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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]X*YAPv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GL/  KB  
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, 8, =G1c  
(%i!%{!]  
=h(7rU"Yz  
iNt 4>  
  class filler otU@X 3<_  
  { -eUV`&[4  
public : NzAQ@E 2d:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hr8\QgD<4  
} ; /;DjJpwf0  
^,Xa IP+[  
60'6/3  
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: L5/mO6;k  
#`vVg GZ&  
7O:"~L  
p[u4,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C+`xx('N9  
.XIr?>G  
EVG"._I@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ` %uK0qw"  
S:#e8H_7m]  
Im6U_JsNZh  
Q2q| *EL  
二. 战前分析 E evw*;$x  
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。 1XCmM Z  
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 L+73aN  
&T7cH>E'K^  
{ZG:M}ieN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \OP9_J(*  
  /* --------------------------------------------- */ _y>}#6B  
vector < int *> vp( 10 ); 'v\j.j/i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W;.{]x.0  
/* --------------------------------------------- */ .`Sw,XL5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :xM}gPj"  
/* --------------------------------------------- */ ANotUty;y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u-kZW1wrQ  
  /* --------------------------------------------- */ ~*,Wj?~+7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ><X $#  
/* --------------------------------------------- */ w m19T7*L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mdaYYD=c%  
# J]~  
;t|,nz4kJ  
aF!WIvir  
看了之后,我们可以思考一些问题: M"B@M5KT  
1._1, _2是什么? E.9^&E}PG  
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。 ~ibF M5m  
2._1 = 1是在做什么? of=ql  
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。 vffH  
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。 fL2^\dB;  
y[7C% Wj  
/,X7.t_-  
三. 动工 9l#gMFknI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IYLZ +>  
T RDxT  
3 tF:  
vnL?O8`c  
template < typename T > JxHv<p[  
class assignment ).Q[!lly   
  { '=p?  
T value; BR3wX4i\  
public : -n-Z/5~ X  
assignment( const T & v) : value(v) {} " <Qm -  
template < typename T2 > s@PLS5d"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QypZH"Np  
} ; \ZsP]};*  
2 ^oGwx @  
Wa<-AZnh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9ZhDZ~)p,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gX_SKy  
]hL:33  
a}dw9wU!:  
js -2"I  
  class holder [<Q4U{F  
  { ?;_O 9  
public : >C*4_J7  
template < typename T > nSHNis  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lA]N04 d  
  { _CL{IY  
  return assignment < T > (t); m d_g}N(C  
} me:iQ.g  
} ; :Pf>Z? /d  
WI{; #A  
h"r!q[MN o  
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: @<a|  
M|H 2kvl  
  static holder _1; 83Uw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y0}4WWV  
i(Vm!Y82  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 ip^]  
而不用手动写一个函数对象。 `H"vR: ~{  
Fo(y7$33*  
uRpBeH]Z"  
i?x$w{co  
四. 问题分析 T6X}Ws"  
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。 Cx,-_  
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。 bOb Nc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !?b/-~o7S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ki#bPgT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WGPD8.  
J)KnE2dw5  
五. 问题1:一致性 F<gMUDB  
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?| /=@e &e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =W<[Fe3  
Hnd+l)ng  
struct holder 7gr^z)${J  
  { UBIIo'u  
  // 8jNOEM(0Y+  
  template < typename T > )(]Envb?A0  
T &   operator ()( const T & r) const `,P >mp)uU  
  { N8QH*FX/F1  
  return (T & )r; x9D/s`!  
} d#8e~  
} ; jqtVpNwM  
_JA:.V^3gm  
这样的话assignment也必须相应改动: lC4PKm no  
bJ6p,]g  
template < typename Left, typename Right > ol}`Wwy  
class assignment X.eB ;w/}  
  { e5 3,Rqi)@  
Left l; O J>iq@ >  
Right r; WN\PX!K9  
public : a%*_2#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -K^41W71  
template < typename T2 > ^vM_kAr A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1]Lh'.1^  
} ; P7UJ-2%Y+  
x0ne8NDP  
同时,holder的operator=也需要改动: Why"G1`  
f"P$f8$  
template < typename T > &`@lB (m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U=DEV7E  
  { LQ>$ >A(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6n,xH!7  
} Yv=g^tw  
* :S~C  
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。 `2e_ L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -N4z-ozhC  
A_F0\ EN*  
return l(rhs) = r; D2]ZMDL.  
