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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C;oT0(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [5s4Jp$+  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, C!S( !Z,  
Tyt1a>! qA  
JAP4Vwj%j  
s<fzk1LZ  
  class filler n*vhCeL  
  { Ox}a\B8  
public : dpI! {'"M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SW*Y u{  
} ; }Jk=ZBVjT7  
{N 0i 3e s  
>r5s>A[YC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  B/ACU  
nM6/c  
!d3:`l<  
""u>5f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h(3ko An  
G}p* oz~  
Q a8;MxK`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Dro2R_j{  
|GnqfD  
{{ /-v3n  
\}+b_J6-  
二. 战前分析 zkmfu~_)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c:sk1I,d~^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t{Xf3.  
g~Agy  
/U =eB?>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C9%2}E3Z$)  
  /* --------------------------------------------- */ P`!31P#]L  
vector < int *> vp( 10 );  ~xV|<;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ym/y2B(  
/* --------------------------------------------- */ |sklY0?l(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sj\kp ni  
/* --------------------------------------------- */ i4^1bd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -|nHwSrCZ/  
  /* --------------------------------------------- */ Iji9N!Yx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %SlF7$  
/* --------------------------------------------- */ kMY1Xb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [_wenlkm  
Mg76v<mv<  
?wYvBFRn7"  
eIY![..J/N  
看了之后,我们可以思考一些问题: h!h<!xaclW  
1._1, _2是什么? :~{x'`czJ  
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。 v'H\KR-;  
2._1 = 1是在做什么? 55]E<2't  
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。 PcK;L(  
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。 a.!|A(zw  
%$H~  
~AbTbQ3  
三. 动工 O[/l';i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BARs1^pR4  
QvjOOc@k~n  
y( uE  
EoD[,:*  
template < typename T > Ec;{N  
class assignment ;^Hg\a  
  { &$+nuUA  
T value; dyMj=e  
public : [  bB   
assignment( const T & v) : value(v) {} Dhy@!EOS  
template < typename T2 > B2DWSp-8*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K\a=bA}DG  
} ; 8KhE`C9z  
^J{tOxO=l  
1pT-PO 3=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zbobi,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ppu WcGo  
8*t8F\U#  
FqpUw<]6s  
^wm>\o;  
  class holder fKN&0N |^R  
  { :^oF0,-qZ  
public : "o.g}Pv  
template < typename T > p{BBqKv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R#0Z  
  { b9gezXAcd  
  return assignment < T > (t); H^N 5yOj/  
} DEcsFC/SK  
} ; a2tRmil  
:`w'}h7m  
mFdj+ &2\  
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: eH9Ofhsry  
e;ej/)no`  
  static holder _1; ="*:H)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GIGC,zP@k  
JTn\NSa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); //_aIp  
而不用手动写一个函数对象。 h<8.0  
?rG>SA>o  
mqFo`Ee  
c Oi:bC@  
四. 问题分析 E=9xiS  
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。 ,J63 ?EQ3  
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。 +^\TG>le  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1ehl=WN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i^zncDMA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]&mN~$+C  
uO,9h0y0W  
五. 问题1:一致性 6*]g~)7`Q~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q;<=MO/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sl RQi:  
cB ,l=/?  
