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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xH!{;i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6|+I~zJ88  
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, 4zX@TI>j  
zL$$G,  
z)I.^  
`O ?61YUQH  
  class filler !%>p;H%0  
  { PB*m D7"  
public : /co^swz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CKeT%3  
} ; '+LC.lM  
tYK 5?d  
JK34pm[s  
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: 7KXc9:p+  
>xb}AY;  
>/k[6r5  
c,-3+b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oMk6ZzZ,>  
cL}} ^  
8%q:lI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s ki'I  
sr1`/  
")T;3/c  
LK5, GWF;  
二. 战前分析 h BD .IB  
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。 ]E$h7I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b7 %Z~  
{3cT\u  
.6z8fjttOC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tJ`tXO  
  /* --------------------------------------------- */ w6(E$:#d  
vector < int *> vp( 10 ); C)66 ^l!x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PLlad\  
/* --------------------------------------------- */ Y3^UJe7E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p(o"K@I  
/* --------------------------------------------- */ #InuN8sI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _3v6c  
  /* --------------------------------------------- */ }xXUCU<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |#G.2hMFr  
/* --------------------------------------------- */  _dCdyf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >qkZn7C   
,Axk\7-  
YQGVQ[P  
OOJg%y*H  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?T]3I.3 2^  
1._1, _2是什么? ?Co)7}N  
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。 1P i_V  
2._1 = 1是在做什么? [xW;5j<87  
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。 yh~*Kt]9Ya  
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。 3 VNYDY`>  
G+&ug`0]5  
r$<-2lW  
三. 动工 Q{FK_Mv<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :98<dQIG  
W !TnS/O_1  
9n\:grW  
=Ts2a"n  
template < typename T > 8[@aX;I  
class assignment mAO$gHQ  
  { 5DB4vh  
T value; ,=!_7'm  
public : >G `Uc&=  
assignment( const T & v) : value(v) {} }t5-%&gBY0  
template < typename T2 > ?}p~8{ '  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .yK~FzLs  
} ; v;_m1UpuW  
`wIMu$i  
W%Jw\ z=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]34fG3D|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kF{'?R5 w  
I_ O8 9Sgn  
^\o3V<  
{"f4oK{w  
  class holder ppL*#/jYt  
  { r2dU>U*:4  
public : %a\!|/;6  
template < typename T > k2]fUP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const va6e]p*Oy  
  { YO&=f d*  
  return assignment < T > (t); i3 ?cL4  
} _"nzo4e0  
} ; 3(?V!y{@  
S)`%clN}J  
B8J_^kd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7T7 A\  
l=+hs  
  static holder _1; ,v<GSiO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7nsn8WN[  
ldFK3+V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NA@<v{z  
而不用手动写一个函数对象。 pf&H !-M  
w~+C.4=7  
mV~aZM0'  
}J_"/bB  
四. 问题分析 R -#40  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .5?e)o)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R*S9[fqC[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |j2b=0Rpk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'BUix!k0<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (%N=7?  
