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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `pm6Ts{,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fc7mAV=  
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, @xB"9s  
kfg9l?R$I<  
D>~z{H%\  
Tw`^  
  class filler }!(cm;XA"  
  { lEAN Nu  
public : =c M\o{ q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5X nA.?F^  
} ; {G/4#r 2>  
_%;$y5]v  
OYgD9T.8^  
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: 3F[z]B  
tV@!jaj\  
7 \!t/<  
7:R8QS9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yiSv#wD9  
:u`  
\$V~kgQ0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YT}m 8Y  
'F?T4  
t@>Uc`%  
/'u-Fr(Q+  
二. 战前分析 W'-B)li   
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。 SI*O#K=w  
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 <E|i3\[p  
:o&qJ%  
uYhm Fp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {XC# -3O  
  /* --------------------------------------------- */ SQ]&nDd  
vector < int *> vp( 10 ); ^|Of  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |(*ReQ?=  
/* --------------------------------------------- */ 5<GC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =" #O1$  
/* --------------------------------------------- */ V"#ie Y n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tVvRT*>Wb  
  /* --------------------------------------------- */ g599Lc&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vkOCyi?c  
/* --------------------------------------------- */ #Fl "#g$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s|dcO  
0[7\p\Q  
,Za!  
<6)Ogv",  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,H2[["1DH  
1._1, _2是什么?  [:  
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。 81O`#DfZ  
2._1 = 1是在做什么? 7;) T;X  
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。 'mp@!@_  
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。 H? Z5ex  
y-)|u:~h  
&{]zL  
三. 动工 SHOg,#mV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DFQp<Eq]7  
y9{KBM%h  
UIi;&[  
Q35$GFj"jD  
template < typename T > eqb8W5h'  
class assignment 3J32W@}.K  
  { Ya<S/9c  
T value; G<#9`  
public : MxD,xpf  
assignment( const T & v) : value(v) {} @Z&El:]3>  
template < typename T2 > mFw`LvH?*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z Xx HaM  
} ; d`5xd@p  
KaNi'=nW  
PxNp'PZr9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CH[U.LJQ-O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )q 8w+'z  
JcL4q\g  
1N{}G$'Go  
5 >S #ew  
  class holder l E=(6Q  
  { yl/-!  
public : N_rz~$|@9  
template < typename T > ?n)d: )Ud"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~1]4 J(+  
  { w=Ac/ 12  
  return assignment < T > (t); <u]M):b3  
} -~ \R.<+  
} ; `w` f[dU-  
C#d .3t  
+F.{:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VNBf2Va  
thy)J.<J  
  static holder _1; sG[v vm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T2<?4^xN  
n!z7N3Ak>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d]{wZ#x  
而不用手动写一个函数对象。 l2vIKc  
dmI~$*  
D!Pv`wm  
s!(O7Ub  
四. 问题分析 z SDRZ!  
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。 4r&DW'  
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。 W=:4I[a6Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r6S-G{o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "HX,RJ @^K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XHs>Q>`  
y (@j;Q3(r  
五. 问题1:一致性 ySAkj-< /P  
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?| :FB-GNd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @SeInew;`l  
oS6dcJHf  
struct holder UKX9C"-5v  
  { go >*n\  
  // b* k=  
  template < typename T > N3dS%F,_  
T &   operator ()( const T & r) const TgMa! Vz  
  { g@0<`g  
  return (T & )r; Z>hS&B  
} ZeM~13[  
} ; ko<u0SjF)u  
}MQNzaXY^  
这样的话assignment也必须相应改动: ere h!  