struct holder ;@R=CQ6  
  { 2GRdfX  
  // 8r46Wr7Q  
  template < typename T > GV"HkE;  
T &   operator ()( const T & r) const VX<jg#(  
  { #uzp  
  return (T & )r; <*4BT}r,^2  
} BD (Y =g  
} ; &rmXz6 F  
l9eCsVQ~V  
这样的话assignment也必须相应改动: dvl'Sq<  
 9AgTrP  
template < typename Left, typename Right > X>W2aDuEZ  
class assignment h/a|-V}m&  
  { /P>t3E2c  
Left l; ZgP~VB0)$  
Right r; ?mCino  
public : X?8EPCk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qij<XNZU"&  
template < typename T2 > zc n/LF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1"4Pan  
} ; -J<{NF  
ev}ugRxt|k  
同时,holder的operator=也需要改动: P wY~L3,  
E9"P~ nz  
template < typename T > vTdJe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3?+CP-T-j  
  { 6(5YvT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); knsTy0]  
} `3CdW  
4N- T=Ig  
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。 =>kE`"{!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &# ?2zbZ  
Z@G[\"  
return l(rhs) = r; TJY  [s-  
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。 2`?58&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3iI 4yg  
Q2L>P<87T  
template < typename Tp > EL?6x  
class constant_t h'tb  
  { &O:IRR7p  
  const Tp t; Yi5^# G  
public : ,L.*95 ,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @> ]O6P2  
template < typename T > lI<Q=gd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nbMxQOD k  
  { ; m]KKB  
  return t; , Y\`n7Ww  
} m 3 Y@p$i5  
} ; fQkfU;5  
t6+c"=P#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]"2;x  
下面就可以修改holder的operator=了 C2[* $ 1U  
XDtMFig  
template < typename T > 1[g -f ,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @  gv^  
  { u3B[1Ae:K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YXi'^GU@  
} UBm L:Qv  
o^!_S5zKe.  
同时也要修改assignment的operator() !'jZ !NFO  
Jx jP'8  
template < typename T2 > +~x'1*A_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %lbDcEsf9  
现在代码看起来就很一致了。 Oe/&Ryj=mm  
g"dq;H  
六. 问题2:链式操作 <*/IV<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %wDE+&M  
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。 >STAPrBp+  
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。 5uidi  
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。 JoCZ{MhM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KmYSYNr@,  
v/m} {&K  
template < typename T > )9]DJ!]&Q"  
struct result_1 .S{FEV  
  { QCD MRh n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g5OKhL0u  
} ; x%!Ea{ s  
2&,jO+BqE@  
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: tpY]Mz[J  
v><c@a=[  
template < typename T > :]rb}1nLB  
struct   ref `k.Tfdu)K  
  { nqFJNK]a  
typedef T & reference; %tvP\(]h  
} ; cS2PrsUx  
template < typename T > 4m:D8&D_M  
struct   ref < T &> "PD^]m  
  { kF@Z4MB}yr  
typedef T & reference; VL?sfG0  
} ; 'xP&u<(F  
$1E'0M`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <3)k M&.B  
lM |}K-2  
template < typename T > sy]hMGH:3W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g!\H^d4  
  { @BmI1  
  return l(t) = r(t); VRs|";  
} x<'<E@jpU;  
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。 ]J(BaX4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @PZ{(  
3!u`PIQv  
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 wU5.t -|`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $A;%p6PO)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m4r<=o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cSD$I^$oq  
最后的布局是: euyd(y$'k  
                Add # E{2 !Z  
              /   \ yp!7^  
            Divide   5 A/c#2  
            /   \ )Ggv_mc h  
          _1     3 RD|DHio%  
似乎一切都解决了?不。 {44#<A<  
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。 `9* |Y8:  
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。 ) w1`<7L  
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:  Iysp)  
c<a)Yqf"]  
template < typename Right > *yZ `aKfH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {zTnE?(o`  
Right & rt) const YZ k.{#^c  
  { (UB?UJc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FX1H2N(  
} sW,JnR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h.*v0cq:  
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。 :Dj0W8V  
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。 S?[@/35)  
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。 7C9_;81_Dt  
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。 @Cml^v@`L  
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? L"tzUYxg  
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: zMXQfR   
|Zk2]eUO+  
template < class Action > y}U}AUt  
class picker : public Action sR4B/1'E  
  { h5Ee*D e  
public : >i_ #q$o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l86gs6>  
  // all the operator overloaded DS1{~_>nFu  
} ; ]SmN}Iq1  
fgoLN\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ictV7)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `k6ZAOQtX  
f.Y [2b  
template < typename Right > TjE'X2/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,rS?^"h9  
  { I<rT\':9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )~0TGy|  
} mKBO<l{S  
U0;pl2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VTa%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5HaI$>h6  
jVPX]8  
template < typename T >   struct picker_maker S J2l6  
  { al"=ld(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f~10 i D  
} ; [jv+Of IZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kMx)G]  
  { ek"U q RY  
typedef picker < T > result; zP&D  
} ; tv_&PIu]L  
bXi!_'z$  
下面总的结构就有了: P~M[i9 V  
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。 1,(WS F  
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。 PX*}.L *x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1\a.o[g3e  
至此链式操作完美实现。 v5\5:b {/  
V}Ee1C  
6f:uAFwG  
七. 问题3 );zLgNx,  
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。 X'88W-  
DNr*|A2<  
template < typename T1, typename T2 > .JOZ2QWm<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oOHY+'V  
  { 7`f%?xVn0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q5b9q$L$  
} >xXC=z+g]  
=4$ErwI_dm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %P7 qA  
|\W53,n9  
template < typename T1, typename T2 > r )HZaq  
struct result_2 /9=r.Vxh  
  { ,{;*b v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; THlQifA!  