`LroH>_  
五. 问题1:一致性 /sU~cn^D5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| R_JB`HFy=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VK)vb.:  
R%%Uw %`  
struct holder <vb%i0+b.^  
  { &7-ENg9 [  
  // <I 5F@pe'  
  template < typename T > w; rQ\gj  
T &   operator ()( const T & r) const &|]GTN`E  
  { 8D]&wBR:  
  return (T & )r; 9-B/n0  
} `#g62wb,HY  
} ; ~-J!WC==U  
>_3P6-L>  
这样的话assignment也必须相应改动: FGRdA^`  
P]A~:Lj  
template < typename Left, typename Right > %2q0lFdcM  
class assignment 5u5-:#sLy  
  { '}$]V>/  
Left l; Qq7%{`< }  
Right r; ]?un'$%e  
public :  U))2?#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #B$r|rqamq  
template < typename T2 > s!g06F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 59R%g .2Y  
} ; >Tf <8r,  
Hoj'zY  
同时,holder的operator=也需要改动: +hZ{/  
ByU&fx2Z  
template < typename T > XJSI/jpa@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &m PR[{  
  { H6.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L\cb Y6b  
} !_P-?u  
\Bvy~UeE)>  
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。 /z)H7s+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ##QKXSD  
.EfGL _  
return l(rhs) = r; <V b SEi  
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。 S%Bm4jY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l_lK,=cLj+  
px=k&|l  
template < typename Tp > j9sLR  
class constant_t ~@ H9h<T  
  { 8 *Y(wqH  
  const Tp t; HKXtS>7d  
public : 0Yo(pW,k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hY(q@_s  
template < typename T > #qcF2&a%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c,,(s{1  
  { }i F|NIV  
  return t; oC  }  
} i6-&$<  
} ; vEZd;40y  
XS_Ib\-50  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }C'h<%[P  
下面就可以修改holder的operator=了 9Od|R"aS|  
qmF+@R&^i  
template < typename T > 3?x}48  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9O{b8=\}  
  { V9\y*6#Y,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); df R?O#JPU  
} %;ZDw@_<  
gyT3[*eh  
同时也要修改assignment的operator() Ir?ehA  
.a_xQ]eQ  
template < typename T2 > IKFNu9*"h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lxh}N,  
现在代码看起来就很一致了。 D>6vI  
*7`amF-  
六. 问题2:链式操作 @|;XDO`k;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yyv<MSU8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 '{F Od_uk%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~&7 *<`7{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 PBY;S G ~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0ZJN<AzbA  
V }wh  
template < typename T > =rzhaU'A'  
struct result_1 >U#j\2!Sg  
  { VD0U]~CWR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,9"A"p*R  
} ; sOBuJx${m  
JfVGs;_,  
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: F !MxC  
JPmZ%]wA  
template < typename T > " o>` Y  
struct   ref y"nL9r.,:  
  { Uv|^k8(  
typedef T & reference; E>L_$J-A-  
} ; pcO{%]?p  
template < typename T > MngfXm  
struct   ref < T &> r.10b]b  
  { 3F\UEpQ  
typedef T & reference; w@$_2t  
} ; x)prI6YMv\  
wrEYbb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2`cVi"U  
g 6!#n  
template < typename T >  rT!9{uK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const an` GY&  
  { |7:{vA5  
  return l(t) = r(t); _Z3_I_lW  
} V?C_PMa  
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。 W}.p,d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F94Qb}  
:qxd s>Xm  
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 'k!V!wcD^y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tOVYA\ ]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QMBV"E_aY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &4V"FHy2  
最后的布局是: V~ [I /Vi  
                Add 1Jn:huV2  
              /   \ TM$Ek^fQ.  
            Divide   5 S X6P>:`  
            /   \ b1t7/q  
          _1     3 Z<~^(W7h  
似乎一切都解决了?不。 Nbm=;FHB`  
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。 c[E>2P2-_  
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。 MnT+p[.  
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: jY8u1z  
QAK.Qk?Qu  
template < typename Right > RWK##VHK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Dwi[aC+k  
Right & rt) const *EzAo  
  { liG3   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '<KzWxuC  
} $jKeJn8,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -Drm4sTpDb  