& \tD$g~"  
template < typename Left, typename Right > =h5&:?X  
class assignment g~E N3~  
  { Q+@/.qJ  
Left l; [A~n=m5H  
Right r; zntvKOIh  
public : m}Xb#NAF8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jB) RvvMU5  
template < typename T2 > *nS}1(u]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i!0w? /g9  
} ; (zbV-4C  
BNi6I\wa  
同时,holder的operator=也需要改动: ^u2unZ9BK!  
pRR1k?  
template < typename T > m8M2ka  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (bhMo^3/*  
  { %G6Q+LMwm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *rKj%Me  
} <"/b 5kc  
QguRU|y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 oKyl2jg+,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (h {"/sR  
(sM$=M<$  
return l(rhs) = r; B|9[DNd  
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。 W5i{W'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'O>p@BEK  
55O_b)$  
template < typename Tp > X%(1C,C(  
class constant_t '`s\_Q)hG_  
  { ul(pp+%S  
  const Tp t; ^.3(o{g  
public : )<ig6b%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CgT5sk}  
template < typename T > _*iy *:(o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <S[]VXy  
  { BjX*Gm6l  
  return t; ,4W~CkLD  
} pW4O[v`  
} ; xWRkg$A  
*2,tGZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3R|Ub G`  
下面就可以修改holder的operator=了 ,:[\h\5m  
0G; b+  
template < typename T > gvzBV +3'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \d-H+t]  
  { vw~=z6Ka  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %"[`   
} |)KOy~"  
bi{G :xt  
同时也要修改assignment的operator() o|7ztpr  
~K$dQb])  
template < typename T2 > t[e`wj+qz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k2-+3zx  
现在代码看起来就很一致了。 $sILCn  
k'6x_ G  
六. 问题2:链式操作 8kdJ;%^N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2^aXXPC  
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。 2xxw8_~C  
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。 i<\WRzVT  
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。 #'y4UN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Dpb prT7_  
_ASyGmO{  
template < typename T > Jb;@'o6  
struct result_1 7&`Yl[G  
  { 6Pp3*O`/V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %2@O,uCo@  
} ; R6cd;| fan  
$G<!+^T  
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: } *:H\GL  
}Y~<|vZ  
template < typename T > l=&\luNz  
struct   ref ZrNBkfe :  
  { qV{iUtYt  
typedef T & reference; R4_BP5+  
} ; d DrzO*a\  
template < typename T > q<XleC  
struct   ref < T &> f7_V ]  
  { 9P1!<6mN\  
typedef T & reference; :pJK Z2B,  
} ; <D`VFSEJ  
a&z$4!wQB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dBm!`;r4  
aN5"[&  
template < typename T > t) uS7y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /1BqC3]tL  
  { jR[b7s  
  return l(t) = r(t); JZup} {a  
} 7lUnqX.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 w~AW( VX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mufXM(  
6DuA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 'z9}I #  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dKpUw9C#/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [QDM_n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a{ p1Yy-]  
最后的布局是: X..<U}e  
                Add .Lm0$o*`  
              /   \ ){<qp  
            Divide   5  9dCf@5]  
            /   \ eWGaGRem  
          _1     3 ET0^_yk  
似乎一切都解决了?不。 \o}=ob  
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。 =/m$ayG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'wA4yJ<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: { Ba_.]x  
ZH)thd9^b  
template < typename Right > " ?=$(7uc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g/+|gHq^  
Right & rt) const 1|WrJ-Uf  
  { ">FuCvQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qFE(H1hy  
} WRqpQEY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N{&Hq4^c  
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。 sl_f+h0  
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。 TcpaZ 'x  
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。 G`r/ tesW  
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。 K''2Jfm  
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?  yJGnN g  
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: duV\Kt/g^  
4?33t] "  
template < class Action > :h8-y&;  
class picker : public Action Gp0yRT.  
  { G-[.BWQ   
public : Ex+E66bE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EkpM'j=  
  // all the operator overloaded ` InBhU>  
} ; p~yGp] yJ9  
>@0U B@  
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。 :Aa5,{v _  
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: E?(:9#02  
~m3Tq.sYrY  
template < typename Right > D[0g0>K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |.?$:D&6  
  { MZvxcr{x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rm[{^V.Z$  
} 2*@@Bw.XA  
5H2Ugk3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ],F@.pg  
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。 ,zOv-pH  
y_M,p?]^,  
template < typename T >   struct picker_maker P?|>, \t  
  { ,uL}O]L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .cK<jF@'  
} ; ZC97Z sE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cD'|zH]  
  { 8,L)=3m-  
typedef picker < T > result; $T7(AohR  
} ; mvu$  
y4%[^g~-  
下面总的结构就有了: ,56objaE  
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。 M7.H;.?  
