typename T > #57nm]?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oylY1~~}0K  
      { ^uW](2  
      return FuncType::execute(l(t)); [Oxmg?W  
    } yX,2`&c  
l\- 1W2  
    template < typename T1, typename T2 > 3uwu}aw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z_QSVH68A  
      { 9hHQWv7TgK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !.zUY6  
    } Nb>|9nu O  
} ; T[N:X0  
+hpXMO%?  
lJ3/^Htn  
同样还可以申明一个binary_op 6i( V+  
}pbyC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {q~Bss{z  
class binary_op : public Rettype )UI$ s"  
  { xgrk>Fb|R  
    Left l; FAjO-T4(  
Right r; ZD6rD (l9  
public : _b<Fz`V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $JypVA(CX  
Nv,[E+a2  
template < typename T > $lOx 6rL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f-y4V}  
      { -OB72!sKU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tV9W4`Z2q  
    } u6'vzLmM  
@CP"AYB #  
    template < typename T1, typename T2 > jC*(ZF1B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q]0a8[]3  
      { (ivV[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 2&JYx  
    } V5i_\A  
} ; D7X-|`kH  
#StD]d  
X"(!\{ySI;  
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 I--WS[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `4.Wdi-Si  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s24-X1d(9  
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。 GI WgfE?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W:aAe%S  
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。。。 yc+#LZ~(a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VBF3N5 ;W  
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) K?BWl:^x  
下面是修改过的unary_op {0lY\#qcE  
:bE ^b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P|v;'9  
class unary_op  $hPAp}  
  { qDM/ 6xO  
Left l; Wcz{": [  
  oIt.Pc~;'#  
public : Ig'Y]%Z0  
K)]7e?:Wu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S6 $S%$  
y+(<Is0w  
template < typename T > r[eZV"  
  struct result_1 k*-_CO-h  
  { D=mU!rjr1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1T%Y:0  
} ; fNFdZ[qOd  
,yWTk ql  
template < typename T1, typename T2 > ?6p6OB  
  struct result_2 ldM [8  
  { Oe'Nn250  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c#OZ=`  
} ; S&6}9r  
)*G3q/l1u6  
template < typename T1, typename T2 > M`FsKK`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5w gtc~  
  { Q#}} 1}Ja  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Umm_FEU#]  
} %bt2^  
MKJ9PcVi  
template < typename T > pCb@4n b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (gNI6;P;}  
  { %\}|&z6  
  return OpClass::execute(lt(t)); DHbLS3-  
}  s+[_5n~  
k)[}3oq  
} ; TIW6v4  
!Wvzum@5D  
=gGK243  
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]ft]z,-B  
好啦,现在才真正完美了。 L:`|lc=^  
现在在picker里面就可以这么添加了: U# -&%|b$  
~1S7\e7{  
template < typename Right > A~ '2ki5$g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `kwyF27v]  
  { *na7/ysT<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mppBc-#EYr  
} Ufv{6"sH  
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。 ";`ddN3  
Q~,E K  
^Xt9AM]e  
!.+iA=K{  
$P^=QN5 Bb  
十. bind MCurKT<pQ  
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。 Ki^m&P   
先来分析一下一段例子 T)3#U8sT  
MQQiQ 2  
$B~a*zZ7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CUnZ}@?d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ' hO+b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z Rz#0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8!3+Obj  
我们来写个简单的。 c500:OSB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: To]WCFp6@  
对于函数对象类的版本: j6/ 3p|E  
{AO3o<-h  
template < typename Func > |QAmN> 7U  
struct functor_trait 8<^[xe  
  { ;)83tx /  
typedef typename Func::result_type result_type; 3Nr8H.u&q  
} ; *gMuo6  
对于无参数函数的版本: Y;e@ `.(  
56>Zqtp*  
template < typename Ret > GE Xz)4[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sG}}a}U1  
  { 2a5yJeaIv*  
typedef Ret result_type; G2;Uv/vR  
} ; *B#OLx  
对于单参数函数的版本: E"#<I*b  
=WyAOgy}  
template < typename Ret, typename V1 > (-B0fqh=G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cC"7Vt9b  
  { 'V4.umj1~  
typedef Ret result_type; VEpIAC4  
} ; 5G(y  
对于双参数函数的版本: MG8-1M  
^[&*B#(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6du"^g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #@2`^1  
  { }=?r`J+Ev;  
typedef Ret result_type; AW+4Vm_!l  
} ; Cla Yy58v  
等等。。。 twf;{lZ(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @*is]d+Ya  
8Ral%I:gr  
template < typename Func > ;f?OT7>kN  
struct func_return M[<O]p6  
  { t^8#~o!%  
template < typename T > RZOk.~[v  
  struct result_1 J-Sf9^G  
  { tI.(+-q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g|)e3q{M  
} ; (niZN_qv  
9^igzRn0  
template < typename T1, typename T2 > nqgfAQsE)  
  struct result_2 u+(e,t  
  { 3i >$g3G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ],H%u2GE_  
} ; J#Bz )WmR  
} ; $N,9 e  
+ZizT.$&  
d`({z]W;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fkRb;aIl  
<u4GIi <sm  
template < typename Func, typename aPicker > &bBp`h  
class binder_1 h=`rZC  
  { -d_FB?X  
Func fn; j|lg&kN  
aPicker pk; eC[g"Ef  
public : *$`r)pV%AK  
168U-<  
template < typename T > F b`V.  