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。 aFrVP  
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。 xrky5[XoD  
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。 2z=GKV  
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。 ,O}2LaK.O  
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? YcJ2Arml  
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: js8GK  
0CS80 pC  
template < class Action > ^jMo?Zwy  
class picker : public Action +gsk}>"  
  { 7LdNE|IP  
public : S&m5]h!D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y$7@~NH,d  
  // all the operator overloaded rXR}]|;>  
} ; L7&|  
j])nkm7_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 iWNTI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )QiHe}  
C},$(2>0+  
template < typename Right > `L<)9*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gZ1|b  
  { bU i@4S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3kBpH7h4  
} & 5u[q  
e{x|d?)8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3((53@s98  
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。 Y)X58_En  
)iG+pP@.@  
template < typename T >   struct picker_maker K\GIh8L  
  { ^. i;,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M B,P#7|  
} ; ,.+"10=N.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D3emO'`gQ  
  { vDAv/l9  
typedef picker < T > result; W<uL{k.Kpd  
} ; 6}6ky9  
4)3!n*I  
下面总的结构就有了: y[!4M+jj  
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。 +/Lf4??JV  
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。 fKY1=3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :4D#hOI  
至此链式操作完美实现。 7l})`> k  
x{|n>3l`b9  
uPpRzp  
七. 问题3 UVD::  
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。 D|D1`CIM  
S hM}w/4  
template < typename T1, typename T2 > [+st?;"GF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IBzHXa>75  
  { ptmPO4f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ueyt}44.e2  
} IK6XJsz$J  
4l?98  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: p3eJFg$  
ZN ?P4#Z S  
template < typename T1, typename T2 > uGQCW\!"4  
struct result_2 ]&ptld;  
  { N2_=^s7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VM3H&$d(h  
} ; NOa.K)^k  
NB&u^8b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? | We @p  
这个差事就留给了holder自己。 'g a1SbA]  
    1*x4T%RF$  
+Hb6j02#  
template < int Order > m(3bO[u1  
class holder;  1Nk}W!v  
template <> vN7ihe[C  
class holder < 1 > {fMrx1  
  { 2/B Flb  
public : z~oGd,  
template < typename T > _+8$=k2nM  
  struct result_1 6iFd[<.*j  
  { b['TRYc=:  
  typedef T & result; ):+H`Hcm  
} ; {Pg7IYjH  
template < typename T1, typename T2 > V]PTAhc  
  struct result_2 $XI5fa4Tt  
  { pKMf#)qm  
  typedef T1 & result; "7 )F";_(^  
} ; ryx<^q  
template < typename T > d~| qx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _V{WXsOx(  
  { =dX*:An  
  return (T & )r; /:e|B;P`k  
} .#h ]_%  
template < typename T1, typename T2 > 2+GF:[$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,[bcyf  
  { wrn[q{dX  
  return (T1 & )r1; ?k_=?m  
} fINM$ 6  
} ; cx2s|@u0  
~9oS~fP?I  
template <> =QyO$:t  
class holder < 2 > #OWwg`AWv  
  { ~ilbW|s?=k  
public : (p14{  
template < typename T > N"t, 6tH  
  struct result_1 aXC`yQ?  
  { )hQNIt3o_  
  typedef T & result; i%*x7zjY{  
} ; /,0t,"&Aqa  
template < typename T1, typename T2 > e`$v\7K  
  struct result_2 3<+l.Wly  
  { l}(~q!r  
  typedef T2 & result; V6$v@Zq  
} ; .<42-IEc  
template < typename T > p]+W1v}V!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z7PPwTBa  
  { <tF]>(|M  
  return (T & )r; T"d]QYJS  
} il-&d]AP  
template < typename T1, typename T2 > 5Ll[vBW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %k$C   
  { dIO\ lL   
  return (T2 & )r2; }UGPEf\  
} J*U(f{Q(  
} ;  74Q?%X  
:{66WSa@Dd  
o3WkbMJWM  
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> >。 Z^fF^3x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~hvhT}lE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :za!!^  
aYj3a;EmU  
return l(i, j) = r(i, j); //+UQgl6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (`!| Uf$  
+&?VA!}.  
  return ( int & )i; sa#"@j)  
  return ( int & )j; NOS5bm&-  
最后执行i = j; @ ~sp:l  
可见,参数被正确的选择了。 6PMu;#  
y ph  
p[o2F5 T2  
p[uwG31IL`  
E?XA/z !  
