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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda amY\1quD|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r|>a;n Y  
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, * vMNv  
,AO]4Ec  
#A '|O\RGP  
%8a886;2  
  class filler Rg!Fu  
  { 3j iSvrfI  
public : q`8M9-~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *>a+`|[1*  
} ; \Gk4J<  
G$B( AWL  
u d V. $N  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: DcQ[zdEz+  
_z$lg]q  
=E?!!EIq.  
l" #}g%E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SCZ6:P"$qX  
Gz9w1[t  
Uz`K#Bz   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?Q ]{P]  
Uczb"k5  
D~i m1h;>  
[8o!X)  
二. 战前分析 ^gK8 u]>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;QA`2$Ow  
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 !u0qF!/W  
1UHStR  
u&!QP4$"z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v&NC` dVR  
  /* --------------------------------------------- */ JToc("V  
vector < int *> vp( 10 ); ,(6U3W*bu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wK_I"  
/* --------------------------------------------- */ %6vf~oG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8d90B9  
/* --------------------------------------------- */ *P#okwp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i+2fWi6Z+  
  /* --------------------------------------------- */ 19u'{/Y"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }T}9AQ}|  
/* --------------------------------------------- */ }CiB+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \UdHN=A&  
8e`'Ox_5a  
gRk%ObJGqm  
QeK@ ++EVc  
看了之后,我们可以思考一些问题: xMAfa>]{n  
1._1, _2是什么? 3=reN6Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5w\>Whbd  
2._1 = 1是在做什么? rHir> p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vakAl;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 x2|YrkGv  
N6"b Ox J(  
+wAH?q8f  
三. 动工 kIb)I(n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0wx lsny?  
],lrT0_cT  
^r u1QDT  
1<y|,  
template < typename T > GWNLET  
class assignment y|BRAk&n  
  { H8V${&!ho  
T value; 5Iv3B|u  
public : wF +9Iu  
assignment( const T & v) : value(v) {} IA\CBwiLj  
template < typename T2 > D;pfogK @  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +bG^SH2ke  
} ; lG\6z"K  
\GL!x 7s1A  
6*] g)m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F__j]}?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~nQv yM!$  
mVg$z  
r[ UZHX5+S  
j4ARGkK5B  
  class holder i`]-rM%J#  
  { i'GBj,:  
public : #1INOR9  
template < typename T > MZyzc{c,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i8F^ N=  
  { U*G8 }W  
  return assignment < T > (t); P8hA<{UFS\  
} z=}@aX[  
} ; +d7sy0  
.AIlv^:|U  
w4m -DR5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^sLnKAN  
PGaB U3  
  static holder _1; ^BDM'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DAZzc :1Aj  
s*"Yi~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FtaO@5pS54  
而不用手动写一个函数对象。 ,/d R  
Xz,-'  
fOE8{O^W  
vdwh59W  
四. 问题分析 YL(7l|^!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rTBrl[&,q'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 AOT +4*)%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pm2T!0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @8IY J{=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pF)}<<C  
8Iz-YG~%3  
五. 问题1:一致性 I! s&m%s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K"p$ga{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >C6wm^bl  
N|Cx";,|FZ  
struct holder (&n4^tJ+_  
  { XkB^.[B  
  // \,:3bY_d  
  template < typename T > ?vHow$  
T &   operator ()( const T & r) const Z3:M%)e_u$  
  { ~Wh} W((L  
  return (T & )r; Irk@#,{<  
} .rfufx9Sw  
} ; TTg>g~t`  
(C< ~:Y?%  
这样的话assignment也必须相应改动: h'{}eYb+   
: K%{?y  
template < typename Left, typename Right > 'b#`)w@/=  
class assignment nWTo$*>W  
  { \ (y6o}aW  
Left l; [ \I&/?On  
Right r; vmI2o'zi  
public : Ql1HaC/5)-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} adHZX  
template < typename T2 > ]=2wQ8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =@#[@Ia  
} ; DqgYc[UGA  
\Y)pm9!  
同时,holder的operator=也需要改动: ]+1?T)<!  