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。 )qd= {  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^RDU p5,T  
N iISJWk6'  
template < typename Tp > Qt~B#R. V  
class constant_t (Vap7.6;_  
  { O8y9dX-2  
  const Tp t; ;W6-i2?  
public : Vd<K4Tk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 73)Ll"(  
template < typename T > ZPvf-Pq Jl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CW;m  
  { u# 3)p  
  return t; ,5w]\z  
} :q;R6-|.  
} ; Q1]Wo9j  
*{nunb>WO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i*68-n  
下面就可以修改holder的operator=了 --A&TV  
BV1u,<T"  
template < typename T > I*( 1.%:m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H`gb}?9R  
  {  J `x}{K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3Y(9\}E@`  
} bBG/gQ  
N6q5`Ry  
同时也要修改assignment的operator() }H2#H7!H  
l?<q YjI  
template < typename T2 > +`Fb_m)f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~QCA -Yud  
现在代码看起来就很一致了。 RJwb@r<v  
8$m1eQ`{  
六. 问题2:链式操作 b}}y=zO|$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v8  
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。 \OA L Or  
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。 Ih3$  
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。 FR["e1<0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dE GX3 -  
3fl7~Lw,  
template < typename T > 506V0]`/  
struct result_1 F1J#Y$q~L  
  { ydup)[n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {lMqcK  
} ; 2+Zti8  
UO1$UF! QC  
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: k% NrL@z  
.jaZ|nN8`  
template < typename T > >3!DOv   
struct   ref LyV#j>gD  
  { rmQ\RP W  
typedef T & reference; RAwk7F3qn  
} ; nzWQQra|?  
template < typename T > NnP.k7m)  
struct   ref < T &> | +fwvi&a  
  { pND48 g;  
typedef T & reference; +dM.-wW  
} ; 71*>L}H  
1\IZcJ {  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t2U$m'(A&  
3; A$<s  
template < typename T > nd;O(s;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8m|x#*5fQl  
  { *W%'Di  
  return l(t) = r(t); y qkX:jt  
} nNu[c[V  
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。 Pj._/$R[/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W8VO)3nmD  
H) cQO?B  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *#6|!%?g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0JyqCb l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l@#b;M/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K#@K"N =  
最后的布局是: G>JxIrN0  
                Add J+i X,X  
              /   \ Zik m?(J  
            Divide   5 ]| z")gOE  
            /   \ 61kO1,Uz*  
          _1     3 w~]} acP  
似乎一切都解决了?不。 F=: c5z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 aX]y`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Lg b  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1 0V+OIC  
C`pan /t  
template < typename Right >  XtR`?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tpE3|5dZF  
Right & rt) const =uS8>.Qj  
  { TtZrttCE6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `!_?uT  
} ^>eFm8`N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nl=+.d6 Qo  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +yvBSpY  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yG4MUf6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 F; 0Dp  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 #|q;t   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X!m;uJZp  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oR7 7`  
u$\Tg3du2  
template < class Action > =O;eY?  
class picker : public Action >H8^0n)?  
