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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S&a 44i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oyUf/ Sl  
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, t((0]j^  
0P|WoC X  
X/Ae-1!  
:G!Kaa,r  
  class filler lHx$F ?  
  { ]!/1qF  
public : (qaY,>je]D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wm}i+ApK  
} ; +2vcUy  
H*Yy o ?  
<_D+'[  
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: j,~h:MT  
%l>^q`p  
^P[-HA|  
p%}oo#%J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UW\.!TV  
'p<(6*,"  
yPL@uCzA@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $zJ.4NA  
[u<1DR  
? xy~N?N  
Q@2Smtu~c  
二. 战前分析 )0NA*<Q+.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 us/x.qPy2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 XRZmg "  
c[4Z_5B  
MQhL>oQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @6\8&(|  
  /* --------------------------------------------- */ -Z  @cj  
vector < int *> vp( 10 ); ]g:VvTJ;?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lO:[^l?F  
/* --------------------------------------------- */ /Qbt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n84*[d}t  
/* --------------------------------------------- */ F77~156  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <h(tW  
  /* --------------------------------------------- */ (|S e+Y#e,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d8av`m  
/* --------------------------------------------- */ z7NaW e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f7mI\$CN  
N O'-HKHj  
[~x Q l  
,<%],-Lt[  
看了之后,我们可以思考一些问题: O<fbO7.-  
1._1, _2是什么? 9'}m797I'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q$K^E  
2._1 = 1是在做什么? 4PNl3N3,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。 xK /NzVt  
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。 "S1+mSW>  
18F7;d N8  
lrK5q  
三. 动工 |Kb-oM&^#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~/QzL.S;p  
pm^[ve  
NKO5c?ds  
u"nyx0<  
template < typename T > p=T]%k*^h#  
class assignment !tN]OQ)'  
  { |XPT2eQ{  
T value; o[_ {\  
public : ?!b}Ir<1j  
assignment( const T & v) : value(v) {} UL(#B TK  
template < typename T2 > [5>0om5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e)O6k7U$  
} ; ^ygN/a>rr  
hV_0f_Og  
9^XT,2Wwf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,myl9s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EFhe``  
p,U.5bX  
H~fZA)W 4Y  
$kg!XT{ V  
  class holder #k*e>d$  
  { &vo]l~.  
public : ;4%^4<+3  
template < typename T > Sa6}xe."M,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jrG@ +" }  
  { 2UA h^i-^  
  return assignment < T > (t); flnoK%wi  
} n hS=t8H  
} ; |K7JU^"OQ  
<Xv]Ih?@f`  
hK?uGt d?  
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:  ^~?VD  
v:eVK!O  
  static holder _1; B]#0]-ua  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hK3?m.> "g  
\ c9EE-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [T.kwQf4$  
而不用手动写一个函数对象。 D>PB|rS@  
xrS;06$  
^I@43Jy/  
[{L4~(uU8  
四. 问题分析 %3|0_  
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。 !Hxx6/  
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。 P'R!" #  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7C F-?M!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :voQ#f=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :k#Y|(  
}qRYXjS  
五. 问题1:一致性 uv eTx  
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?| YOy/'Le^:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vaW, O/F  
N.l+9L0b  
struct holder 7&qunK'  
  { >XM-xK-=  
  // }PUQvIGZZ&  
  template < typename T > m6bAvy]3<t  
T &   operator ()( const T & r) const "oz qfh  
  { ^g"G1,[%w  
  return (T & )r; A7C+-N  
} `a*[@a#  
} ; $b QD{ {  
S)T~vK(n  
这样的话assignment也必须相应改动: iG!tRNQ{y  
Dqs{ n?@n  
template < typename Left, typename Right > c R*D)'/tl  
class assignment ~K5eO-  
  { X3 P~z8_  
Left l; 4 bw8^  
Right r; !"Jne'f  
public : Ivmiz{Oii  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lQ {k  
template < typename T2 > .i) H1sD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <j+DY@*  
} ; bx#GOK-  
/PafIq  
同时,holder的operator=也需要改动: ZBUEg7c  
x* ?-KS|  
template < typename T > Rt}H.D #  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zW+X5yK  
  { d,tGW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %wzDBsX  
} _ fJ 5z  
_0 Qp[l-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2v\,sHw+-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wM9HZraB<  
@GNNi?EY  
return l(rhs) = r; i7 _Nv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1RgtZp%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |3<tDq@+  
W< _9*{|E;  
template < typename Tp > W$>srdG0$  
class constant_t 5|z>_f.^pS  
  { t6(LO9Qc  
  const Tp t; [H<![Z1*r  
