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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GH'O! }  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >uHS[ _`nM  
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, !Y;<:zx5  
0 15Owi  
a ]1i/3/  
;mO,3dV  
  class filler ~Sy-ga J  
  { %OI4a5V*l  
public : 2 X<nn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |#TXE|#ux  
} ; [Hcaw   
lSc,AOXp  
4`mO+.za1  
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: :$"7-a %f  
6tOi^+qN  
Mr6E/7g%  
s!h5hwBY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o_ yRn16  
B5Va%?Wg?H  
f]}}yBte`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9YSVK\2$  
umDtp\  
7b.U!Ju  
uFe'$vI  
二. 战前分析 PN\V[#nS  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e?)yb^7K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0]a15  
96W4 c]NT  
3%NE/lw1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y}/jR6hK  
  /* --------------------------------------------- */ ?1m ,SK  
vector < int *> vp( 10 ); }W "(c YN_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *?Wtj  
/* --------------------------------------------- */ h Z#\t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GUCM4jVT^  
/* --------------------------------------------- */ p#b{xK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k E_ky)  
  /* --------------------------------------------- */ r"]Oe$[#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4GTrI@}3  
/* --------------------------------------------- */ 2nx8iA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9`&77+|;e  
zMU68vwM  
Ak|b0l>^  
2$ VTu+  
看了之后,我们可以思考一些问题: f)tc4iV  
1._1, _2是什么? ,'-?:`hP'  
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。 K|~AA"I;  
2._1 = 1是在做什么? 0HPO" x3-O  
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。 #f 9qlM32  
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%KS3>V*  
I:/4t^%  
*08+\ed"#  
三. 动工 5xv,!/@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VLd=" ~  
^HoJ.oC/  
 f }-v  
tAt;bYjb\  
template < typename T > %f#\i#G<k  
class assignment jhcuK:`L  
  { |bvGYsn_#=  
T value; %((cFQ9  
public : )Jz!Ut  
assignment( const T & v) : value(v) {} cB36p&%  
template < typename T2 > '7=<#Blc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?7 X3 P  
} ; I,z"_[^G  
}amE6  
dff#{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'T{pdEn8u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _6 /Qp`s  
tQCj)Ms'X  
=~;zVP   
YL!oF^XO  
  class holder W -!dMa  
  { rOhA*_EG  
public : uyvskz\  
template < typename T > 3V!W@[ }:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B4 <_"0  
  { J b|mXNcL  
  return assignment < T > (t); (F_7%!g1d  
} 0YHYxn  
} ; s~#?9vW  
9`E-dr9  
L;kyAX@^  
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: }cyq'm i  
?~]>H A:  
  static holder _1; UFJEs[?+Te  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bv_AJ4gS  
hiT9H5 6 >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @D2`*C9  
而不用手动写一个函数对象。 Z*;*I<-  
F}\[eFf[  
&8.z$}m  
N_|YOw6  
四. 问题分析 ^S3A10f,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KS8\F0q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 p$&_fzb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x%ZiE5#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #0xm3rFy4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s' _$j$1  
>hh"IfIZ4  
五. 问题1:一致性 7Ljs4>%l9j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ((n5';|N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s 0 =@ &/  
aj% `x4e A  
struct holder ye9QTK6$,  
  { {_+>"esc  
  // p3i qW,[@  
  template < typename T > (}~ 1{C@  
T &   operator ()( const T & r) const &xF4p,7  
  { 6S` ,j  
  return (T & )r; 8j({=xbg&  
} G>9'5Lt  
} ; zkw0jX~  
s#4))yUR6Z  
这样的话assignment也必须相应改动: &L2`L)  
k)o7COx  
template < typename Left, typename Right > k B$lkl\C  
class assignment 0^_)OsFA  
  { =W97|BIW,  
Left l; OqUE4. vIP  
Right r; -uS7~Ww.a  
public : fte!Ll'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5k_Mj* {6  
template < typename T2 > L8%=k%H(1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U* c{:K-C  
} ; uugzIV)  
V_ avaE  
同时,holder的operator=也需要改动: b3jU~L$  
]*t*/j;N  
template < typename T > u:p:*u_^I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kY0g}o'<  
  { Bil;@,Z#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  yS(=eB_  
} H>Iet}/c   
:5n"N5Go  
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。 _j|n}7a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?.|wfBI  
U{.+*e18  
return l(rhs) = r; M ?: f^  
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。 < '+R%6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;nHo%`Zt  
X.W#=$;$:  
template < typename Tp > 8*Nt&`@  
class constant_t +5seT}h  
  { \5v=pDd4g  
  const Tp t; ^y;OHo  
public : (h8hg+l o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XJV3oj   