!PN;XZ~{  
template < typename T > !Vtt.j &4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /O"IA4O  
  { .C avb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HGuY-f  
} K6#9HF'2I  
>KjyxJ7  
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。 ahagt9[,:F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \Mk;Y  
7U#`^Q}  
return l(rhs) = r; wGd4:W  
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。 @\[UZVmBw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hg}Rh  
liEb(<$a  
template < typename Tp > >QwZt  
class constant_t %B^nQbNDM  
  { >|<8QomD  
  const Tp t; fH_G;#q  
public : P8DT2|Z6f]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VKtrSY}6T  
template < typename T > 5pNbO[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IY@)  
  { %|(~k*s4  
  return t; gi::?ET/.  
} zV)Ob0M7U  
} ; 9*!C|gC9Ia  
3c5=>'^F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vkE[Ur>  
下面就可以修改holder的operator=了 QJFx/zU  
L@*0wx`fU  
template < typename T > <y${Pkrj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OtuOT=%  
  { &*TwEN^h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 27b7~!  
} l6b3i v,  
uMm/$#E  
同时也要修改assignment的operator() 846j<fE  
4;;F(yk8  
template < typename T2 > Zmf\A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]JQk,<l5E  
现在代码看起来就很一致了。 ;^)(q<]  
c1j)  
六. 问题2:链式操作 /kLX f_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 azMrY<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q|J3]F !n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v'`9^3(-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A3%s5`vNvH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fy-+? ~  
WXj}gL`  
template < typename T > fRo_rj _  
struct result_1  eWO^n>Y  
  { gvYib`#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |RQ19m@  
} ; E^S[8=  
3=xb%Upw  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 't=\YFQ*v  
!pI)i*V|  
template < typename T > Oqzz9+  
struct   ref rkA0v-N6v  
  { GW$ (E*4q  
typedef T & reference; | ]`gps  
} ; P[PBoRd2  
template < typename T > )AOD~T4s7  
struct   ref < T &> &)L2a)  
  { 0N.tPF}  
typedef T & reference; H<|I&nV  
} ; yvo~'k#c  
6~\z]LZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sv.z9@S  
{O*<1v9<  
template < typename T > }*l V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2X2,( D!  
  { )F 6#n&2  
  return l(t) = r(t); ]H7_bix  
} l|-1H76  
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。 ITh1|yP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lys4l$J]  
2XrPgq'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S4kGy}{+i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BM{GSX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N)A?*s'v~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /B"h #v-o  
最后的布局是: 0B)l"$W[)/  
                Add k%#`{#n i  
              /   \ KC o<%  
            Divide   5 <Fb3\T L  
            /   \ dC@aQi6{6  
          _1     3 cs`/^2Vf"#  
似乎一切都解决了?不。 c+AZ(6O ?\  
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。 UC^&& 2maI  
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。 ';??0M  
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: =nOV!!  
,.tT9? m  
template < typename Right > *Id$%O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1d!7GrD F  
Right & rt) const ed*Cx~rT  
  { { yU1db^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VE^NSk Oa&  
} (6z^m?t?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7P9n. [  
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。 S5d:?^PGg  
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。 Mm-FdP m  
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。 >b,o yM  
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(o[T),_%0  
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? (?xGl V`n  
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: FQB)rxP  
`LH!"M  
template < class Action > ;6t>!2I>C  
class picker : public Action dra'1E  
  { $-"AMZ899  
public :  m3 ;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y?<[g;MuT  
  // all the operator overloaded b>E%&sf  
} ; ~j 3B'  
WM: ~P$%cx  
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。 |8&AsQd  
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: #`:s:bwM:  
gB&]kHLO  
template < typename Right > 93 x.b]] "  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [V{JuG;s  
  { <qZXpQ#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xC`Hm?kM  
} /V~L:0%  
MTb}um.($  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *x`z5_yfO  
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。 2iI"|k9M  
:84ja>`c  
template < typename T >   struct picker_maker CB_(9T72H  
  { '15j$q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /}2 bsiJT  
} ; yNc>s/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jp8=>mk  
  { o}v # Df  
typedef picker < T > result; 7E Y~5U/4  
} ; aen(Mcd3bg  
XZcsx  
下面总的结构就有了: tA#X@HIE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 , 9|%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 KwPJ0 ]('_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .`Z{ptt>  
至此链式操作完美实现。 '`"LX!"ZO  
@M#2T  
FtM7+>Do.  