public : WhQK3hnm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~)xg7\k  
template < typename T > M=:!d$c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,@!io  
  { {]BPSj{B  
  return t; ek\8u`GC  
} +L03. rf  
} ; 6[b'60CuZL  
TwJiYXHw?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -}#=L@  
下面就可以修改holder的operator=了 Jh`Pq,B:  
dCc"Qr[k  
template < typename T > ur7sf$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "*UN\VV+s  
  { LS;j]!CU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1?%Q"*Y&  
} ;n]GHqzY_  
5-qk"@E W  
同时也要修改assignment的operator() R!{^qHb  
je LRS8];  
template < typename T2 > E}6q;"[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {| ~  
现在代码看起来就很一致了。 Kcf1$`F24  
J< Ljg<t+  
六. 问题2:链式操作 @{/GdB,}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IC"lsNq52  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r:;nv D  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 2MY-9(no  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 a4{~.Mp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sT8(f=^)8F  
T6mbGE*IeE  
template < typename T >  ja!K2^  
struct result_1 oE/g) m%  
  { ),cozN=NM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @ByD=  
} ; RBuerap  
]+4QsoFNt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0APh=Alq  
8k[=$Ro  
template < typename T > p6S{OUiG  
struct   ref y950Q%B]  
  { GO&~)Vh&7  
typedef T & reference; b^s978qn#  
} ; >I*)0tE  
template < typename T > Yx#?lA2gx  
struct   ref < T &> im,H|u_f4  
  { n $Nb,/o  
typedef T & reference; 9d kuvk}:  
} ; n0)0"S|y1  
S:5vC {  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Odn`q=  
)T0%<(J  
template < typename T > \iL{q^Im  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }`fFzb  
  { 96ydcJY0'  
  return l(t) = r(t); @~p;.=1]F  
} Z01BzIsR  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S2+X/YeB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ke\gzP/  
n1XJ uc~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 mH`K~8pRg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l7T@<V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5z/*/F=X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,i]X^z5!  
最后的布局是: 4e`GMtp  
                Add 6&9}M Oc  
              /   \ [d d KC)tA  
            Divide   5 uy'I#^Bt  
            /   \ ;r8< Ed  
          _1     3 7=3'PfS  
似乎一切都解决了?不。 |-)2 D=P  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3[{RH*nHD  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *C~$<VYI  
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: mv,p*0  
n3z]&J5fr  
template < typename Right > Z-U-n/6I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wn1` 9  
Right & rt) const >PbB /->  
  { ~SzHIVj:6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nh^ lC  
} iVaCXXf'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {u}d`%_.M  
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。 ]&b>P ;j:  
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。 u=QG%O#B  
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。 {)`tN&\  
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。 XfZ^,' z  
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? OUtXu7E$  
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: @LyCP4   
BT*z^Z H  
template < class Action > #jqcUno  
class picker : public Action E\Qm09Dj`<  
  { 1Zo"Xb  
public : 8pXului  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9cqq"-$G`  
  // all the operator overloaded wH0m^?a!3  
} ; '}5Yc,  
"7z1V{ ;Y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;z1\n3,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1CmjEAv%/  
)JsmzGC0  
template < typename Right > b'O>qQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \cx==[&(  
  { <*Bk.>f!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QKHAN{hJ  
} 1F,>siuh ,  
FW@(MIH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zn)Kl%N^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "?HDv WP=w  
"3;b,<0  
template < typename T >   struct picker_maker 'eYM;\%('  
  { bXNM.K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #S|DoeFs  
} ;  o%SD\zk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X,mqQ7+  
  { 4:0y\M5u  
typedef picker < T > result; Vh}F#~BrI  
} ; 5H^"  
5jey%)=  
下面总的结构就有了: s(0"r.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Hx?OCGj=S*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 yx\I&\i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M5Q7izM  
至此链式操作完美实现。 d:!A`sk7  
oMeIXb)z  
Oz1S*<]=,~  
七. 问题3 b haYbiX?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 U6xs'0  
;&} rO.0  
template < typename T1, typename T2 > ^Q9!DF m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *=b36M   
  { NpAZuISD!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X3zpU7`Av+  
} 0`Hr(J`F  
T$IwrTF@?  