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。 ~j yl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {JtfEna  
至此链式操作完美实现。 /Jc54d  
@ r/f  
cuQAXqXC@  
七. 问题3 lnnT_[ni.  
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。 zU2Mno  
| $D`*  
template < typename T1, typename T2 > 7g.3)1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t_hr${  
  { ^Is#_Z|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 15_Px9  
} +:&|]$8<  
'wjL7P I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r:5u(2  
q|QkJr <  
template < typename T1, typename T2 > J3y4 D}  
struct result_2 {YIf rM  
  { 2h#_n'DV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5GwzG<.\^_  
} ; bE1@RL  
5OC{_-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Cznp(z  
这个差事就留给了holder自己。 I(va;hG<o  
    }{F1Cr   
/3o@I5  
template < int Order > [&+5E1%L  
class holder; S8Yti  
template <> M,g$  
class holder < 1 > eT@, QA(3  
  { k? !'OHmBL  
public : s!?T$@a=  
template < typename T > W+BHt{  
  struct result_1 Fjw+D1q.  
  { Y(R .e7]  
  typedef T & result; !h>aP4ofT  
} ; sEx`9_oZ  
template < typename T1, typename T2 > <nJ8%aY,  
  struct result_2 ]] 50c  
  { '7UIzk|  
  typedef T1 & result; XX'mM v  
} ; `J-&Y2_/k  
template < typename T > %YwIR.o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @(any ^QJ  
  { dCO)"]  
  return (T & )r; li&&[=6A  
} )BmO[AiOM  
template < typename T1, typename T2 > p* tAwl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6MmkEU z  
  { 5^Ps(8VbS  
  return (T1 & )r1; _e$T'*q  
} q]wP^;\Jl  
} ; GI)eq:K_U8  
S\ ) ~9?  
template <> "U*6?]f  
class holder < 2 > lH"4"r  
  { V]P%@<C  
public : z<,-:=BC"  
template < typename T > Qw.j  
  struct result_1 uol EX+  
  { AZfW  
  typedef T & result; M{O8iq[  
} ; m!Fx#   
template < typename T1, typename T2 > s]2_d|Y  
  struct result_2 c. 06Sw*  
  { |`Iispn  
  typedef T2 & result; .y>G/8_i  
} ; o$k9$H>Na  
template < typename T > u9D#5NvGs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >_SqM!^v  
  {  TgvBy  
  return (T & )r; `-[|@QNFz  
} Mc<O ~  
template < typename T1, typename T2 > ObSRd$M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aLO'.5 ~^  
  { Gk]6WLi  
  return (T2 & )r2; ?(>fB2^  
} eY8rm  
} ; d< b,].  
[6f(3|"  
{R}Kt;L:Ut  
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> >。 E[2xo/H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l G $s(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OpFm:j3  
lFbf9s:$B  
return l(i, j) = r(i, j); Jq_AR!} %  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FwqaWEk  
<L+y 6B  
  return ( int & )i; +|zcjI'=O  
  return ( int & )j; pN#RTb8o  
最后执行i = j; c&I"&oZ@&  
可见,参数被正确的选择了。 rA[wC%%  
LW*v/`@  
Mh8s@g  
k.!m-5E  
< m/@_"  
八. 中期总结 10{zF_9yx  
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: )=%TIkeF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ##BfI`FJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >wf.C%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k@>y<A{;D  
L'r gCOJ<  
Lb}$)AcC  
a}[ 1*_G  
@k3xk1*  
]h?p3T$h  
九. 简化 N^%7  
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+F < r#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5LzP0F U  
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: 4}Dfi5:   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pFcCe 'd"  
  +-*/&|^等 DLd1Cl:"~:  
2. 返回引用。 mY&(&'2T"  
  =,各种复合赋值等 0{qe1pb w  
3. 返回固定类型。 lky5%H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &%r<_1  
4. 原样返回。 ^]X\boWlI  
  operator, '?uwUBi  
5. 返回解引用的类型。 q.!<GqSgb  
  operator*(单目) qaiR329fx  
6. 返回地址。 ,_z"3B)]  
  operator&(单目) ]i Yp  
7. 下表访问返回类型。 +jb<=ERV[  
  operator[] &9F(C R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T&+y~c[au  
  operator<<和operator>> 36UUt!}p  
U5yBU9\G  
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。 EGxCNB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b E6bx6=u  
9y?)Ga  
template < typename Left > odh cU5  
struct value_return wf2v9.;X:<  
  { &NH[b1NMr  
template < typename T > u#nM_UJe  
  struct result_1 uUJH^pW  
  { /Suh&qw>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /Jf}~}JP  
} ; >G}g=zy@  
Jsf"h-)P  
template < typename T1, typename T2 > CkR 95*  
  struct result_2 SaFNPnk=  
  { 9i+.iuE%Bu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ndHUQ$/(  
} ; `l0"4 [?  