} ; I^nDO\m <  
S1[, al  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &1Cs'  
这个差事就留给了holder自己。 ,+ 5:}hR+  
    &f}w&k2yj  
F{4v[WP)  
template < int Order > U\u07^h[  
class holder; ez5J+  
template <> B Dp")[l  
class holder < 1 > t#xfso`4o  
  { !6l*Jc3  
public : SpImd IpD  
template < typename T > j9rxu$N+  
  struct result_1 ;80^ GDk~S  
  { /Kh,  
  typedef T & result; {-lpYD^k3  
} ; ah%Ws#&  
template < typename T1, typename T2 > <DP8a<{{  
  struct result_2 $ x:N/mMu`  
  { `8S3Y  
  typedef T1 & result; q^:VF()d_z  
} ; 5rmU9L  
template < typename T > yVp,)T9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yM`u]p1  
  { rvlvk"  
  return (T & )r; Se_]=>WI  
} ;?k<L\zaw  
template < typename T1, typename T2 > `yP`5a/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g60k R7;\  
  { l2kGFgc  
  return (T1 & )r1; DJ DQH\&  
} #N"u 0  
} ; lWe cxD$  
tS>^x  
template <> LP=y$B  
class holder < 2 > R*!s'R  
  { \ @ fKKb|  
public : xr{Ym99E$  
template < typename T > WQ}wQ:]  
  struct result_1 E%DT;1  
  { qY$ [2]  
  typedef T & result; NYr)=&)Ke.  
} ; *FktI\tS  
template < typename T1, typename T2 > EK5$z>k>m  
  struct result_2 yQ$]`hr;  
  { uorX;yekC  
  typedef T2 & result; %S"85#R5E  
} ; tRpY+s~Fq  
template < typename T > k qL.ZR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7f}uRXBV$A  
  { 8]Tv1Wc  
  return (T & )r; !:m.-TE  
} !\<a2>4$T  
template < typename T1, typename T2 > <gFa@at  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lcm3wJ'w  
  { pY@QR?F\  
  return (T2 & )r2; !6 L!%Oi  
} 1f<R,>  
} ; #G.eiqh$a  
aopZ-^  
#-\5O  
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> >。 DnFzCJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4qz+cB_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bD0l^?Hu!  
Y+ UJV6  
return l(i, j) = r(i, j); Q"ZpT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l'/`2Y1  
*V%"q|L8  
  return ( int & )i; K6t"98  
  return ( int & )j; vX\9#Hj  
最后执行i = j; rHTZM,zM=H  
可见,参数被正确的选择了。 gu!!}pwV9  
c )LG+K  
`hZh}K^  
9xO@_pkX  
M2|!,2  
八. 中期总结 H7GI`3o  
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: ZX` \so,&,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DH yv^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2t9UJu4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $Yt|XT+!&  
0M"n  
7;o:r$08&}  
S )rr  
60vmjmXl  
E<Zf!!3  
九. 简化 jkx>o?s)z  
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。 jel:oy|_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X'jyR:ut#  
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: <@"rI>=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &U7v=a  
  +-*/&|^等 I09 W=  
2. 返回引用。 O{_t*sO9q*  
  =,各种复合赋值等 Tc/^h 4xH  
3. 返回固定类型。 e{@RBYX@+c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D[/fs`XES  
4. 原样返回。 $G`CXhbl  
  operator, =S`h/fru  
5. 返回解引用的类型。 ]JjS$VMauX  
  operator*(单目) Q?i_Nl/|  
6. 返回地址。 #\w N2`" W  
  operator&(单目) ID2->J  
7. 下表访问返回类型。 x.*^dM@V  
  operator[] 7K\v=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZKXE7p i  
  operator<<和operator>> d\JaYizp  
ZPmqoR[  
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。 e'.BTt58Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `/PBZnj  
{&n- @$?  
