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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `Bv, :i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r[RO"Ej"  
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, ]YwvwmZ  
D>"!7+t|@a  
iLJBiZ+  
jI,?*n<  
  class filler =1% <  
  { r*W&SU9Z  
public : &W-1W99auE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S *K0OUq  
} ; q%8Ck)xz  
\Gz 79VW  
9c=`Q5  
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: >d5L4&r  
km9@*@)  
]d50J@W c  
(, 2U?p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A>QAR)YP  
 -bQi4  
6ragRS/'x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G0pqiU6  
-owap-Va  
n_46;lD  
p$@l,4@{  
二. 战前分析 "0Yb 2>F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Rln@9muXA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "!_,N@\t  
R'p- 4  
P(Q}r 7F~(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a #Pr)H  
  /* --------------------------------------------- */ o.KE=zp&z  
vector < int *> vp( 10 ); m[6c{$A/w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zr[|~-  
/* --------------------------------------------- */ DO9_o9'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4W36VtQ@E  
/* --------------------------------------------- */ I"r[4>>B>0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0;x<0P  
  /* --------------------------------------------- */ 5Z(#)sa0Og  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L QA6iZBP  
/* --------------------------------------------- */ $5Tjo T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [HSN*LXe  
OK=ANQjs(  
.vhEm6wJUM  
2+qU9[kd|  
看了之后,我们可以思考一些问题: oq9gG)F  
1._1, _2是什么? J2Z? }5>  
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。 2M3C 5Fu  
2._1 = 1是在做什么? C?lZu\L  
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。 u1_NC;  
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。 Ebytvs,w  
Ue2k^a*Ww  
C'xWRSDO  
三. 动工 Q(ec>+oi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yu @u0vlc  
~mYCXfoc{  
{.D/MdwW;  
%n:ymc $}  
template < typename T > "c0Nv8_G  
class assignment +}.S:w_xQ  
  { ]{PJ  
T value; H5?H{  
public : l. 0|>gj`0  
assignment( const T & v) : value(v) {} x]<0Kq9K  
template < typename T2 > L<H6AzR+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EGJrnz8  
} ; I<LIw8LI  
$%0A#&DVh  
<+)B8I^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DYaOlT(rE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |n+ ` t?L^  
$JZ}=\n7  
!t+eJj  
@c^g<  
  class holder 6SN$El 0|G  
  { x] j&Knli  
public : gtw?u b  
template < typename T > e? n8S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &<oDl _^  
  { #i0f}&  
  return assignment < T > (t); a&s&6Q|Y  
} Q!v]njCIB7  
} ; Xe>   
EK<ly"S.  
NJ$c0CNy  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  _V_GdQ  
F@u>5e^6  
  static holder _1; hxx`f-#=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <CY<-H  
V}+Ui]ie|I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z2cd1HxN  
而不用手动写一个函数对象。 %8~g#Z  
R?H[{A X  
&(YNz9L  
5Int,SX  
四. 问题分析 t6a$ZN;  
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。 && E)  
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。 +tvWp>T+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O t1:z:Pl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zTS#o#`!\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6`U]%qx_I  
vD p|9VY?  
五. 问题1:一致性 /dq(Z"O_  
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?| b 3i34,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e.? ;mD  
f~Q]"I8w  
struct holder Xwt}WSdF`k  
  { 9Jj:d)E>o  
  // i!dQ Sdf  
  template < typename T > d+158qQOh]  
T &   operator ()( const T & r) const +EE(d/ f  
  { i :Sih"=  
  return (T & )r; Nvj0MD{ X  
} rX@?~(^ML  
} ; Spt;m0W90  
+W[NgUrGJ  
这样的话assignment也必须相应改动: mr\C  
U.p"JSH L  
template < typename Left, typename Right > wA?q/cw C  
class assignment N/i {j.=  
  { o`<ps$ yT  
Left l; z< ,rE  
Right r; ]aTF0 R  
public :  _)=eE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )G=hgqy  
template < typename T2 > w-?|6I}T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ua] ?D2  
} ; iK3gw<g  
!J-oGs\ u  
同时,holder的operator=也需要改动: ~#y(]Xec2  
 V4q v7  
template < typename T > h1jEulcMtq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z]x)d|3;  
  { uhO-0H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 35 PIfq m  
} J{h?=vK  
@'fWS^ ;&  
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。 _8'z"w F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _W^{,*p  
0;avWa)Q  
return l(rhs) = r; wwVg'V;  
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。 >[a&,gS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !R@s+5P)U  
$KMxq=  
template < typename Tp > 6h3TU,$r  
class constant_t fs;pX/:FR  
  { 4NxI:d$&*  
  const Tp t; ePxwN?  