template < typename T > N1B$G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )x5$io   
  { KX=:)%+  
  return t; cnjj) c  
} [M zc^I&  
} ; b{ubp  
dk, I?c &  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QL|:(QM  
下面就可以修改holder的operator=了 GurE7J^=  
U3dR[*  
template < typename T > fQ?n(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \?Oly171  
  { hr 6LB&d_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t=@Jw  
} PxCl]~v  
3:CQMZ|;@  
同时也要修改assignment的operator() 9  lazo  
J 6d n~nPK  
template < typename T2 > Duo#WtC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D2wgSrY  
现在代码看起来就很一致了。 `Mh<S+/  
IQ27FV|3  
六. 问题2:链式操作 BIB>U W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;V}FbWz^v6  
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。 ,:Ix s^-  
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。 C">=2OO  
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。 /Vj byRwV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m6ZbYF-7W  
y^+[eT&  
template < typename T > XC8z|A-@  
struct result_1 "T=3mv%S  
  { B}xo|:f!zj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gQcr'[[a  
} ; \~1zAiSd>#  
c75vAKZ2  
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: '<E8< bi  
KzH}5:qI  
template < typename T > >kLH6.  
struct   ref k:uuJ|  
  { g)G7 kB/<p  
typedef T & reference; jU9zCMyNF  
} ; m^s2kB4A[  
template < typename T > V{^fH6;[  
struct   ref < T &> $vicHuX!  
  { jKi*3-&  
typedef T & reference; Pc-8L]2oaF  
} ; 9+;f1nV  
 ( Vv[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QbKYB  
X52jqXjg  
template < typename T > p<nBS" /  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;<GTtt# D  
  { ;s/b_RN  
  return l(t) = r(t); :?XHZ  
} %D6Wlf+^n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ?b''  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I4p= ?Ds  
 WD do{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /gy:#-2Gy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vi.AzO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u~T$F/]k>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *B~:L"N  
最后的布局是: Rw^YTv  
                Add XGl13@=O  
              /   \ - 5Wt9  
            Divide   5 :/[ZgreN6  
            /   \ ?m7"G)  
          _1     3 I;4CvoT  
似乎一切都解决了?不。 9}Ave:X^  
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。 *R6eykp  
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。 S<9d^= a  
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: )Is*- W  
Wn#JY p  
template < typename Right > c] 0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mz. &d:  
Right & rt) const Gqc6).tn  
  { 8GZjIW*0oq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jmzvp6N$8  
} v@s`l#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -6Si  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #UN{ J6{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F"P:9`/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >f05+%^[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 toZI.cSg4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3E@&wpj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \$|UFx  
*B}R4Y|g  
template < class Action > /;$ew~}  
class picker : public Action RtM.}wv;  
  { IL"#TKKv  
public : Sf:lN4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _1%^ ibn  
  // all the operator overloaded rAdcMFW  
} ; K'/x9.'%  
_[tBLGXD  
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。 GV[BpH  
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: L6 # d  
$iJ #%&D  
template < typename Right > 5h7DVr!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J(VZa_  
  { phSP+/w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oh~Dbu=%  
} <W^~Y31:0  
9'aR-tFun;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %6:2cR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V$D d 7  
O]!DNN  
template < typename T >   struct picker_maker NU*6iLIq|F  
  { (_<n0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <7Lz<{jaJ  
} ; ?`}U|]c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~WLsqP5Y~a  
  { o>%W7@Pr  
typedef picker < T > result; LEa:{s<:  
} ; m&8_i`%<  
I2Q?7p  
下面总的结构就有了: o#b9M4O  
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。 P=z':4,M}  
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。 [0@i,7{ZqE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YI+|6s[  
至此链式操作完美实现。 T^>cT"ux_  
>s~`K^zS  
M#|xj <p  
七. 问题3 h UDEjW@S  
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。 ArM e[t0$  
$a1.c;NE'  
template < typename T1, typename T2 > }]@ "t)"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dGN*K}5  
  {  Jt][b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AU2Nmf?]%  
} *i90[3l  
? ~8V;Qn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W;W\L? r  
T;7|d5][  
template < typename T1, typename T2 > 8a1{x(\z.  