  { |]I#CdO  
public : >|(WS.n3C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {8_:4`YZ  
  // all the operator overloaded ID&zY;f  
} ; X=\x&Wt  
g*^wF?t'T  
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。 uz8nRS s  
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: '&+Z,  
ga,A'Z  
template < typename Right > #i6[4X?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^g\h]RD}  
  { -)<JBs>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WGluZhRuT3  
} .ZM]%[4  
U24V55ZnI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V.+DP  
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。 N%: D8\qx  
@i;LZa  
template < typename T >   struct picker_maker 2~+'vi  
  { s9=pV4fA~w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ed4_<:  
} ; 5QNBB|X@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /\Jc:v#Q  
  { -0/=k_q_  
typedef picker < T > result; +38Lojb}   
} ; ~rp.jd 0l  
'w :tq  
下面总的结构就有了: bXk:~LE  
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。 Z5 w`-#  
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。 MI?]8+l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qEPf-O:lm  
至此链式操作完美实现。 yZQ1] '^31  
L>eQ*311  
l@ (t^68OD  
七. 问题3 Z(#XFXd  
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。 _ak.G=  
PsacXZNs\N  
template < typename T1, typename T2 > \t[ hg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }kpfJLjY  
  { %9fa98>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $eTv6B?m  
} h4B+0  
r@\,VD6J  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3ZLr"O1l)  
 zgZi  
template < typename T1, typename T2 > PpI+@:p[  
struct result_2 YN$ndqOP  
  { N.ItyV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EG8%~k+R  
} ; "0p +SZ~D  
HE8'N=0  
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? 1v+JCOy  
这个差事就留给了holder自己。 t"jIfU>'a/  
    o%y+Y;|?J  
bL6L-S  
template < int Order > R V_MWv  
class holder; 7/$nA<qM  
template <> nI((ki}v  
class holder < 1 > vy>];!Cu  
  { 30wYc &H  
public :  dfYYyE  
template < typename T > AycA :<  
  struct result_1 WoC\a^V  
  { 1)nM#@%](h  
  typedef T & result; &6=TtTp"9  
} ; ~GsH8yA_P  
template < typename T1, typename T2 > 11^ {W F  
  struct result_2 {m1t~ S   
  { 'M]CZ}  
  typedef T1 & result; NXC~#oG  
} ; ^Y1AeJ$L  
template < typename T > 1t} (+NNjH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o+PQ;Dl  
  { BZnp #}f  
  return (T & )r; Jv '3](  
} zM3H@;}m  
template < typename T1, typename T2 > mH7CgI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (@N~ j&  
  { f z/?=  
  return (T1 & )r1; MZ >0K  
} g~i''lng  
} ; ?(|TP^  
9OO0Ht4j  
template <> i75?*ld  
class holder < 2 > ,Jw\3T1V  
  { .~V".tZV[  
public : x0TnS #  
template < typename T > *IjdN,wox  
  struct result_1 ^Y*`D_-G  
  { Cz$H k;3\6  
  typedef T & result; jSOa   
} ; q_%w l5\F  
template < typename T1, typename T2 > \6nQ-S_  
  struct result_2 wnZ*k(  
  { Xm0&U?dZB  
  typedef T2 & result; A1=$kzw{UH  
} ; [xp~@5r'  
template < typename T > <*b]JY V@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iPtm@f,bI  
  {  CU7iva  
  return (T & )r; j|VlHDqR  
} }(vOaD|k=  
template < typename T1, typename T2 > {U+9,6.`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MFCbx>#  
  { pXh^M{.  
  return (T2 & )r2; z?IY3]v*z<  
} :*w:eKk  
} ; `,8R~-GPD  
p0:&7,+a,  
4u{E D(  
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> >。 eF gb6dSh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z!t3xFN&/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kr+Bt y  
A{n*NxKCX!  
return l(i, j) = r(i, j); 2C 8L\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eL] w' }\  
I _Mqh4];  
  return ( int & )i; 0 6G[^  
  return ( int & )j; 6{F S /+  
最后执行i = j; w$<fSe7  
可见,参数被正确的选择了。 ?6.KS  
h>`'\qy  
~n]2)>6  
KWZNu &)  
 8t^;O!  
八. 中期总结  +lf@O&w  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: wTgx(LtH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Vms7 Jay  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a\HtxR8L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H?zCIue3  
{H7$uiq3:B  
KH6n3\=  
BR0p0%  
zWR*g/i  
A)`fD %+  
九. 简化 ED =BZR  
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。 L}sm R,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XH Zu>[  
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: *z  ;N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1H2u,{O  
  +-*/&|^等 KI? 1( L  
2. 返回引用。 :8GxcqvCWq  
  =,各种复合赋值等 A5>gLhl7  
3. 返回固定类型。 SUFaHHk@/b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L^ jC& dF  
4. 原样返回。 YQ[&h  
  operator, 9Av- ;!]  