public : .}x:yKyi@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P2>Y0"bY  
template < typename T > _rjB.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X>kW)c4{b  
  { kb2M3%6 V  
  return t; ?2i\E RG?  
} j#[%-nOT  
} ; z((9vi W  
)h,-zAnZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T f;:C]  
下面就可以修改holder的operator=了 3}25=%;[  
n+%tu"e  
template < typename T > cL yed3uU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1J @43>u{  
  { `(Ij@8 4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7zEpuw  
} NQqq\h  
0FG|s#Ig  
同时也要修改assignment的operator() Fooa~C"  
'ghwc:Og|%  
template < typename T2 > y~/i{a;1y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [y(AdZ0*  
现在代码看起来就很一致了。 c?XqSK`',Z  
0|D l/1  
六. 问题2:链式操作 e =Teq~K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $ Ov#^wfA  
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。 %^ g(2^  
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。 ; 6*Ag#Z  
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。 JDj^7\`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $3D#U^7i  
Bn?MlG;aA  
template < typename T > AB")aX2% E  
struct result_1 SlojB^%  
  { V^5Z9!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w;(B4^?  
} ; kV:C=MLI  
f+W8Gszi  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ruTj#tWSo  
#uillSV  
template < typename T > DY6ra% T  
struct   ref (D <o=Q  
  { fS?fNtD6<  
typedef T & reference; Od@<L  
} ; vB;$AFh{  
template < typename T > EaXD Y<  
struct   ref < T &> ug.'OR  
  { os~}5QJ  
typedef T & reference; KM jnY2  
} ; )'Yoii{dSU  
IWD21lS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %2t#>}If!  
FST}:*dOe5  
template < typename T > nH -1,#`g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oq3{q  
  { Ad]oM]  
  return l(t) = r(t); k}r)I.Lp  
} 9HJA:k*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。 8w]>SEGFs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g{%2*{;i  
_rjLCvv-  
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 r]'Q5l4j6"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I!uGI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1?5UVv_F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n^7m^1to  
最后的布局是: q26%Z)'nf  
                Add xFy%&SKHg  
              /   \ 08JVX'X-mr  
            Divide   5 .vJ t&@NO  
            /   \ _z(ydL*  
          _1     3 UZ}>@0  
似乎一切都解决了?不。 UOtrq=y  
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。 {%Ujp9i  
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。 I'%(f@u~  
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: D"RxI)"HP  
~A =?_5kJ  
template < typename Right > 5xF R7%_&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'YUx&F cM  
Right & rt) const sM8AORd  
  { vhaUV#V"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zgR@-OtFZ  
} }2-p= Y:6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *Ul L\  
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。 VG+WVk  
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。 Up|>)WFw"  
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。 | *J-9  
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。 #v QyECf  
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? 875BD U  
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: '#faNVPABh  
7gY^aMW  
template < class Action > d[Lr`=L;  
class picker : public Action ,) JSX o  
  { 2r~&+0sBP  
public : =-GHs$u%f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *zR   
  // all the operator overloaded `*hrU{b  
} ; ;\gsd'i  
J)xc mK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U& < Nhh  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 61^5QHur  
"TgE@bC  
template < typename Right > |+0XO?,sZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F&I ;E i  
  { .0zNt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "p{cz(  
} _hb@O2f  
zxr|:KC ?&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YN@ 4.&RP  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %95'oW)lo  
U'tfsf/V  
template < typename T >   struct picker_maker 0 w#[?.  