struct result_2 ]F! ,Jx  
  { g5`YUr+3?h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9m>_q Wa A  
} ; s3S73fNOk  
fN;y\!q5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rv>6k:(  
这个差事就留给了holder自己。 ='azVw%_  
    @m4d4K@  
(>'d`^kjk  
template < int Order > #4?3OU#  
class holder; elQ44)TrQ  
template <> *2Kte'+q  
class holder < 1 > b9Nw98`  
  { c$TBHK;c  
public : ,0O!w>u_]J  
template < typename T > 6iOAYA=  
  struct result_1 C_o.d~xm  
  { ~-x\E#(  
  typedef T & result; J<D =\  
} ;  `!BUd  
template < typename T1, typename T2 > DzMkeX  
  struct result_2 GfV9Ox   
  { 3dfSu'  
  typedef T1 & result; F{S.f1Bsp  
} ; ]b)(=-;>  
template < typename T > 7O j9~3o4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~ i,my31  
  { :.^{!  
  return (T & )r; a+d|9y/k  
} G1BVI:A&S  
template < typename T1, typename T2 > wlJ_, wA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <=lP6B  
  { *niQ*A  
  return (T1 & )r1; `*B8IT)  
} p O.8>C%  
} ; f/xBR"'  
j56Y,Tm  
template <> mDhU wZH  
class holder < 2 > ; 1WclQ!(  
  { ( s*}=  
public : <qu\q \  
template < typename T > b /)UN*~  
  struct result_1 /V^S)5r  
  { tpS F[W  
  typedef T & result; s<{c?4T  
} ; *| 'k  
template < typename T1, typename T2 > tSjK=1"}  
  struct result_2 %rYt; 7B  
  { p[RD[&#b  
  typedef T2 & result; c?|/c9f  
} ; (NP=5lLH  
template < typename T > m@~HHwj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H 74hv`G9  
  { MFVFr "  
  return (T & )r; 3WhJ,~o-y  
} PO #FtG  
template < typename T1, typename T2 > ( %bfNs|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z`[j;=[  
  { dg-pwWqN  
  return (T2 & )r2; IMBqy-q  
} X6PfOep  
} ; 8.@ yD^'  
:geXplTx  
*op7:o_  
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> >。 cWm.']  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YWTo]DJV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V[% r5!83H  
BD#4=u  
return l(i, j) = r(i, j); 0-QkRr_ I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HtMlSgx,8>  
;@sxE}`?g  
  return ( int & )i; SU*P@?:/}  
  return ( int & )j; >k:)'*  
最后执行i = j; q,2 @X~T  
可见,参数被正确的选择了。 Cnc77EUD  
z*FlZLHY  
Bk8U\Ut  
-Z:al\e<g  
CnO$xE|{  
八. 中期总结 ]UMwpL&rY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Kl^Yq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "~GudK &  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n^'{{@&(v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3>;U||O  
1r@v \#P  
Odagaca  
y`'Ly@s  
GSl\n"S]=  
4((Z8@iX/  
九. 简化 A:N!H_x  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z%b3/rx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (|Xf=q,Le  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rGoB&% pc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |ek*wo  
  +-*/&|^等 YTY0N5["  
2. 返回引用。 W0R6<- 1  
  =,各种复合赋值等 cZ5[A  T  
3. 返回固定类型。 |GIT{_JE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LV`- eW  
4. 原样返回。 9) wjVk  
  operator, 2PRGwK/  
5. 返回解引用的类型。 ofS9h*wrJ  
  operator*(单目) XfB;^y=u8  
6. 返回地址。 &H* F  
  operator&(单目) O#9Q+BD  
7. 下表访问返回类型。 <{e0 i  
  operator[] @w@rW }i0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 75<E0O  
  operator<<和operator>> LM0 TSB?  