  struct result_1 oJ6 d:  
  { u:g(x+u4:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Hg n2o.;5  
} ; "q#(}1Zd  
Bfi9%:eG  
template < typename T1, typename T2 > N#T MU  
  struct result_2 ~+CNED0z+  
  { `+"QhQ4 w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KO{}+~,.6  
} ; Kz$Ijj  
+Tq _n@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ip1jY!   
bpUN8BI[T  
template < typename T > '\_ic=&u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,wRrx&  
  { 7yQ r  
  return fn(pk(t)); Hsp|<;Yg  
} Sn0?_vH4  
template < typename T1, typename T2 > >z[d ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {W `/KU?u  
  { X 8[T*L.  
  return fn(pk(t1, t2)); R L)'m  
} ) }?dYk  
} ; !my5-f>{(  
9]AKNQq m  
?#FA a,  
一目了然不是么? ^e&,<+qY  
最后实现bind s-8>AW ep  
>vP^l {SD  
jj.]R+.G  
template < typename Func, typename aPicker > ceZt%3=5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3`, m=1[)  
  { 'JkK0a2D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ch7eUTq A@  
} AiO,zjM=  
i"_f46r P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~_S`zzcZy4  
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。 [FC%_R&&  
\[,7#  
十一. phoenix )'fIrBT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4~o\Os+8  
YVs{\1|'  
for_each(v.begin(), v.end(),  1XHGW=n  
( 9oGsrC lH  
do_ sM?DNE^BvW  
[ Y61E|:fV!  
  cout << _1 <<   " , " F." L{g  
] $&a`zffG  
.while_( -- _1), D_, 2z  
cout << var( " \n " ) #m8Oy|Y9`  
) 0K#dWc}"a  
); iqOd]H]v  
/iukiWeW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F,lQj7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lzw r]J%|?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }F1^gN&QF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zA+ ^4/M  
?cpID8Z  
!).D  
template < typename Cond, typename Actor > 9$)4C|  
class do_while Kt`0vwkjvI  
  { E~N}m7kTl/  
Cond cd; ^8fO3<Jg  
Actor act; T.K$a\/{,  
public : ,u\M7,a^  
template < typename T > @Z|cUHo  
  struct result_1 kB  :")$  
  { fE^rTUtn  
  typedef int result_type; ){wE)NN  
} ; /8GVu7  
$cK9E:v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  gZvl D  
S B'.   
template < typename T > 2QBq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j~L{=ojz%  
  { 43P?f+IYrk  
  do YSZz4?9\  
    { xpSMbX{e  
  act(t); 8ALYih7"W  
  } *_^AK=i  
  while (cd(t)); =o5hD,>e  
  return   0 ; o#6j+fo!n  
} UY|nB hL  
} ; dc:|)bK M  
8{h:z 9]J  
]54V9l:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -4V1s;QUZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _A%z^&k(i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %q:V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |yqx ]  
下面就是产生这个functor的类: O(!wDnhc  
Os[^ch  
;=_KLG <  
template < typename Actor > IJ=~hBI  
class do_while_actor JEBx|U$'Y  
  { VT-&"Jn  
Actor act; KDCq::P<  
public : ybB/sShGM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w#-rl@JQ4  
NShA-G N5  
template < typename Cond > %,)[%>#{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T>L6 X:d  
} ; !O$EVl  
p-zLi!  
$XaZqzeVI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fxyPh  
最后,是那个do_ lN^L#m*@  
;O.U-s  
``zg |h  
class do_while_invoker Gn&)*qCO  
  { <0Q`:'\.>  
public : \|wV Ii  
template < typename Actor >  \ 1|T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &@{ Ba~S  
  { =f{r+'[;^  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~KrzJp=5F  
} 6rPe\'n=B  
} do_; /FB'  
x{IOn;>R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /G</ [N5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 whRc YnJ  
最后来说说怎么处理break和continue |\elM[G"g  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 wUl}x)xo  
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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