  { 30Z RKrW"~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8Qg,UX  
} ; )|@ H#kv?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [# '38  
  { @]0;aZ{3  
typedef picker < T > result; B "z`X!\  
} ; T]fu[yRVvg  
Cp@' k;(  
下面总的结构就有了: ?]# U~M<'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Aj;F$(su  
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。 G`HL^/Z*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bqt*d)$  
至此链式操作完美实现。 tsA+B&R_]  
VYZkHjj)2i  
#+- /0{HT  
七. 问题3 Aey*n=V4#F  
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。 G} &{]w@  
CK+GD "Z$  
template < typename T1, typename T2 > ! awfxH0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AGN5=K*D  
  { d:"]*EZ [  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $`emP Hel  
} <+QXGz1  
DP D%8a)?  
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: 07_ym\N  
6DFF:wrm&  
template < typename T1, typename T2 > .kO;9z\B  
struct result_2 ~Zc=FP:1  
  { p(F}[bP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lo*)% fy  
} ; 1px8af]  
s=+,F<;x.U  
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? K;u<-?En  
这个差事就留给了holder自己。 R{5xb  
    v){&g5djl  
f(h nomn  
template < int Order > &O'6va  
class holder; gqje]Zc<  
template <> lKMOsr@l  
class holder < 1 > ;: a>#{N  
  { @k!J}O K  
public : oT4A|M  
template < typename T > 5;5DEMe  
  struct result_1 ]i-peBxw  
  { `;ofQz4  
  typedef T & result; p. eq N  
} ; GN4'LU  
template < typename T1, typename T2 > 3f2%+2Zjt,  
  struct result_2 A?V[/  
  { ER O'{nT&  
  typedef T1 & result; swBgV,;   
} ; k|$08EK $  
template < typename T > >Q$, } `U;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4E`y*Hmzy+  
  { 3Ms ` ajJ  
  return (T & )r; +ou ]|  
} xm }9(EJ  
template < typename T1, typename T2 > b3G4cO;t;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iINd*eXb^  
  { Ny@CP}  
  return (T1 & )r1; G`B e~NU  
} ;/ iBP2  
} ; [4NJ]r M%  
FYI*44E  
template <> 9 wun$!>&  
class holder < 2 > =kz(1Pb  
  { "F(LTppy  
public : IcM99'P(  
template < typename T > 0,a;N%K-  
  struct result_1 0^41dfdE  
  { G[}$s7@k  
  typedef T & result; [i 18$q5D  
} ; prvvr;Ib  
template < typename T1, typename T2 > phu`/1;p  
  struct result_2 @_Ko<fKSX  
  { "lcNjyU\O  
  typedef T2 & result; ,9I %t%sb  
} ; uXX3IE[  
template < typename T > o5 UM)g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +>#SB"'  
  { v=A ]#O%  
  return (T & )r; '~HCYE:5  
} 7~@9=e8G  
template < typename T1, typename T2 > #V[j Q Vl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q k e8BRBn  
  { }pJ6CW  
  return (T2 & )r2; 3BuG_ild  
} 9 )1 8  
} ; 2lVJ"jg  
/;7\HZ$@/  
'D ,efTq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d NQ?8P-&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yj/aa0Ka4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *=Ko"v }  
vUEG0{8l  
return l(i, j) = r(i, j); t$NK{Mw5_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /gkHV3}fu  
e>zCzKK  
  return ( int & )i; 4K_rL{s0U  
  return ( int & )j; 'Vwsbm tY  
最后执行i = j; Zj@k3y  
可见,参数被正确的选择了。 Arg604V3  
n[~kcF  
zn| S3c  
gnjh=anVX1  
b&AGVWhh  
八. 中期总结 dW K; h  
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: J#h2~Hz!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 = GN1l[X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3/rEXKS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0p"l}Fu@`  
< Y5pAStg  
^}JGWGib=+  
snPM&  
xq`mo  
OF[y$<jM  
九. 简化 MKqMH,O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )Gf"#TM[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ch|4"&g  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: sw<mmayN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0(!j]w"r3  
  +-*/&|^等 K`7(*!HEb  
2. 返回引用。 2YT1]x 3  
  =,各种复合赋值等  !t.  