.2OP>:9F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5FzG_ w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x'}{^'}/  
8 #0?  
template < typename Left > H3MT.Cpd  
struct value_return |U12 fuQ  
  { InRn!~_N  
template < typename T > K{HdqmxL.I  
  struct result_1 x}72jJe`  
  { O>H4hp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n1$p esr  
} ; 3&_(D)+  
nLYyS#  
template < typename T1, typename T2 > B,}%1+*  
  struct result_2 'v4AM@%u  
  { {d=y9Jb^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U edh4qa  
} ; DAJh9I  
} ; obUh+9K  
fyT!/  
eD G=-a4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tWD*uA b  
)p(XY34]  
下面我们来剥离functor中的operator() k?1cxY s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OpYq qBf_  
dDAdZxd  
return l(t) op r(t) v^JyVf>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >KC*xa"  
return op l(t) h1J-AfV  
return op l(t1, t2)  ,8@@r7  
return l(t) op UI |D?z<  
return l(t1, t2) op ePB=aCZ  
return l(t)[r(t)] e(j"u;=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -H{c@hl  
m&b!\"0  
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:  Ws}u4t  
单目: return f(l(t), r(t)); DH @*Oz-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o KX!{  
双目: return f(l(t));  6 5qH  
return f(l(t1, t2)); ^PO0(rh  
下面就是f的实现,以operator/为例 QR<IHE{~8  
7vgz=- MZ#  
struct meta_divide DS-Kot(k(z  
  { N(/DC)DJg  
template < typename T1, typename T2 > SC"=M^E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,c}Q;eYc3  
  { liPUK#  
  return t1 / t2; UP%X`  
} 7S),:Uy[\  
} ; 7RTp+FC]  
%]RzC`NZ  
这个工作可以让宏来做: GiI2nHZc  
%q(n'^#Z.y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ln#Lx&r;|  
template < typename T1, typename T2 > \ !)KX?i[Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;%hlh)k$  
以后可以直接用 ad }^Dj/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kQwBrb 4  
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 ZN',=&;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。。。) fGY. +W_  
&nTB^MF  
FtT+Q$q=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^=FtF9v  
M%sWtgw(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jja9:$#  
class unary_op : public Rettype ?,TON5Fl-  
  { 4:5CnK  
    Left l; _D[vMr[  
public : / IAK'/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eB^:+h#A_  
 \KDOI7  
template < typename T > [gQ*y~N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &3'II:x(  
      { bY&s $Ry3"  
      return FuncType::execute(l(t)); kMf]~EZ?  
    } qGr(MDLc  
WwPfz<I  
    template < typename T1, typename T2 > ?:~Y%4;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7YkxIzE  
      { g_5:o 3s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }"2 0:  
    } >& \QLo[5  
} ; `4g m'C  
6ZR'1_i6i=  
9=K=gfZ  
同样还可以申明一个binary_op O.  V!L  
BoHMz/DB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ik(TII_  
class binary_op : public Rettype 0r.*7aXu  
  { =uIu0_v  
    Left l; hd8:|_  
Right r; W{?7Pn?1`  
public : *3s4JK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pEw &i  
^kzw/. I{  
template < typename T > 3QL'uk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S6 `4&0'  
      { eICk}gfun  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2~K.m@U}!Z  
    } *U)!9DvA  
7fgA)dU:K  
    template < typename T1, typename T2 > k]] (I<2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ubGx  
      { )?:V5UO\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XA-DJ  
    } 4M}u_}9  
} ; ~Q0gSazXFt  
/q ;MihK  
0~<d<a -@  
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 pBG(%3PpW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A_muuOIcI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o2He}t2o  
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。 "Rf8#\Y/<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p%jl-CC1  
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。。。 AVyqtztQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .|NF8Fj  
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) rL w,?  