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: M "\j7(  
f=--$o0U~  
template < typename T1, typename T2 > lL;SP&  
struct result_2 J/xbMMb   
  { 3/s" ;Kg,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9g~"Y[ ]  
} ; 0[In5II  
WlHK  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? X:kr$  
这个差事就留给了holder自己。 &|YJ?},  
    |kc#=b@l  
sNHxUI  
template < int Order > x_oiPu.V  
class holder; ?B['8ju  
template <> ~cH3RFV  
class holder < 1 > AD>X'J u8  
  { 8<:.DFq  
public : vE{L`,\ q  
template < typename T > PC)aVr?@@  
  struct result_1 ]L/AW  
  { krMO<(x+  
  typedef T & result; Ba#wW E  
} ; vw)lD9-"  
template < typename T1, typename T2 > k];NTALOG  
  struct result_2 |w+N(wcJ  
  { Q4h6K 7  
  typedef T1 & result; @<ILF69b  
} ; k0@*Up3{7  
template < typename T > yOswqhz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k1E(SXcW9  
  { kK~,? l  
  return (T & )r; ;hb_jW-0W  
} PHR:BiMZ  
template < typename T1, typename T2 > V.|#2gC]t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z)F<{]%  
  { *Y`c.n"  
  return (T1 & )r1; b]6@ O8  
} \(`8ng]vs  
} ; {,+MaH  
3L^]J}|  
template <> @/W~lJ!e  
class holder < 2 > >m+Fm=  
  { Z/G?w D|B  
public : D^ )?*(  
template < typename T > T)o>U &KNP  
  struct result_1 SX]uIkw  
  { lPZYd 8  
  typedef T & result; +x]3 - s  
} ; H;c3 x"  
template < typename T1, typename T2 > vf;&0j&`  
  struct result_2 bae\EaS ?  
  { \e9rXh%  
  typedef T2 & result; d#1yVdqRl  
} ; M2!2 J  
template < typename T > i`^[_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YR-Ge  
  { >/.w80<'  
  return (T & )r; hxZL/_n'  
} 0s!';g Q  
template < typename T1, typename T2 > de_%#k1:L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O)$Pvll  
  { $*+IsP!  
  return (T2 & )r2; sc&u NfJ  
} X'J!.Jj  
} ; 6~^ M<E  
|*( R$tX  
Mq jdW   
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> >。 L%HFsuIO-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -?p4"[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {Jc.49  
Om_- #S  
return l(i, j) = r(i, j); ; <l#k7/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) > JV$EY,  
YL&)@h  
  return ( int & )i;  P0 9f  
  return ( int & )j; 2rxz<ck(  
最后执行i = j;  &4{!5r  
可见,参数被正确的选择了。 ~@$RX: p  
K$KVm^`  
\b*z<Odv  
7yQw$zG,Iz  
|8?DQhd}  
八. 中期总结 x|$|~ 6f=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: 4n} a%ocv^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tID=I0D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "\+.S]~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6d(D >a  
I8f='  
C`=YGyj=TL  
U:0Ma 6<  
[`kk<$=,&  
w+u1"  
九. 简化 2b K1.BD  
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。 /B<QYvv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C}qHvwFm  
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: mXs.@u/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IU;a$  
  +-*/&|^等 \V#fl  
2. 返回引用。 oA?EJ~%  
  =,各种复合赋值等 #z+?t  
3. 返回固定类型。 m5v IS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;;|.qgxc~  
4. 原样返回。 4L_)@n}  
  operator, zbI|3  
5. 返回解引用的类型。 ZeqsXz  
  operator*(单目) E[cH/Rm  
6. 返回地址。 u|cP&^S  
  operator&(单目) Eh*(N(`  
7. 下表访问返回类型。 01~ nC@;  
  operator[] SuXeUiK.[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '+\t,>nRkl  
  operator<<和operator>> x~Dj2 F]  
JwQ/A[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。 =~>g--^U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 82iFk`)T  
sYbmL`{  
template < typename Left > !Df>Q5~g  
struct value_return .C` YO2,  
  { zpjE_|  
template < typename T > On|b-  
  struct result_1 5z&>NI  
  { 6AdC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1 obajN  
} ; ~=Q^ ]y,  