七. 问题3 <tf4j3lwH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z(.$>O&6H  
$@x3<}X;  
template < typename T1, typename T2 > kSU5  }  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J}jK_  
  { \2_>$:UoV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :1_hQeq  
} PC\Xm,,  
[w=x0J&  
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{\cm Ds  
@kvp2P+O  
template < typename T1, typename T2 > ?[RG8,B  
struct result_2 e7,iO#@:m  
  { ,Lv} Xku  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cnLC>_hY  
} ; *Z{$0K  
3 %DA{  
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? C| Mh<,~ E  
这个差事就留给了holder自己。 $nn~K  
    FT|*~_@  
 Xid>8  
template < int Order > {)b`fq  
class holder; .kC}. Q_  
template <> !ox&`  
class holder < 1 > &51/Pm2O  
  { E*(Q'p9C  
public : 44%H? ,d  
template < typename T > jQb=N%5s  
  struct result_1 H ~ks"D1  
  { GC4$9q}C4Z  
  typedef T & result; %i.|bIhmm  
} ; bzJKoxU  
template < typename T1, typename T2 > n|,Es!8:o  
  struct result_2 V?_%Y<|L  
  { ZM|>Va/X  
  typedef T1 & result; \&TTe8  
} ; J&3;6I &  
template < typename T > ..~{cU4Tt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @W. `'b-  
  { iGhapD  
  return (T & )r; ED?s[K  
} il#rdJ1@t  
template < typename T1, typename T2 > I[4E?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PN.6BJvu  
  { I7uYsjh@u  
  return (T1 & )r1; UoLO#C0i  
} ;JZXSM-3  
} ; wZC'BLD  
>^Y 9p~  
template <> mdZELRu  
class holder < 2 > plf<O5'  
  { 5=?&q 'i  
public : SHGO;  
template < typename T > :w];N|48s  
  struct result_1 /C(L(X  
  { H!Od.$ZIX  
  typedef T & result; p0tv@8C>  
} ; ;=7z!:)  
template < typename T1, typename T2 > Olno9_'  
  struct result_2 #E ~FF@a  
  { AH7k|6ku<*  
  typedef T2 & result; .Yf h*  
} ; a>kD G <.A  
template < typename T > 1z`,*eD7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +p[~hM6?  
  { >u4e:/5]  
  return (T & )r; <G&v  
} Q0--.Q=:Y  
template < typename T1, typename T2 > m!2Dk#t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gON6jnDO  
  { ry T8*}o  
  return (T2 & )r2; =QC^7T  
} Yn#8uaU  
} ; w %zw+E  
[D,:=p`  
]lo1Kw  
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> >。 Ax%BnkU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x3P@AC$\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9s!/yiP5  
s +GF- kJ*  
return l(i, j) = r(i, j); 6+FON$8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5_`}$"<~  
vq s~a7E-P  
  return ( int & )i; c]]F`B  
  return ( int & )j; -hzza1DP  
最后执行i = j; c`+ITNV  
可见,参数被正确的选择了。 &8pXkD#A  
W<4\4  
O)Qz$  
k$c j|-<  
Q*8-d9C  
八. 中期总结 !BX62j\?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V!P3CNK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q#N+5<]J)#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |FFC8R%@]u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R]Oy4U,f  
K[[k,W]qb  
!.9vW&t  
 SoX V  
Q7r,5w& cm  
78)^vvn5~  
九. 简化 p5l$On  
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。 u\xm8}A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;N\?]{ L  
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: d]3sC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [S:)UvB  
  +-*/&|^等 uE j6A  
2. 返回引用。 1 =<|h  
  =,各种复合赋值等 sQZ8<DpB  
3. 返回固定类型。 G C'%s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6W=:`14  
4. 原样返回。 :Y>] 6  
  operator, fO^6q1a  
5. 返回解引用的类型。 >n~p1:$  
  operator*(单目) r%pFq1/'!  