八. 中期总结 >leOyBEAR  
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: r>)\"U#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >Le mTr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Oy|9po  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e8lF$[i  
Q49|,ou[H  
[#Yyw8V#<  
v l*RRoJ  
S,8zh/1y  
,Xh4(Gn#b  
九. 简化 d=5D 9' +  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Zh(f2urKV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K0E ;4r  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ./g0T{&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kv5Qxj}  
  +-*/&|^等 S$H4xkKs  
2. 返回引用。 &1[5b8H;+  
  =,各种复合赋值等 cn\_;TYiJ  
3. 返回固定类型。 %eah=e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lT:<ZQyjT  
4. 原样返回。 rzTyHK[  
  operator, 3?geJlD4  
5. 返回解引用的类型。 AjlG_F  
  operator*(单目) WWe.1A,  
6. 返回地址。 'Aqmf+Mm  
  operator&(单目) ~clWG-i  
7. 下表访问返回类型。 =[k9{cVW  
  operator[] #YNb&K n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I0ie3ESdN  
  operator<<和operator>> cu"%>>,,  
m:41zoV  
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。 PLY7qM w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3|?fGT;P  
*m"mt  
template < typename Left > 4YCGh  
struct value_return ?eO|s5r  
  { 8r|LFuI  
template < typename T > 1Jd:%+T  
  struct result_1 08` @u4  
  { @E)XT\;3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^$L/Mv+  
} ; W[?B@sdSZ  
)5t_tPv  
template < typename T1, typename T2 > Qpc{7#bp  
  struct result_2 xl9l>k6,  
  { MJC Yi<D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }"8_$VDcz  
} ; +\ySx^vi  
} ; bCrB'&^t  
2<O8=I _  
f6"j-IW[z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait us cR/d  
ES~]rPVS  
下面我们来剥离functor中的operator() }n=NHHtJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bk?\=4B:E  
y,x~S\>+  
return l(t) op r(t) Gt%kok  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3edAI&a5  
return op l(t) QCo^#-   
return op l(t1, t2) gvJJ.IX]+  
return l(t) op 6:!fyia  
return l(t1, t2) op ZJpI]^9|  
return l(t)[r(t)] F,zJdJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |<V{$),k  
9mnON~j5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |l|]Tw  
单目: return f(l(t), r(t)); w-"&;klV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eXd(R>Mx  
双目: return f(l(t)); FX^E |  
return f(l(t1, t2)); xr/ k.Fz  
下面就是f的实现,以operator/为例 TGNeEYr  
L$xRn/\  
struct meta_divide P2p^jm   
  { } :mI6zsNj  
template < typename T1, typename T2 > %FU[ j^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?MYD}`Cv  
  { h$&XQq0T  
  return t1 / t2; }rE|\p>  
} GEA;9TU|V  
} ; o7+/v70D  
_~kcr5  
这个工作可以让宏来做: i/~J0qQ  
P Cf|^X#B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A-io-P7qyj  
template < typename T1, typename T2 > \ NIfc/%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #dft-23  
以后可以直接用 JK(&E{80  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $VA4% 9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K)?^b|D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~c^-DAgB  
%awS*  
"v1(f|a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]G B},  
yjq )}y,tF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D'h2 DP!  
class unary_op : public Rettype 6{ Nbe=  
  { [1C#[Vla  
    Left l; f#~Re:7.c  
public : &J b.OCf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?5Fj]Bk]  
["}A#cO652  
template < typename T > Cf7\>U->  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x\rZoF.NQ  
      { [f0HUbPX  
      return FuncType::execute(l(t)); }'W^Ki$  
    } |DW'RopM  
]SL&x:/-  
    template < typename T1, typename T2 > 76b7-Nj"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Tq$E[  
      { )9r%% #  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1Q5<6*QL"  
    } I[UA' ~f  
} ; X$9QW3.M  
|^Es6 .~  
.;b> T  
同样还可以申明一个binary_op w8 $Qh%J'<  
6iG<"{/U5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lt4jnV2"a  
class binary_op : public Rettype X6,9D[Nw  
  { ^wa9zs2s;/  
    Left l; <k](s  
Right r; 0EOX@;}  
public : s%oAsQ_y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j6vZ{Fx;w  
$:[BB ,$  
template < typename T > 0*?XQV@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yV/ J(  