^YJ%^P  
template < typename T1, typename T2 > U;j\FE^+>  
  struct result_2 ~+C)0Yn  
  { c:[ ZknnCe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S_TD o  
} ; X'U~g$"(+  
} ; =*R6 O,  
E\ls- (,  
gD2P)7:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  VeSQq  
m VFo2^%v  
下面我们来剥离functor中的operator() d<6m_! L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CXi[$nF3  
 md,KRE  
return l(t) op r(t) A$i^/hJs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q[GD K^-g  
return op l(t) lQd7p+ 21  
return op l(t1, t2) fm L8n<1  
return l(t) op d8iq9AP\o  
return l(t1, t2) op 6bPl(.(3  
return l(t)[r(t)] 0U~*uDU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mi;Pv*  
&isKU 8n  
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: AvPPsN0  
单目: return f(l(t), r(t)); OJd/#KFm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U(LLIyZv  
双目: return f(l(t)); +~~2OUL  
return f(l(t1, t2)); l6 L?jiTl_  
下面就是f的实现,以operator/为例 PQp =bX,  
G:3szz  
struct meta_divide p{}4#+-<#H  
  { A$]s{`  
template < typename T1, typename T2 > k?$I4&|5Nt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AVm+ 1  
  { YN+vk}8 <  
  return t1 / t2; a{@}vZx>3  
} |B^Mj57DO  
} ; tHAe  
L ^r & .N\  
这个工作可以让宏来做: ;s;3cC!  
xW]65iav  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xK_oV+  
template < typename T1, typename T2 > \ ^,#m y<{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !JyY&D~`  
以后可以直接用 Svb>s|D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tJ 2GSZ`  
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 .`Q^8|$-K  
(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。。。) tbWf m5$  
{VKFw=$8  
]Axz}:  
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 !?v_.  
!LzA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G[`1Yw$  
class unary_op : public Rettype o+B)  
  { @Ns[qn;9  
    Left l; kY @(-  
public : z DU=2c4W9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} loO"[8i.k  
X6",Xr! {  
template < typename T > 1`YU9?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z %Ozzp/  
      { |q58XwU `  
      return FuncType::execute(l(t)); /isalOT  
    } xDGS`o_w_  
Fs].Fa  
    template < typename T1, typename T2 > T N1pg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N0.|Mb"?t  
      { R(`:~@ 3\6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 15,JD  
    } 7 @ )  
} ; OQ7 `n<I<)  
m3TR}=n  
z9*e%$+S  
同样还可以申明一个binary_op :n QlS  
0/b  _T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h%krA<G9  
class binary_op : public Rettype o6d x\  
  { t* =[RS*  
    Left l; ATl?./Tu  
Right r; W*t] d  
public : wWy;dma#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TI8r/P? ]V  
G[A3H> >  
template < typename T > o87kF!x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %VH,(}i  
      { nuXL{tg6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =o~GLbsER  
    } sVK?sBs]  
o`,~#P|  
    template < typename T1, typename T2 > IQRuqp KL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qyv=ot0"~F  
      { dF\#:[B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2S{P(B   
    } 1^4:l!0D  
} ; D2?H"PH  
)63 $,y-;$  
dPwyiV0  
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 L%T(H<G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H*'1bLzq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iCE!TmDT  
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。 yQE'!m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MQQm3VaKS  
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。。。 ]x r0]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W&IG,7tr  
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) r<ucHRO#  
下面是修改过的unary_op 4"|Xndh1.  