6. 返回地址。 mj=|oIMwT  
  operator&(单目) YZRB4T9  
7. 下表访问返回类型。 P@YL.'KU)  
  operator[] #&83;uys  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3 \r@f_p  
  operator<<和operator>> %wW5)Y I  
Qiw4'xQm  
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。 L_"(A #H:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5Kj4!Ai  
lM^!^6=v0l  
template < typename Left > hxVM]e[  
struct value_return -5 /v`  
  { \!Zh="hN  
template < typename T > =zeLs0s;  
  struct result_1 Ok~{@\  
  { Us,[x Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;-pvc<_c<  
} ; !9xANSb  
7&V^BW  
template < typename T1, typename T2 > Ln2C#Uf  
  struct result_2 gvqd 1?0w  
  { 5`'=Ko,N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N5s|a5  
} ; yI.H4Dl<  
} ; ASZ5;N4u  
H r^15  
QYfAf3te  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?w37vsN  
2~WFLD  
下面我们来剥离functor中的operator()  OI_/7@L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &rztC]jF  
(GEi<\16[  
return l(t) op r(t) 7Sz'vyiz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0IgnpeA]  
return op l(t) QHs:=i~VH  
return op l(t1, t2) "Dl9<EZ  
return l(t) op Fy@#r+PgWp  
return l(t1, t2) op b q3fiT9  
return l(t)[r(t)] +GYMJK`S+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mj B< \g>  
Uk *;C  
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: X!rQ@F3  
单目: return f(l(t), r(t)); ?FV7|)f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vN,}aV2nq  
双目: return f(l(t)); hG~]~ )  
return f(l(t1, t2)); nKjeH@&#  
下面就是f的实现,以operator/为例 `}9 1S  
foz5D9sQ  
struct meta_divide Krr?`n  
  { }.MoDR3\  
template < typename T1, typename T2 > &AQ;ze  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E]H   
  { c[h'`KXJf-  
  return t1 / t2; t}XB|h  
} cCh0?g7nV  
} ; ~*mOt 7G  
*{.&R9#7U'  
这个工作可以让宏来做: <RoX|zJw  
i_0 ,BV C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A&|Wvb=  
template < typename T1, typename T2 > \ D]pK=247  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Tw`c6^%^y  
以后可以直接用 ]@/^_f>D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !$p2z_n$@.  
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 ^A 11h6I  
(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。。。) ^p"4)6p-W  
CRc!|?  
m]0^  
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 +q #Xy0u  
{{.sEi*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'YZI>V*  
class unary_op : public Rettype lPRdwg-  
  { ^_*jp[!`b$  
    Left l; iHE0N6%q  
public : POqRHuFq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mJ8{lXq3!  
4f4 i1i:  
template < typename T > r^w\9a_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \~gA+ o}Q  
      { 4Vu'r?  