template < typename Left > j~k,d.17M  
struct value_return Xe %J{  
  { ks0Q+YW  
template < typename T > ,Q-,#C"  
  struct result_1 YCD |lL#  
  { ,2fi`9=\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "Xv} l@  
} ; .D 4G;=Q  
09-8Xzz  
template < typename T1, typename T2 > o9 9ExQ.  
  struct result_2 i wgt\ux.  
  { e,xL~P{|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z< L2W",  
} ; EfEgY|V0  
} ; e P@#I^_  
[=>=5'-  
_ p\L,No  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [[ ie  
 4u:SE   
下面我们来剥离functor中的operator() }gkLO TJ/,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tn5%zJ#+  
$xWwI( SaB  
return l(t) op r(t) eL}w{Hlk T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /*qRbN  
return op l(t) Mk}T  
return op l(t1, t2) 7 ~~ug  
return l(t) op  O`@Nl  
return l(t1, t2) op Fa%1] R  
return l(t)[r(t)] lnyb4d/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eM<N?9s  
kkq1:\pZ]a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ab2FK  
单目: return f(l(t), r(t)); ]bY|>q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e'K~WNT  
双目: return f(l(t)); MT-Tt  
return f(l(t1, t2)); F@u7Oel@m  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]Lub.r  
}3{eVct#|  
struct meta_divide m.K cTM%j  
  { 9r?Z'~,Za  
template < typename T1, typename T2 > bTum|GWf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VmqJMU>.  
  { qdix@ @  
  return t1 / t2; Te-p0x?G.  
} n5$#M  
} ; 4H#-2LV`  
x(Bt[=,K3  
这个工作可以让宏来做: ZM.'W}J{ *  
PQ 4mNjXN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~!$"J}d}<  
template < typename T1, typename T2 > \ Y :!L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KoERg&fY  
以后可以直接用 (Mk7"FC7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  gHe:o`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \V>5)R n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j$)ogGu  
TF8#I28AD  
^p3 GT6  
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 "W7|Xp  
`WayR^9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ab6I*DbF  
class unary_op : public Rettype ''nOXl  
  { } k2 Q  
    Left l; Vf cIR(  
public : LCB-ewy#E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \4N8-GwZQ  
)pHtsd.eP  
template < typename T > 1{a%V$S[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4qid+ [B  
      { Wlc&QOfF  
      return FuncType::execute(l(t)); g+#awi7  
    } M6g8+sio  
wEjinP$2  
    template < typename T1, typename T2 > Y}ogwg&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jri"#H  
      { CYaN;HV@_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7X>IS#W]  
    } q_b!+Y  
} ; <A,V/']  
*5feB#  
yD3}USw  
同样还可以申明一个binary_op &D<R;>iI  
` g]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G=:/v  
class binary_op : public Rettype yNvAT>H  
  { QL7b<xDQC*  
    Left l; 1&dtq,|N  
Right r; E=8'!  