N-\N\uN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y%SxQA +\  
class unary_op G{3 |d/;Bt  
  { O\ZC$XF  
Left l; G aV&y  
  <qwf"Ey  
public : N2v/<  
wSN9`"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m$fEk,d  
cm(*F 0<  
template < typename T > C/!.VMl^  
  struct result_1 4|=>gdW)KN  
  { ?vFy3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lwr's'ao.  
} ; U`%t&7)  
LE\=Y;%  
template < typename T1, typename T2 > ^$K&Met  
  struct result_2 "XR=P> xk  
  { +?$J8Paf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *Jd"3Si/  
} ; V4n~Z+k  
.eR1\IAm  
template < typename T1, typename T2 > r3l1I}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K*SgEkb'l  
  {  USV DDqZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1f`De`zXzr  
} v;x0=I&%  
m2c'r3UEu  
template < typename T > @- STo/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qq/>E*~  
  { s-$ Wc) l  
  return OpClass::execute(lt(t)); s;BMj^x  
} >R+-mP!nj  
cb|+6m~  
} ; ABN4kM>%  
>A$L&8'C  
566!T_  
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 _MBhwNBxZ  
好啦,现在才真正完美了。 hOY@vm&  
现在在picker里面就可以这么添加了: >}+{;d  
fg^AEn1i  
template < typename Right > #ibwD:{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fp)SZu_*  
  {  g2vm]j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  U?*zb  
} 3~~X,ZL  
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。 Mg;pNK\n  
E#$Jg|e  
Vu:ZG*^  
Q$E.G63Wl  
[';o -c"!  
十. bind hdPGqJE  
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。 %Mda<3P  
先来分析一下一段例子 (S~kyU!)0  
cx\E40WD  
r&{8/ 5 "  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nTeA=0 4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @d WA1tM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l<v{8:,e#  
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。 JQV%W +-@  
我们来写个简单的。 \'m7un  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: AYAU  
对于函数对象类的版本: \@gV$+{9  
.xT?%xSi/  
template < typename Func > (a[BvJf  
struct functor_trait 5pCicwea#  
  { <= 4$.2ym  
typedef typename Func::result_type result_type; uY]';Ot G  
} ; 7=P)`@  
对于无参数函数的版本: 4uXGp sL  
K4Q{U@ZJ  
template < typename Ret > >w3C Ku<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &FXf]9 _X  
  { kTL{Q0q  
typedef Ret result_type; Bhv;l/K])  
} ; LT%~C uf  
对于单参数函数的版本: MhMiSsZ  
o?baiOkH  
template < typename Ret, typename V1 > @]Jq28  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q8{Bx03m6  
  { Z",0 $Gxu  
typedef Ret result_type; 1=5"j]0hY  
} ; +^AdD8U  
对于双参数函数的版本: E{,Wp U  
2*cNd}qr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'V&g"Pb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q[U pP`Z%  
  { vMzL+D2)  
typedef Ret result_type; )G2Bx+Z;L  
} ; Ne u$SP  
等等。。。 T"g_a|7Tj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [<@L`ki  
V^s, 3C  
template < typename Func > $_<[kci %  
struct func_return .x=abA$!9  
  { jJ2rfdfj  
template < typename T > 6()Jx%  
  struct result_1 !X}+JeU '  
  { MT{1/A;`)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *).  
} ; 1I2n dt  
C6e5*S  
template < typename T1, typename T2 > hC$e8t60  
  struct result_2 Es[3Ppz  
  { `{#""I^_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =v3o)lU  
} ; 7J9<B5U  
} ; %w&+o.k/  
y;az&T  
q,[;AHb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }R* %q  
l"J#Pvi  
template < typename Func, typename aPicker > JAxzXAsAR  
class binder_1 g3ukx$Q{>  
  { C^$E#|E9N  
Func fn; )v(rEY  
aPicker pk; iZ]^JPU}  
public : rO}1E<g (  
%p\ ~  
template < typename T > Aw7N'0K9UN  
  struct result_1 $?ss5: S  
  { u&*[   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~=yU%5 s@  
} ; }oD^tU IK  
61_PSScSY  
template < typename T1, typename T2 > Ja1`S+  
  struct result_2 MgiW9@_(  
  { CV[9i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J{4=:feIC?  