      return FuncType::execute(l(t)); 9UeVvH  
    } W{fULl  
M^j<J0(O  
    template < typename T1, typename T2 > E8T"{ R80  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?%\mQmjas  
      { z:Xj_ `p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QL)>/%yU  
    } H$~M`Y9I~  
} ; ?%cn'=>ZI  
Lnh':7FQJx  
oupJJDpP  
同样还可以申明一个binary_op [;(]Jy  
8- dRdQu]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Rz{44LP&  
class binary_op : public Rettype TK; \_yN  
  { Sk8%(JD7  
    Left l; Dk)@>l:gI,  
Right r; $.oOG"u0]  
public : y#b;uDY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P['X<Xt8  
vP3K7En  
template < typename T > VDB$"T9#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !2GHJHxv]c  
      { wn &$C0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CnabD{uTf  
    } e{,!|LhpQ  
"#*Nnt  
    template < typename T1, typename T2 > 0-*Z<cu%l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Llta,ULE  
      { 98BYtxa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n`P`yb\f$  
    } On&L#pf  
} ; sT`^ljp4  
l{5O5%\,  
@KA1"Wb_  
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 'gDe3@ci!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2tf6GX:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %iJ|H(P  
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。 $O9Xx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q]rqD83((  
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。。。 ?'sXgo.}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Yj|]Uff8O  
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) IqUp4}  
下面是修改过的unary_op `(DJs-xD  
*QH[,F`I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HE;V zR  
class unary_op <GF@L  
  { Uo6(|mm  
Left l; {155b0  
  CCqT tp  
public : "- eZZEl(  
xo  Gb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [M:S`{SbY  
V"#Jk!k9k  
template < typename T > TvQ^DZbe  
  struct result_1 3SNL5  
  { QaQ'OrP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \H4U8)l  
} ; vv.PF~:  
[U.v:tR   
template < typename T1, typename T2 > >uy%-aXiVa  
  struct result_2 |nY~ZVTt/  
  { G{b:i8}l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N:x0w+Ca  
} ; D.*>;5:0'  
l6 7KJ  
template < typename T1, typename T2 > >"("*3AO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tln1eN((q  
  { o| D^`Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Yc`<S   
} 2 9#]Vr  
6y  Wc1  
template < typename T > mqFq_UX/ T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V1<`%=%_W  
  { Y=2Un).&  
  return OpClass::execute(lt(t)); q`Q}yE> 9  
} 7[KCWJ  
$|a;~m>  
} ; YaL]>.;Z:"  
- k`.j  
iiNSDc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Do*n#=  
好啦,现在才真正完美了。 m 22wF>9  
现在在picker里面就可以这么添加了: Acu@[ I^  
8eyl,W=dn  
template < typename Right > lS9n@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const js <Ww$zFW  
  { M"wue*&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fKkjn4&W  
} 4%_M27bu[  
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。 i@zY9,b  
KQmZ#W%2m  
D7Zm2Kj  
W3JF5*  
YYUe)j{T  
十. bind JP'= UZ'  
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。 h6M;0_'  
先来分析一下一段例子 ycX{NDGs  
Z[ZDQ o1  
|4C^$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;n*J$B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9UD @MA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |_zO_Frtp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 v?j!&d>  
我们来写个简单的。 c K<)$*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "JT;gaEm  
对于函数对象类的版本: u#jC#u^M  
oNYZIk:  
template < typename Func > !O)qYmK]|  
struct functor_trait Ade }g'  
  { (:sZ b?*  
typedef typename Func::result_type result_type; U[||~FW'  
} ; x$B&L`QV  
对于无参数函数的版本: 5H !y46z  
4v.d-^  
template < typename Ret > IXq(jhm8bL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $>w/Cy  
  { D>kD1B1  
typedef Ret result_type; :zp`6l  
} ; |wp ,f%WK  
对于单参数函数的版本: 4hAJ!7[A.  
k-jahm4  
template < typename Ret, typename V1 > aj8Rb&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .eF_cD7v  
  { jP=Hf=:$  
typedef Ret result_type; DxSsg  
} ; TFH&(_b  
对于双参数函数的版本: p'Bm8=AwD  
s3 B'>RG}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3V;gW%>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G|4^_`-  
  { iRw&49  
typedef Ret result_type; @x{`\AM|%  
} ; S# we3  
等等。。。 -9+se  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @*O?6>  
..qd,9H  
template < typename Func > r"wtZ]69  
struct func_return LU2waq}VA  
  { 0(\+-<  
template < typename T > ` \ZqgX4  
  struct result_1 I.V:q!4*  
  { j]5WK_~M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s~L</Xvo  
} ; X0$@Ik  
6mPm=I[oh  
template < typename T1, typename T2 > :T@r*7hNT  
  struct result_2 @;^Y7po6u  
  { Mr3-q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2F+gF~znQ  
} ; :td ~g;w  
} ; 46x.i;b7  
*l+Cl%e  
Xu}U{x>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !m y8AWO'  
fZN><3MO>  
template < typename Func, typename aPicker > }DjYGMrTB  
class binder_1 bbN%$/d  
  { }iiHr|l3  
Func fn; ocQWQ   
aPicker pk; jAhP> t:  
public : H3KTir"on  
-n))*.V  
template < typename T > ?dq#e9  
  struct result_1 -j`LhS~|  
  { M {a #  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :E_a 0!'  