} ; U?=-V8#M|  
1<;G oC"  
mOfTq] @B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [Zne19/  
=XFyEt  
下面我们来剥离functor中的operator() z -uW,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %<{1 N|  
+*Zjo&pc  
return l(t) op r(t) 4WP@ F0@n3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s@(ME1j(U!  
return op l(t) \S0QZQbz/  
return op l(t1, t2) T&^b~T(y  
return l(t) op ).IK[5Q`  
return l(t1, t2) op odKdpa Zc[  
return l(t)[r(t)] `y$@zT?j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R?HuDxHk  
eXi}-~o  
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: 4(&sw<k  
单目: return f(l(t), r(t)); "2Q*-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #+L:V&QE  
双目: return f(l(t)); Z $Fm73  
return f(l(t1, t2)); e[Jh7r>'  
下面就是f的实现,以operator/为例 ..Bf-)w  
Xxr"Gc[  
struct meta_divide Ud)2Mq1#M  
  { LC})aV|  
template < typename T1, typename T2 > |p`}vRv Uh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [Gc9 3PA7q  
  { z[WdJN{  
  return t1 / t2; /kAbGjp0  
} 6[Wv g  
} ; DLO2$d  
Ie(M9QMp  
这个工作可以让宏来做: _b9>ZF~  
rA /T>ZM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eFC~&L;  
template < typename T1, typename T2 > \ a+<{!+3v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sp6A* mwl  
以后可以直接用 Qv]>L4PO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _2X6c,  
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 z@[-+Q:  
(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。。。) 0t%`jY~%  
upiYo(sN.  
3;F up4!4}  
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 ` >[Offhd  
cUr5x8<W).  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZMGC@4^F  
class unary_op : public Rettype 7{p6&xXx  
  { ~p x2kHZ  
    Left l; lBLL45%BIN  
public : y.gjs <y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 10CRgrZ  
H18pVh  
template < typename T > F#a'N c9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w%$J<Z^-?  
      { %ZX3:2  
      return FuncType::execute(l(t)); Ge1"+:tbJ  
    } ~cSE 9ul  
)i<Qg.@MX  
    template < typename T1, typename T2 > >[S\NAE>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A8 !&Y;d  
      { oB+Ek~{z]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .V@3zzv\  
    } 814cCrr,o  
} ; Bi7&yS5V  
QBjvbWoIG(  
(Q"~bP{F  
同样还可以申明一个binary_op EzU3'x  
vf-8DB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]Xg7XY  
class binary_op : public Rettype 7n7UL0Oc1  
  { Z6#(83G4  
    Left l; 4A)_D{(SH  
Right r; Q+*@!s  
public : KebC$g@W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A'n{K#  
7MIrrhk  
template < typename T > +iw4>0pi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o\X|\nUk  
      { MH=Ld=i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p. KT=dZT  
    } g/gaPc*86  
*d:$vaL  
    template < typename T1, typename T2 > 5C-XQS1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zT")!Df>'  
      { VBz G`&NG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z  GrDa  
    } V`}u:t7r  
} ; @zT2!C?^L  
}$#PIyz  
H__'K/nH+  
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 i4m P*RwC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JtxitF2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ] -%B4lT  
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。 ?@7Reh\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DJ`xCs!R  
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。。。 n@J>,K_B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 's$/-AV  
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) .gY=<bG/fA  
下面是修改过的unary_op 2:&L|;  
xXCsJ9]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d'[q2y?6N  
class unary_op z\>ZgRi~n  
  { Gm=e;X;r  
Left l; \ lK `  
  0P;\ :-&p  
public : )B"E+Q'h{7  
t c{Qd&"(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p5J!j I=  
95Q^7oI  
template < typename T > ,3Nna:~f  
  struct result_1 ?;ZnD(4?  