3. 返回固定类型。 F];"d0O#5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z_Em%X  
4. 原样返回。 LA!2!60R  
  operator, [BPK0  
5. 返回解引用的类型。 4R 9lA  
  operator*(单目) `/ W6, ]  
6. 返回地址。 v|IPus|>  
  operator&(单目) 6n[O8^  
7. 下表访问返回类型。 EW$.,%b1  
  operator[] ,"MR A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |;~kHc$W  
  operator<<和operator>> <SK%W=  
IUB#Vdx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vD,ZEKAN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I4[sf  
]q#w97BxiJ  
template < typename Left > 1(S0hm[ov  
struct value_return N4]Sp v  
  { ]i$ <<u  
template < typename T > $ z4JUr!m  
  struct result_1 5k%Gj T  
  { <OX_6d*@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ( (.b&  
} ; OvL@@SX |  
9T`$gAI  
template < typename T1, typename T2 > 9%+Nzo(Fd  
  struct result_2 D<V[:~-o  
  { Y^Of  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~3f`=r3/.  
} ;  fP+RuZ  
} ; 4b\R@Knu  
6wIo95`  
]2:w?+T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UweXz.x7  
41-u*$   
下面我们来剥离functor中的operator() g0Rny  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ua!i3]18  
!p:kEIZ)y  
return l(t) op r(t) Ge'[AhA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `S`,H  
return op l(t) caG5S#8-"  
return op l(t1, t2) +c7e[hz  
return l(t) op Ly\  `  
return l(t1, t2) op 8i epG  
return l(t)[r(t)] @fI1|v=eF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t@#+vs@  
5 )A(q\  
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: XZh1/b^DMN  
单目: return f(l(t), r(t)); w^{qut.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h>w(Th\H  
双目: return f(l(t)); fT]hpoJl  
return f(l(t1, t2)); Ch] `@(l  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z-md$=+}w  
~J~@mE2ks  
struct meta_divide xE$>;30b_  
  { L=7Y~aL=  
template < typename T1, typename T2 > y cT@ D/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L<7KmN4VX  
  { Z.^DJ9E<1  
  return t1 / t2; ";kwh8wB  
} g6AEMer  
} ; PZ#\O  
+#;t.&\80N  
这个工作可以让宏来做: Z=[qaJ{]  
r$8(Q'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V4["+Y  
template < typename T1, typename T2 > \ n]3Lqe;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D+nKQ4  
以后可以直接用 M]5)u=}S-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;hf{B7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !7rk>YrY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ES4[@RX  
zl]Ic' _i  
(WCczXm)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -`f 1l8LD2  
%%-?~rjI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qsA`\%]H  
class unary_op : public Rettype u5'jIqlU  
  { @K=:f  
    Left l; dmB _`R  
public : KUV(vAY,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pW7#&@AR  
TPBL|^3K  
template < typename T > r_"=DLx6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bMA\_?  
      { U } K]W>Z  
      return FuncType::execute(l(t)); G?,b51"  
    } <MQTOz oj  
JEL.*[/  
    template < typename T1, typename T2 > >s%&t[r6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6_=t~9sY  
      { B4#XQ-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J<9;Ix8R  
    } ov 'g'1}  
} ; >h Rq  
t}Q PPp y  
{Mv$~T|e7  
同样还可以申明一个binary_op .UGbo.e  
-f-@[;D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ya*<me>`  
class binary_op : public Rettype -d*zgP  
  { lZ*V.-D^]  
    Left l; S^c; i  
Right r; WV8vDv1jt  
public : n:8<Ijrh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {<P{uH\l  
U =i=E}'  
template < typename T > H %bXx-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (i.7\$4  
      { /5wIbmz@I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %.rVIc"  
    } W<c95QD.  
|?gO@?KDZ  
    template < typename T1, typename T2 > N<N uBtkA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NI^jQS M]  
      { my}l?S[2d@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t_"]n*zk1  
    } &y+)xe:&S  
} ; r.ib"W#4  
U)Jwo O  
H/^t]bg,  
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 xt zjFfq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @Rw]boC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yEPkF0?  