} ; ` E`HVZ}  
^twivNB  
template < typename T1, typename T2 > k$7Z^~?Fz  
  struct result_2 QwWW! 8  
  { `=)2<Ca;~@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _eQ-`?  
} ; lxb zHlX  
F jrINxL7^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MQTdk*L_]  
5W? PCOh\  
template < typename T > > s EjR!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j;nb?;  
  { K 1#ji*Tp  
  return fn(pk(t)); `wz[='yM  
} 6[ga$nF?  
template < typename T1, typename T2 > p~jlx~1-]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bud&R4+  
  { pbk$o{$`W  
  return fn(pk(t1, t2)); /f{$I  
} t;q7t!sC]  
} ; 9U_ks[Qa  
E1V^}dn  
IyUdZ,ba  
一目了然不是么? kI\tqNJi  
最后实现bind Snw3`|Y~<  
qYB~VE03  
kBWrqZ6  
template < typename Func, typename aPicker > >t+ qe/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JgfVRqm   
  { RrV>r<Z"Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DC4C$AyW r  
} x_w~G]! /  
A#@_V'a8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :z"!kzdJ  
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。 mLbN/M  
3z =^(Y  
十一. phoenix vDj;>VE2b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E#%}ZY  
EMvHFu   
for_each(v.begin(), v.end(), )r6EW`$  
( kPxT" " k  
do_ 3c'#6virz  
[ n.6T OF  
  cout << _1 <<   " , " #CUz uk&  
] pHE}ytcT  
.while_( -- _1), 7{kP}?  
cout << var( " \n " ) B|=|.qp$)  
) (U1]:tZ<.  
); e79KbLV  
$hrIO+  
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: k-LEI}h  
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 /%rq hHs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <O~WB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wVl+]zB  
OEhHR  
>7Jr^o#|_x  
template < typename Cond, typename Actor > w|Cx>8P8@  
class do_while <v 0*]NiX  
  { @I3eK^#|P  
Cond cd; G7LIdn=  
Actor act; f{#j6wZM  
public : (K..k-o`.  
template < typename T > )Di \_/G  
  struct result_1 <X7\z  
  {  \[:/CxP  
  typedef int result_type; < Bg8,;  
} ; V\5 L?}  
=^DLywAh}u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} is^pgKX  
myFAKRc  
template < typename T > l1=JrpCan  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JC?N_kP%W  
  { ,YYVj{~2  
  do <PN"oa#  
    { '_P\#7$!MV  
  act(t); ksR1k vTm  
  } v 4/-b4ET  
  while (cd(t)); dP2irC%f8  
  return   0 ; )~)*=u/  
} `YBkF  
} ; # uCB)n&.  
ecJ6  
vdDludEv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mj=$y?d ]  
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。 fnKY1y]2+  
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。 vxQ8t!-u  
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。 a,t``'c;  
下面就是产生这个functor的类: g| <wyt[  
!9iGg*0dx  
3riw1r;Q  
template < typename Actor > F^$led1/F  
class do_while_actor |R/.r_x,V?  
  { "Ml&[O ge  
Actor act; tvKAIwe  
public : 0JuD ^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <+j)P4O4  
 $!@\  
template < typename Cond > EpJ4`{4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /Dt d#OAdr  
} ; E\ 8  
BKa- k!  
pE.PX 8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  =SOe}!  
最后,是那个do_ ?']h%'Q  
rZPT89M6  
<+#o BN  
class do_while_invoker b#)U UGmI  
  { Q:C$&-$  
public : A=zPL q{Sb  
template < typename Actor > %#L]]-%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^E`(*J/o  
  { cXMhq<GkAA  
  return do_while_actor < Actor > (act); f;SC{2f  
} IxR?'  
} do_; (UCK;k  
)+")Sz3zx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2f`nMW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5v)(8|.M  
最后来说说怎么处理break和continue p}b/XnV$~  
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)md  
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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