public : 1&MCS%UTL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 83vMj$P  
`dvg5qQ  
template < typename T > 3}|[<^$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,\M77V  
      { YlrN^rO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K0gQr.J53  
    } ]X6<yzu&+l  
p\&O;48=  
    template < typename T1, typename T2 > D4L&6[W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bv<gVt  
      { %,@pV%2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _*o <<C\E  
    } Xz^nm\  
} ; =~;~hZj  
.a@12J(I  
V%8(zt  
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 mUg :<.^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^%7(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]rv\sD`[  
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。 wK(]E%\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  V9) /  
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。。。 gc A:Q4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `]KX`xGK  
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) -pC'C%Q  
下面是修改过的unary_op |3]/C rR_  
eAlOMSL\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \;&;K'   
class unary_op &E&~9"^hQL  
  { Pe@# 6N`  
Left l; od)TQSo  
  &s".hP6  
public : zH]oAu=H  
e0P[,e*0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q/b+V)V  
So 1TH%  
template < typename T > `58%&3lp  
  struct result_1  vD#U+  
  { (=!At)O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {[!<yUJ`S#  
} ; ,`HweIq(  
R #wZW&N  
template < typename T1, typename T2 > ce;7  
  struct result_2 HP8J\`  
  { r XJx~ g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _KM? ?&  
} ; }B-$}  
lUu0AZQmG  
template < typename T1, typename T2 > ;^ME  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NVMn7H}>  
  { 5&n:i,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uRb48Qy2  
}  R0Vt_7  
kPX+n+$  
template < typename T > a&%aads  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~0p8joOH  
  { ps<E f  
  return OpClass::execute(lt(t)); .)tv'V/  
} 0f@+o}i=)  
uY5|Nmiu  
} ; U"r*kO%  
_WZx].|A=  
g7zl5^o3j  
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 1 m'.wh|  
好啦,现在才真正完美了。 )-4c@  
现在在picker里面就可以这么添加了: Xe_ <]|  
D)PX|xrn  
template < typename Right > E*YmHJ:k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B=cA$620  
  { TQ(q [:>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zQ=b|p]|W  
} z/J?!ee  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;U'\"N9  
3= =["hO  
,!{8@*!=s  
=p;cJ%#2]'  
d_`MS@2  
十. bind rnK]3Ust  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Wr[LC&  
先来分析一下一段例子 xQ"uC!Gu4  
q1VKoKb6\:  
T ~xVHk1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (u 7Lh>6%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <SNr\/aCRi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *F( qg%1+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'UX^]  
我们来写个简单的。 eX$KH;M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: toY_1  
对于函数对象类的版本: X;!*D  
Dl/ C?Fll  
template < typename Func > D/E5&6  
struct functor_trait AOg'4  
  { &| (K#|^@  
typedef typename Func::result_type result_type; "pDU v^ie  
} ; 2 ,nhs,FZ  
对于无参数函数的版本: Ic&~iqQ  
uj3`M9  
template < typename Ret > #2^0z`-\_z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F${sEtH  
  { G u`xJ  
typedef Ret result_type; WHC/'kvF  
} ; r-T1^u  
对于单参数函数的版本: `<tRfl}qs  
fn<dr(Dx  
template < typename Ret, typename V1 > JzEg`Sn^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /H<{p$Wd  
  { HAH\ #WE  
typedef Ret result_type; *<^C0:i(  
} ; b]u=I za  
对于双参数函数的版本: r%;|gIky  
}Q`+hJ0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [x)T2sA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x_7$g<n  
  { gxO~44"  
typedef Ret result_type; 0o8`Y  
} ; x;W!sO@$  
等等。。。 qXtC7uNj$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cpk\;1&t  
=Z.0-C>W  
template < typename Func > ?eTZ>o.p/  
struct func_return p.:|Z-W$  
  { RZxh"lIo  
template < typename T > a?W5~?\9  
  struct result_1 eztK`_n  
  { QuS=^,]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9po=[{Bp  
} ; {e&fBX6;  
B9"d7E#wHF  
template < typename T1, typename T2 > Sv#MlS>  