下面是修改过的unary_op [u[F6Wst  
Ayadvi(@P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l(-6pP5`  
class unary_op xVao3+r  
  { \`-/\N  
Left l; 8&7LF  
  P%]li`56-c  
public : HW;,XzP=  
eva-?+n\q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bmm#5X@*  
Tar tV3;`  
template < typename T > l4I@6@  
  struct result_1 BQ2EDy=}6  
  { CLg;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ++W_4 B!  
} ; 0Y,_ DU  
TPZZln'3   
template < typename T1, typename T2 > x00"d$!  
  struct result_2 WoHFt*e2  
  { q g?q|W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; snT!3t  
} ; X3NHQMI   
g 7res  
template < typename T1, typename T2 > jhr{JApbJv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .iNPLz1  
  { n_Px=s!1p@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~+d?d6*c  
} f^@`[MJj1C  
(D]l/akP  
template < typename T > yd2v_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6q RZ#MC  
  { rj&  
  return OpClass::execute(lt(t)); zM%ILv4  
} h?jy'>T?b2  
WX&Man!f  
} ; <7fF9X  
3<LG~HWST  
^} P|L  
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 J?&lpsB3_l  
好啦,现在才真正完美了。 ??5qR8n.  
现在在picker里面就可以这么添加了: 55 )!cw4  
Va/LMw  
template < typename Right > <"Z]S^>$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [8l;X:  
  { 3U9]&7^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z;M]^?  
} r+-KrO'  
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。 ]S<y,d-  
( >zXapb2  
HUiW#x%;  
Kf2Ob 1  
- } \g[|  
十. bind w-*$gk]   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 JG @bl  
先来分析一下一段例子 1A"h!;0  
KoZ" yD  
[,e[~J`C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lp3 A B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5<\&7P3y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7Gd)=Q{uur  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "v@$CR9<T  
我们来写个简单的。 dIgaw;Ch]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +O>!x#)&"  
对于函数对象类的版本: L\_MZ*<0[  
E5qh]z (  
template < typename Func > t"k6wv;Tq  
struct functor_trait p!BZTwP  
  { :M)B#@ c=  
typedef typename Func::result_type result_type; S7&w r@  
} ; Y+ 75}]B  
对于无参数函数的版本: dmI,+hHtL  
,6:ya8vB  
template < typename Ret > ,=whwl "tA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6<jh0=$  
  { 1^ZQXUzl%i  
typedef Ret result_type; Se/VOzzg  
} ; 3qU#Rg ;7  
对于单参数函数的版本: )X2=x^u*U  
+U_> Bo  
template < typename Ret, typename V1 > Q= IA|rN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >fRI^Q,  
  { }w .[ZeP  
typedef Ret result_type; gBfYm  
} ; VcKufV'  
对于双参数函数的版本: m-9{@kgAM?  
8wz%e(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hf!o6 o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +>mbBu!7  
  { fQ c%a1'  
typedef Ret result_type; m?bd6'&FR  
} ; Ex2TV7I  
等等。。。 9SF2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S~fURn  
KLD)h,]  
template < typename Func > 7.)e4  
struct func_return _|qJ)gD[  
  { j]th6  
template < typename T > &TYTeJ]  
  struct result_1 1H sfCky{  
  { F0h`>{1%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o}H7;v8H  
} ; &1)4B  
a_Y*pOu  
template < typename T1, typename T2 > R!IODXP=  
  struct result_2  x~p8Mcv  
  { ({JXv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +k|t[N  
} ; 0gdFXh$!e  
} ; l",JN.w  
fa7Z=:a G  
[@d$XC]Qz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a9S0glbwf  
Pf&\2_H3s9  
template < typename Func, typename aPicker > |"h# Q[3  
class binder_1 BUT{}2+K  
  { xG:eS:iT  
Func fn; PqV9k,5f  
aPicker pk; ( HCB\!g  
public : eF+:w:\h  
^Xv_y+  
template < typename T > 4FSA:]o-  
  struct result_1 ?m.WqNBH7  
  { .^6;_s>FN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c'M#va  
} ; (T;4'c  
R gY-fc0  
template < typename T1, typename T2 > gB/4ro8  
  struct result_2 /@Qg'Q#  
  { 4qMqA T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K;,zE6WD$$  
} ; 4q sIJJ[.  