  { $`<-;kI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !*o{xq   
} ; IGo+O*dMw  
Jt3*(+J>/  
template < typename T1, typename T2 > 8d(l)[GZt  
  struct result_2 Dlz1"|SF  
  { }j{Z &(K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gUme({h&|  
} ; oiQ:&$y  
'q l<R0g  
template < typename T1, typename T2 > t?Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XoGOY|2`6  
  { = VMELk!z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zN/nKj: Q  
} B^/(wHBp  
R,8T t!n  
template < typename T > bd[iD?epD]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rLA^ &P:  
  { Fi# 9L  
  return OpClass::execute(lt(t)); K;]Dh?  
} 9&{HD  
PNH>LT^  
} ; M6y|;lh''c  
#v*3-) 8  
dv?t;D@p!  
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 ON"p^o>/_?  
好啦,现在才真正完美了。 AJ z 1    
现在在picker里面就可以这么添加了: i:H]Sb)<b  
x^McUfdr|  
template < typename Right > ol}}c6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zIr4!|X  
  { G6s3 \de#U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |Rz}bsrZ  
} h;A~:}c,  
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。 kb!W|l"PN  
%DKC/%  
8F/zrPG  
|][PbN D  
3U*4E?g  
十. bind g\H~Y@'{  
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。 2Hk21y\  
先来分析一下一段例子 $F6GCM3Cx  
G`f|#-}  
gi+FL_8CzU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !ZY1AhGZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @]L$eOV_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3?TUt{3g  
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。 JY%l1:}G3  
我们来写个简单的。 t-Ble  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t-SZBNb  
对于函数对象类的版本: AvB21~t&]  
.e\PCf9v  
template < typename Func > lDVgW}o@  
struct functor_trait ^G "Qp8 "  
  {  p4P"U  
typedef typename Func::result_type result_type; MR zY<MD  
} ; yO@@-)$[y  
对于无参数函数的版本: &D&U!3~(  
Rp>%umDyL  
template < typename Ret > j{@li1W@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~xcU6@/  
  { h<7@3Ur  
typedef Ret result_type; zr wzI+4  
} ; K{XE|g  
对于单参数函数的版本: Mtn{63cK  
uJa.]J~L=  
template < typename Ret, typename V1 > <&HHo>rl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;8cTy8  
  { ek d[|g  
typedef Ret result_type; xu@xP5GB^  
} ; WA5.qw  
对于双参数函数的版本: #-l+c u{  
=[0| qGzg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #;h> x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]2_=(N\Kt  
  { /xd|mo)D  
typedef Ret result_type; cDz^jC   
} ; !E^\)=E)P  
等等。。。 @ ZN@EOM$+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +ijxv  
\ *A!@T  
template < typename Func > WUb] 8$n  
struct func_return 9ZDbZc  
  { -X-sykDm  
template < typename T > J^zB 5W,)  
  struct result_1 M]xfH*  
  { z~/e\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .>2]m[53  
} ;  xF*i+'2  
!:v7SRUXb  
template < typename T1, typename T2 > $Qxy@vU  
  struct result_2 HTSk40V  
  { H>%L@Btw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .&n! 4F'  
} ; hJ75(I *j  
} ; 5+t$4N+P  
%0'7J@W  
(/ -90u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sYB2{w   
"oh ;?gQ.  