  struct result_2 DQ0S]:tC  
  { ZW?h\0Hh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -9 LvAV>  
} ; P'h39XoZ  
} ; JcRxNH )<"  
 !y@\w  
:NLY;B`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?*V\ -7jg  
uVgA <*0  
template < typename Func, typename aPicker > FtJaX])b  
class binder_1 !Mw/j`*  
  { pq0Z<b;2  
Func fn; iU+SXsXLR4  
aPicker pk; ir'<H<t2  
public : =RUy4+0>F  
6`2i'flv  
template < typename T > FqJd  
  struct result_1 qVU<jt  
  { P:g!~&Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \:h7,[e  
} ; &</)k|.A6\  
lfBCzxifC  
template < typename T1, typename T2 > 4j;IyQDvM  
  struct result_2 qdQ4%,E[  
  { ?n<F?~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "6]oi*_8  
} ; {#+K+!SvDX  
G9x l-ag+z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iAe"oXK|  
g Nz  
template < typename T > + _ehzo97  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 12i`82>;  
  { r7VBz_Q  
  return fn(pk(t)); Jb{g{a/  
} * 0K]/tn<  
template < typename T1, typename T2 > 9V)cf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )*%uG{h  
  { %o9mG<.T  
  return fn(pk(t1, t2)); |j"C52Q  
} $Ud9v4  
} ; "u^2!d  
8]&Fu3M^  
TS#1+f]9J<  
一目了然不是么? =_&,^h@'3e  
最后实现bind Z3o HOy  
x=0Ak'1M  
#}.{|'L  
template < typename Func, typename aPicker > k4&adX@Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lYe2;bu  
  { @}jg5}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &pl)E$Y  
} <.g)?nj1  
<Y /3U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DaH4Br.2  
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。 :M;|0w*b  
L7- JK3/E  
十一. phoenix %D-!< )z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N]8/l:@  
Lm$KR!z  
for_each(v.begin(), v.end(), ^Zpz@T>m  
( Y".?j5f?  
do_ Mb_"M7  
[ q: F6MW  
  cout << _1 <<   " , " Bph(\= W  
] rG-x 3>b  
.while_( -- _1), &hVf=We  
cout << var( " \n " ) [)}`w;#  
) UptKN|S&V  
);  Dt5AG  
"@ZwDg`  
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: TH>uL;?=  
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 @6_w{6:b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CZy!nR!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _7v4S/V  
R(> oyxA[F  
5 3+C;]J  
template < typename Cond, typename Actor > ixy:S1 pI  
class do_while 1OY 5tq  
  { ,*Wh{)  
Cond cd; m k~F@  
Actor act; 0I)eYksh  
public : MG&vduu  
template < typename T > Cjt].XR@  
  struct result_1 R8.@5g_  
  { c~M'O26bW  
  typedef int result_type; r"L:Mu  
} ; 1"A"AMZf  
T*k{^=6"!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s Wj:m)  
{o'(_.{  
template < typename T > ]q #"8 =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v*y,PY1*  
  { 6X2w)cO  
  do SP  =8v0  
    { , Sf:R4=  
  act(t); c#9=o;1El  
  } j`u2\ ;  
  while (cd(t)); D(_j;?i  
  return   0 ; gT fA]  
} nKwOSGPQt  
} ; }P!:0w3  
?S)Pv53>}  
4fL>Ou[YuX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \J~@r1  
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。 ckdCd J  
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。 dpdp0  
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。 HlxgJw~<  
下面就是产生这个functor的类: lE bV)&'  
tTq2 AR|  
+s+E!=s  
template < typename Actor > )x,-O#"A  
class do_while_actor 5p.#nc!;y  
  { lA,[&  
Actor act; O2Y1D`&5  
public : 9j5k=IXg#a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y>i Qp/k:  
%B>>J%  
template < typename Cond > #3C] "  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \!)1n[N  
} ; ^x >R #.R  
RLh%Y>w  
=b3<}]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -!j5j:RR  
最后,是那个do_ ,PWMl [X  
0VgsV;  
 *% ]&5  
class do_while_invoker w`Cs,  
  { {bNKyT  
public : n7#}i2:  
template < typename Actor > R4f_Kio  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G7#<Jo<8  
  { I~M@v59C  
  return do_while_actor < Actor > (act); F{17K$y  
} X5)].[d  
} do_; yEL5U{  
@vi;P ^1!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F PAj}as  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p?<T _9e  
最后来说说怎么处理break和continue x]"N:t  
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。 L# .vbf  
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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