z}I=:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h tC~BK3(  
?sfas57&y  
template < typename T > 7)&}riQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `4^-@}  
  { ' >a(|  
  return fn(pk(t)); o!:V=F  
} X(s HFVU+  
template < typename T1, typename T2 > reo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~)>O=nR  
  { K_/-mwA v  
  return fn(pk(t1, t2)); eeKErpj8A  
} TZ#(G  
} ; hM}rf6B  
1aEM&=h_W  
b[5$$_[  
一目了然不是么? cp D=9k!*K  
最后实现bind D7q%rO|F'  
/.PjHTM<  
.|>zQ(7YC  
template < typename Func, typename aPicker > dkTewT6'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Axb,{X[6g  
  {  zxN,ys  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BET3tiHV  
} Dn{ hU $*  
V>"nAh]}.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \:>GF-Z(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +um Ua  
E=N44[`.G  
十一. phoenix >K]s)VuWR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b| e7mis@  
SvR:tyF  
for_each(v.begin(), v.end(), *Uq1 q  
( E?$|`<o{|`  
do_ p)_v.D3i  
[ >`\f,yq l6  
  cout << _1 <<   " , " k^A17Nf`2  
] S b0p?  
.while_( -- _1), "J51\8G@@  
cout << var( " \n " ) o }EipTL  
) )=,%iL -  
); j?!BHNs  
oW0A8_|9  
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: -TIrbYS`  
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 <P)U Ggd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vz=ByyC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _8*}S=  
SVr3OyzI  
F.9SyB$  
template < typename Cond, typename Actor > ZkbaUIQ  
class do_while 4<`Qyul-  
  { 9VqE:c /  
Cond cd; &/%A 9R,  
Actor act; W6N3u7mrb  
public : DV={bcQ  
template < typename T > x3./  
  struct result_1 m8Wv46%  
  { e_eNtVq  
  typedef int result_type; I` `S%`h  
} ; &Z kY9XO  
o+9b%I^1V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ixK& E#  
gmCW__oR  
template < typename T > C!]R0L*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =bn(9Gm!J  
  { ,tt .oF|  
  do |I; tBqN{u  
    { G9`;Z^<L  
  act(t); ->BGeP_=|  
  } U[4Xo&`  
  while (cd(t)); bfjC:"!H  
  return   0 ; v|\<N!g  
} wR7Ja cKv  
} ; +[LG>  
&E{CQ#k  
uL\b*rI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xv1 SRP#  
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。 [r[IWy(}  
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。 & XS2q0-x  
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。 kTC'`xv  
下面就是产生这个functor的类: % oPt],>  
bOEO2v'cQ  
Yf=an`"  
template < typename Actor > VR8 kY&  
class do_while_actor {B!LhvYAH  
  { 7WEh'(`  
Actor act; `"7}'|  
public : e8WuAI86  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &.m.ruab  
xz$-_NWW  
template < typename Cond > UN FQ`L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l**gM  
} ; .Yw  
 X.q,  
:\!D 6\o6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d8)ps,  
最后,是那个do_ )bd)noZi  
3"*tP+H  
w5C$39e\G  
class do_while_invoker ?S*Cvr+=4  
  { n7|8`? R^  
public : Z[ NO`!<  
template < typename Actor > ~pZ<VH;h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lQ8h-Tz  
  { GiZv0>*x  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0[# zn  
} 4# L}&  
} do_; D]?eRO9'  
?Iin/<y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1Fg*--8[r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F @%`(/^TA  
最后来说说怎么处理break和continue 7R4t%^F  
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。 ?M/H{  
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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