} ; ZKI8x1>Iq  
 D?Beg F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r;@0 F  
=bp'5h8_  
template < typename T > ` 0 @m,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OTYkJEC8\N  
  { H0b{`!'Fs:  
  return fn(pk(t)); _E9[4%f  
} ;-JF1p7;  
template < typename T1, typename T2 > b0 }dy\dnQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d\-*Fmp(S  
  { bM'F8 Fi  
  return fn(pk(t1, t2)); -medD G  
} $\m:}\%p  
} ; h8WM4 PK  
X!V#:2JY  
GYtgw9 "Y  
一目了然不是么? 0=+feB1T  
最后实现bind z$ QoMq]  
GN(,`y  
+/_XSo  
template < typename Func, typename aPicker > 1TEKq#t;y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  }se3y  
  { |7 K>`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wKJ|;o4;L  
} _o w7E\70  
\Ec*Gq?.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [$} \Gv  
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。 _gH$ ,.j/  
Ho#nM_ q  
十一. phoenix zjH8 S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  `\##M=  
`)$G}7cRUH  
for_each(v.begin(), v.end(), 8i^ ./P  
( n+ H2cl }  
do_ B W)@.!C  
[ T: My3&6  
  cout << _1 <<   " , " y ~-v0/  
]  "O# V/(  
.while_( -- _1), i\ uj>;B  
cout << var( " \n " ) IT#Li  
) 8@doKOA~T  
); I@qGDKz;  
M]%dFQ  
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: { Mf-?_%  
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 ga,kKPL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O,7S1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: le_a IbB"P  
bp" @ p:  
'PrBa[%  
template < typename Cond, typename Actor > GfSD% "  
class do_while h}tC +_"D  
  { @[v,q_^8  
Cond cd; R:l&2  
Actor act; \ (`2@  
public : Y9-F\t=~  
template < typename T > e1b?TF@lz  
  struct result_1 Q e/XEW  
  { +P 9eE,WR  
  typedef int result_type; {\k }:)  
} ; B&7:=t,m(  
!Mgo~h"]#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EXbZ9 o*  
G]$EIf'  
template < typename T > 6pb~+=3n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R@uA4Al  
  { \)6AzCq  
  do <l!:#u  
    { tZx}/&m-  
  act(t); amExZ/  
  } s;l"'6:_  
  while (cd(t)); & E6V'*<93  
  return   0 ; mcidA%  
} <H#0pFB  
} ; uF[*@N  
Xe:rPxZf~  
V$FZVG/@#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NB44GP1-@  
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。 [zq2h3r  
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。 T#6g5Jnsp  
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。 Kwm_Y5`A  
下面就是产生这个functor的类: X. Ur`X  
LN.*gG l  
EUh_`R  
template < typename Actor > x|AND]^Q  
class do_while_actor .nNZ dta&=  
  { $y.0h(  
Actor act; #Muh|P]%\  
public : 3(t3r::&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pUqNB_  
g'w"U9tjO  
template < typename Cond > "1XTgCu\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )/[L)-~y~  
} ; !/a6;:_y  
O3T7O`H[  
k{S8q?Gc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C[jX;//Jiu  
最后,是那个do_ Qc!3y>Y=_  
o~CEja &(  
G; exH$y  
class do_while_invoker ~z]VDEJ{q  
  { KJ S-{ed  
public : gMZ+kP`  
template < typename Actor > a[z$ae7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \Wg_ gA  
  { qQ3pe:n?  
  return do_while_actor < Actor > (act); H2Z e\c  
} GL-b})yy  
} do_; }CZw'fhVWO  
JC9$"0d7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bZAL~z+ V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IsJx5GO  
最后来说说怎么处理break和continue PJ?C[+&  
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。 (C uM*-  
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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