      { s8[9YfuW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4C%>/*%8>  
    } ^-u HdafP  
w<Cmzkf  
    template < typename T1, typename T2 > rcx;3Vne  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S I7B6c  
      { P|4E1O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]$*{<  
    } 1H =wl =K  
} ; +^? -}v  
2g6_qsqi  
//lZmyP?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Iv72;ZCh?6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 41o!2(e$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,6O9#1A&i  
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。 @/~k8M/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e6HlOGPVQH  
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。。。 1fW4=pF-K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Rr4CcM  
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) /]zib@i  
下面是修改过的unary_op 4~A#^5J  
O'-Zn]@.]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9+I/y,aC  
class unary_op Nf'dT;s.N  
  { (D m"e`  
Left l; ^70.g?(f[  
  4Qel;  
public : &ORv bnd6  
z<6P3x|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }c4E 2c  
+?Jk@lE<  
template < typename T > gAA %x 7  
  struct result_1 ;"Y;l=9_  
  { hlFU"u_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R}wwC[{  
} ; d Zz^9:C+  
p@8krOo`  
template < typename T1, typename T2 > qM>OE8c#/  
  struct result_2 {Okik}Oh  
  { o+-Ge J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >|/ ? Up  
} ; on;sq8;  
fsJTwSI["  
template < typename T1, typename T2 > #)mkD4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [gkRXP[DGs  
  { x_y>j)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I^O:5x> [l  
} "1!.^<V*  
Da8$Is;n  
template < typename T > @@/'b '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J )8pqa   
  { $qtU  
  return OpClass::execute(lt(t)); /-{O\7-D  
} N(-%"#M$  
'RV\}gqZ  
} ; _`@Xy!Ye  
+z(,A  
m0A@jWgd  
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 B#GZmv1  
好啦,现在才真正完美了。 YY:iPaGO  
现在在picker里面就可以这么添加了: wAYzR$i  
]u4>;sa  
template < typename Right > a&s"# j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QE#-A@c  
  { ( X 'FQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B`Or#G3ph  
} 1s} ``1>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =!S@tuY  
fteyG$-s  
i[ Gw 7'f  
!v5sWVVR  
86[RH!e  
十. bind O5TK&j  
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。 1x\W52 1  
先来分析一下一段例子 &Qq/Xi,bZ  
VJl &Bq+  
?mYV\kDt\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U)`3[fo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cB|Cy{%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jl}!CE@-  
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。 |,a%z-l  
我们来写个简单的。 LTYu xZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ilIV}8  
对于函数对象类的版本: !QQ<Ai!E  
g~Nij~/  
template < typename Func > 1FD7~S|  
struct functor_trait ^C:{z)"h  
  { 5gc:Y`7t  
typedef typename Func::result_type result_type; ^;)SFmjg%  
} ; ]m/@wW9  
对于无参数函数的版本: "lU]tIpCu  
c;b[u:>~-  
template < typename Ret > hHfe6P |  
struct functor_trait < Ret ( * )() > } `>J6y9  
  { ,WO%L~db  
typedef Ret result_type; t7*G91Hoq&  
} ; mq{$9@3  
对于单参数函数的版本: )WP]{ W)r  
*%Nns',  
template < typename Ret, typename V1 > <nOuyGIZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r?"}@MRW  
  { 1&8j3"  
typedef Ret result_type; GFQG(7G9  
} ; ~51kiQW  
对于双参数函数的版本: _cxm}*}\#  
%;=IMMK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Imh2~rw;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PUQ_w  
  { =#.8$oa^  
typedef Ret result_type; %)<oX9E  
} ; OUlxeo/  
等等。。。 I*+LJy;j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P;L)1 g  
uHUvntr  
template < typename Func > fw:7Q7 qo  
struct func_return 2rR@2Vsw2  
  { B7Ki @)  
template < typename T > ]|C_`,ux  
  struct result_1 1*!c X  
  { 0,1L e$)6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @wYQLZ  
} ; P EX26==  
_q$0lqq~u  
template < typename T1, typename T2 > ONr?.MJ6j  
  struct result_2 :>tF_6  
  { S|{Yvyp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {UX"Epd);n  
} ; 5bF9I H  
} ; AMh37Xo  
G_2gKkIK-  
DGa#d_I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~J:$gu~`  
L;.VEz!  