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。 t%fcp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (7*((  
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。。。 G_E \p%L>]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DX(!G a  
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) OnND(YiX  
下面是修改过的unary_op 2EC<8}CG  
CQns:.`$`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T(z/Jm3  
class unary_op ..fbRt  
  { `L m9!?  
Left l; C~X"ZW:d[  
  :>*0./hG  
public : 08qM?{z o^  
,382O$C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9YvK<i&I  
<i ";5+  
template < typename T > pmuT7*<19  
  struct result_1 DmiZ"A  
  { =`OnFdI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fql|0Fq  
} ; `9& ~fWu  
J,D^fVIw  
template < typename T1, typename T2 > QIC? `hk1  
  struct result_2 fA"9eUu  
  { ^u+#x2$Mg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~[Z,:=z  
} ; mO0}Go8  
.YlhK=d4  
template < typename T1, typename T2 >  _W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oqa8v6yG'  
  { {:TOm0eK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7srq~;j3  
} gXvE^fE  
H Xb_k1n  
template < typename T > k9!eu j&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1'!%$D  
  { sP@7%p>wt  
  return OpClass::execute(lt(t)); (2(y9r*1  
} %fIYWu`X  
FyWrb+_0v  
} ; 9P&{Xhs7  
<AN5>:k[pM  
Sv\399(  
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 )ml#2XP!f  
好啦,现在才真正完美了。 T_ga?G<  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'B;n&tJ   
Wg=qlux-  
template < typename Right > ?>DwNz^.!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3a0% J'  
  { K6 c[W%Va  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E]0Qz? W  
} srryVqgS  
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。 u,JUMH]@  
}$` PZUw>  
@e2P3K gg  
jP\5bg-}  
jE2EoQ i,  
十. bind A-l[f\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 'xu! t'l&  
先来分析一下一段例子 ke2}@|?t  
qoSZ+ khS$  
FVWHiwRU,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bejk^V~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /Q2HN(Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ao, <G.>R  
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。 'DD~xCXE  
我们来写个简单的。 eQJyO9$G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \u*[mrX_B:  
对于函数对象类的版本: T'-kG"lb  
;~Gez;AhK  
template < typename Func > T\ [CQO  
struct functor_trait gR${S|Z#u4  
  { vT#m 8Kg  
typedef typename Func::result_type result_type; GI%9Tif  
} ; 7X8n|NZRH7  
对于无参数函数的版本:  QB#_Wn  
9>/:c\q+  
template < typename Ret > 'H(khS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :8U@KABH@h  
  { 2Yg\<Ps N  
typedef Ret result_type; Uy<n7*H  
} ; 0RHjA& r3v  
对于单参数函数的版本: >AW&Lfw$  
z{nd4qOsD  
template < typename Ret, typename V1 > 7!JBF{,=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bd&Nf2  
  { H^JFPvEc  
typedef Ret result_type; KeWIC,kq  
} ; Ee^>Q*wahw  
对于双参数函数的版本: zYEb#*Kar  
I\f\k>;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y'_2|5!Qs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0Vj!'=Ntv  
  { p:xVi0  
typedef Ret result_type; w|:ev_c|  
} ; #kp +e)F  
等等。。。 o`.5NUn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %$F_oO7"  
X<d`!,bn@  
template < typename Func > [0H]L{yV  
struct func_return .[o`TlG%  
  { yGC3B00Z  
template < typename T > !H(V%B%  
  struct result_1 F6Q nz8|  
  { :Fi$-g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %t%D|cf  
} ; `.F3&pA  
#@<L$"L  
template < typename T1, typename T2 > pDt45   
  struct result_2  g:?p/L  
  { _+d*ljP)l3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xzBUm  
} ; :z2G a  
} ; +THK Jn!>  
tJpK/"R'  
0W,.1J2*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ddEV@2F  
hs<OzM  
template < typename Func, typename aPicker > 0F<$Zbe2B  
class binder_1 LzD,]{CC5  
  { Bh7dAV(  
Func fn; j# n  
aPicker pk; i}v3MO\X  
public : _CG ED{b@  
C /w]B[H  
template < typename T > *#j_nNM4  
  struct result_1 -EG=}uT['b  
  { :_kZkWD5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :_pn|  
} ; MLN+ BuS  
vA*Q}]Ov  
template < typename T1, typename T2 > WNF#eM?[a  
  struct result_2 s ?|Hw|j  
  { KVPWJHGr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4E@_Fn_#  
} ; VVk8z6 W  
MGsY3~!K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m:c .dei5  
+O@|bd \  
template < typename T > 0lS=-am  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :~'R|l  
  { ITfz/d8  
  return fn(pk(t)); ?cB26Zrcb  
} {=9"WN    
template < typename T1, typename T2 > (1Klj+"p%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dg4q+  
  { FBS]U$1  
  return fn(pk(t1, t2)); 9/dADJe0b  
}  e,T^8_>  
} ; qD{~QHDa  
_c,{}sn  
wpcqgc  
一目了然不是么? QZFH>,d  
最后实现bind 4}Yn!"jW&  
I[bWd{i:  
af|x(:!H  
template < typename Func, typename aPicker > 41I2t(H @z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $8>II0C.  