template < typename Func, typename aPicker > )!FheoR  
class binder_1 y s[z[  
  { GQ sE5Vb  
Func fn; SQ<{X/5  
aPicker pk; B[d%?L_  
public : |3>%(4 OS  
sAnb   
template < typename T > 5=1Ml50  
  struct result_1 V?~!Dp  
  { |Z8Eu0RSb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (IIZvCek  
} ; &g]s@S|%  
HE0m#  
template < typename T1, typename T2 > I/u>Gt  
  struct result_2 83VFBY2q  
  { R`,|08E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .etG>tH  
} ; yTf/]H]d  
vi` VK&+r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uvi&! )x  
g"\J iBb5  
template < typename T > #$l:%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >` u8(  
  { 0 qW"b`9R  
  return fn(pk(t)); ,o}CBB! k  
} AuY*x;~  
template < typename T1, typename T2 > U[z2{\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f<y3/jl4  
  { a3,A_M}M'  
  return fn(pk(t1, t2)); Hk$do`H-=Y  
} UK)wV  
} ; Uy?X-"UR  
55=YM'5]  
3E}j*lo  
一目了然不是么? 1v*N]}`HU  
最后实现bind 5uJ!)Q  
-?-yeJP2  
\y+^r|IL  
template < typename Func, typename aPicker > ZuKOscVS#T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &#OF,_6"m  
  { [MD"JW?4B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AqH GBH0  
} EA z>`~  
<YrsS-9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bmh@SB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 G/_xn5XDD  
ux)Wh.5  
十一. phoenix +W8kMuM!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hm+VGH'H?  
2'Raj'2S4  
for_each(v.begin(), v.end(), }0]iS8*tL  
( 8Nx fYA  
do_ ]$Q@4=fb  
[ @X P_~ N  
  cout << _1 <<   " , " .pH 4[~  
] /?a9g>G%N  
.while_( -- _1), aO 2zD<d  
cout << var( " \n " ) )k]{FM  
) ]ZH6 .@|  
); =L`PP>"rW  
5UX-Qqr  
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: Tq?f5swsI  
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 z>b^Ui0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 # wyjb:Ql  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [}4\CWM  
l-5O5|C  
($ gmN 4  
template < typename Cond, typename Actor > cfy9wD  
class do_while ]hRs -x  
  { L @J$kqWY  
Cond cd; UJjtDV3@_g  
Actor act; JURg=r]LI  
public : }N:QB}7'_  
template < typename T > y,`q6(&  
  struct result_1 ygd*zy9  
  { O9RnS\  
  typedef int result_type; ry+|gCZ  
} ; Nh !U  
4tSh.qBht  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \w-3Spk*  
oG-Eac,  
template < typename T > pp2 Jy{\d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rddn"~lm1  
  { 2}_^~8  
  do Sg13Dp @x  
    { 5!jt^i]O  
  act(t); D0L s~qr  
  } Ga` 8oY+~  
  while (cd(t)); Fxn=+Xgg  
  return   0 ; gx2v(1?S  
} D'Uc?2X,&  
} ; SCjVzvG$yg  
2o 7o~r  
xXJzE|)1h!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M >i *e  
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。 u3DFgl3-7  
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。 ~/Y8wxg  
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。 ^c"\%!w"O  
下面就是产生这个functor的类: Psm9hP :m  
|T-Y tuy8  
}S%}%1pG7  
template < typename Actor > ES#q/yab5  
class do_while_actor rMJ4w['J=  
  { 24f N3  
Actor act; 9e&*+ +vf  
public : mA #^Pv*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jU}  
(1'sBm7F  
template < typename Cond > r^Soqom3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @@}muW>;T  
} ; K k^!P*#  
G#='*v OtO  
*48LQzc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1+l[P9?R[  
最后,是那个do_ ,S?:lQuK5  
$H6ngL  
uL^X$8K;(  
class do_while_invoker \\ZhM  
  { UM'JK#P"  
public : . :(gg  
template < typename Actor > MW0CqMi]T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7e{w,.ny!  
  { 2(GLc*B>  
  return do_while_actor < Actor > (act); YP{mzGdE&  
} -CPLgT  
} do_; FH;)5GGnv  
u@zT~\ h*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "T}HH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M[e{(iQ:  
最后来说说怎么处理break和continue GF0Utp:Zf;  
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。 rNgAzH  
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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