template < typename Func, typename aPicker > -A~;MGY  
class binder_1 Z%Tq1O  
  { a!c/5)v(  
Func fn; d{iu+=NXz  
aPicker pk; 7~!I2DV_  
public : ==-7F3QP  
=1{H Sf  
template < typename T > 7X9+Qj;  
  struct result_1 $I)Tk`=  
  { V!pq,!C$v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sW]yuu!/  
} ; vF.?] u  
Vr&el  
template < typename T1, typename T2 > RR[)UQ  
  struct result_2 vpeq:h  
  { vKU]80T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dp"<KcP_  
} ; ]97Xu_  
.iOw0z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LKK{j,g7  
9_J!s  
template < typename T > oTq%wi6 _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L<f-Ed9|  
  { tl{]gz  
  return fn(pk(t)); ql!5m\  
} _%A/ )  
template < typename T1, typename T2 > '\ph`Run  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8_^'(]  
  {  uD.  
  return fn(pk(t1, t2)); >Jm-2W5J  
} iN:G/ss4O  
} ; s0C?Bb}?  
`7u\   
bjM-Hd/K  
一目了然不是么? K?h[.`}  
最后实现bind (,- 5(fW  
g2[K<  
*fxep08B  
template < typename Func, typename aPicker > F`YFo)W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X0^zw^2W  
  { S2koXg(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p&k 0Rx0Q3  
} 6obQ9L c  
7j@^+rkr3f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G*)s%2c>h  
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。 zrLhQ3V#>  
YYTO,4  
十一. phoenix &GXtdO>;Zv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XoDJzrL#  
L/qZ ;{  
for_each(v.begin(), v.end(), tpv?`(DDU  
( oS[W*\7'!  
do_ 2LCc  
[ Nb gp_:{  
  cout << _1 <<   " , " $s e !8s"  
] Y;fuh[#  
.while_( -- _1), b*lKT]D,  
cout << var( " \n " ) S9OxI$6Y  
) hVlyEsLg  
); &E.OyqGZV  
!d:tIu{)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: U3mXm?f  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0^J*+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )vO_sIbnW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +V2C}NQ5R  
rDpe_varA  
@Djs[Cs<*  
template < typename Cond, typename Actor > vg+r?4Q3  
class do_while X tJswxw`K  
  { ^OHZ767v  
Cond cd; zXj>K3M  
Actor act; dj?G.-  
public : V8-4>H}Cb/  
template < typename T > YH6snC$u  
  struct result_1 H"2U)HJl  
  { G i$  
  typedef int result_type; +ckMT3  
} ; a^@+%?X  
r`?&m3IOP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b0y-H/d/}  
G!AICcP^  
template < typename T >  =Ov9Kf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0v;ve  
  { ;])I>BT[  
  do dz8-):  
    { Bfbl#ZkyL  
  act(t); x*:n4FZ7b  
  } G"}qV%"6"  
  while (cd(t)); )$MS 0[?  
  return   0 ; Jm?l59bv v  
} i:g{{Uuv  
} ; OlIT|bzkb  
AdDQWJ^r  
t$aVe"uM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6!*K/2:O  
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。 OMl8 a B9  
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。 0 9tikj1  
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。 |d5ggf .w  
下面就是产生这个functor的类: Q%rVo4M#2  
#1MKEfv(~  
55LgBD  
template < typename Actor > P~&O4['<  
class do_while_actor TLy ;4R2Nn  
  { &q.)2o#Q.  
Actor act; O ,l\e 3;  
public : &u&2D$K,tp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^GN5vT+:'  
`hzd|GmX  
template < typename Cond > 2K Pqu:lv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'zE: fLo  
} ; F/)f,sZF  
ki#y&{v9Be  
K/DH / r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XnD0eua#  
最后,是那个do_ 5Qb;2!  
Pv#KmSA9  
6s'[{Ov  
class do_while_invoker VZ;@S3TS  
  { O)l%OOv   
public : %j%%Rn  
template < typename Actor > 6{L F-`S%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d"Bo8`_  
  { DQcWq'yY^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0(\p<qq  
} .hxin [Y  
} do_; q{/*n]K  
S=4R5igrC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V_jiOT!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +5#x6[  
最后来说说怎么处理break和continue !TGr.R  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 P?xA$_+  
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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