  { wS+j^ ;"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0}WDB_L  
} 7|(o=+Bt  
fzzk#jU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 13f 'zx(AO  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Uac.8wQh  
?4#wVzuzA  
十一. phoenix \12y,fOJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v>sjS3  
O#Ho08*Xn  
for_each(v.begin(), v.end(), 8B3C[?  
( O8/r-?4.  
do_ YA~`R~9d  
[ 6Tsi^((Li  
  cout << _1 <<   " , " \%QA)T%  
] }B&+KO)  
.while_( -- _1), D(#6H~QN%  
cout << var( " \n " ) _xr@dK<   
) U$LI~XZM  
); <J-.,:  
+f'@  
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: ebhV;Q.  
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 -AwkP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^ >#@qMw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xPzBbe  
  9EWw  
@P<aTRy,f  
template < typename Cond, typename Actor > S>y}|MG  
class do_while iO7s zi  
  { CRu {Ie5B  
Cond cd; (= W u5H  
Actor act; =,Z5F`d4  
public : H Em XB=  
template < typename T > Wcki=ac\v!  
  struct result_1 x| r#  
  { .qrS[ w  
  typedef int result_type; G' mg-{  
} ; na_Wp^;  
t""d^a#Dp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yQ| V7G  
E51S#T  
template < typename T >  yHn8t]{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qEM,~:lTn  
  { hI,+J>  
  do  Vsd4;  
    { B* k|NZj  
  act(t); 34 I Cn~  
  } C5~ +"#B  
  while (cd(t)); A\|:hzu+  
  return   0 ; ?~ /_&=NSx  
} {0 L)B{|  
} ; N'YQ6U  
`: 9n ]xP  
F{laA YE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;n.SRy6  
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。 VN]j*$5   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o_cAelI[!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xmHW,#%ui\  
下面就是产生这个functor的类: ,soXX_Y>  
/@@?0xjX  
\omfWWpK  
template < typename Actor > UD^=@?^7  
class do_while_actor @*iT%p_L  
  { [#+klP$  
Actor act; =H?^G[y  
public : cX|(/h,W/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R_b)2FU1y  
ZV$!dHW/  
template < typename Cond > tD> qHR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6o~g3{Ow  
} ; U,Th-oU  
sn8r`59C  
C5=m~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [S?`OF12  
最后,是那个do_ Og?P5&C"9D  
fnK H<  
oWBjPsQ  
class do_while_invoker 0r]-Ltvl?}  
  { 0[ZwtfL1  
public : U\dLq&=V  
template < typename Actor > Ie4X k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `/9&o;qM   
  { 4v.i!U# {  
  return do_while_actor < Actor > (act); +HoCG;C{  
} bM"d$tl$?'  
} do_; =:m6ge@C&H  
ai;-_M+$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3q.HZfN~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y/qs\c+  
最后来说说怎么处理break和continue \{ff7_mLo  
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。 CykvTV Q  
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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