5. 返回解引用的类型。 ~?8 x0  
  operator*(单目) BX)cV  
6. 返回地址。 W~@GK  
  operator&(单目)  M$-(4 0  
7. 下表访问返回类型。 yKk,);  
  operator[] 4@V<Suw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B #V 4  
  operator<<和operator>> m#}{"d&J  
GT`<jzAiQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0T{Y_IG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =jd=Qs IL  
pa> 2JF*  
template < typename Left > 1_E3DXe  
struct value_return :92a34  
  { HuLm!tCu  
template < typename T > `5 v51TpH  
  struct result_1 9QM"JEu@  
  { -r2qIt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BKlc{=  
} ; V/[,1W[B  
B[m{2XzGH  
template < typename T1, typename T2 > +`vZg^_c`  
  struct result_2 =rtA{g$)+  
  { / )u,Oa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0dX=  
} ; -"^WDs  
} ; OQb9ijLeK  
O=?X%m #  
y.]]V"'2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (( IBaEq  
!iz vY  
下面我们来剥离functor中的operator() c o%_~xO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L" ^366M!  
0 Ln5e.&  
return l(t) op r(t) 1R~WY'Ed  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 25@j2K(  
return op l(t) (w:ACJ[[  
return op l(t1, t2) O?J:+L(  
return l(t) op M{kh=b)V  
return l(t1, t2) op 2]3Jb{8FI>  
return l(t)[r(t)] g4qdm{BL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xwp?2,<  
WatLAn+  
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: 5 nIlG  
单目: return f(l(t), r(t)); &-)Y[#\J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r0uXMr=Z96  
双目: return f(l(t)); wdDHRW0Y  
return f(l(t1, t2)); JY8"TQ$x  
下面就是f的实现,以operator/为例 %[CM;|?B4  
~ai' M#  
struct meta_divide HaN _}UMP  
  { 4g^+y.,r_f  
template < typename T1, typename T2 > rxk{Li<9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :mHtK)z~  
  { S7>gNE;%]u  
  return t1 / t2; [k{iN1n  
} Q>c6ouuJ  
} ; Y_YIJ@  
.`#R%4Xl  
这个工作可以让宏来做: `-YSFQ~O,  
DN{G$$or  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x{o5Ha{  
template < typename T1, typename T2 > \ [jn;| 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BiCa "  
以后可以直接用 ,ST.pu8N.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M@@O50~  
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 oi4Wxcj  
(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。。。) _Vf|F  
0!\q  
7Cp_ 41._  
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 FAl6  
u9~J1s<e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O;t?@!_  
class unary_op : public Rettype G6bg ~V5Q:  
  { V xs`w  
    Left l; ^b. MR?9  
public : t"vO&+x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z6@J-<u  
'yjH~F.  
template < typename T > !#s7 F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [t) i\ }V  
      { F7 6h  
      return FuncType::execute(l(t)); _VJwC|  
    } oT{yttSNo  
9yAu<a  
    template < typename T1, typename T2 > 1Sk6[h'CL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z*3}L  
      { 0! %}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qyfxTQ5  
    } {S(T1ua  
} ; $s!meg@s  
uL AXN  
" CoR?[,x  
同样还可以申明一个binary_op ,]qX_`qF  
.g?,:$`0D?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !_!b \  
class binary_op : public Rettype WN1-J(x6  
  { C P v}A  
    Left l; o@;_(knb  
Right r; Y &+/[ [  
public : ID+k`nP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mwk_S Cy  
+Z]%@"S?  
template < typename T > DQnWLC"u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !\4FIs&Qv  
      { Pk_{{Z(1o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =@  
    } T^G<)IX`c  
N\&;R$[9:  
    template < typename T1, typename T2 > r0bPaAKw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Isb^~c_P  
      { 2MeavTr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  gOAluP  
    } =(\!,S'  
} ; TvwIro  
:!h H`l}p  
!S{<Xc'wv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !WnI`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ji=po;g=E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z59J=?|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S,%HW87  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S`KCVQ>V  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }dl(9H=4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RL9BB.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !,"G/}'^;  
下面是修改过的unary_op  '|T=  
OG`O i^2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0VPa;{i/  
class unary_op KL`>mJo$  
  { tYa8I/HpT  
Left l; 0MPDD%TP  
  0yNlf-O  
public : RfRaWbn  
&N;6G`3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k0?6.[ku  
_"V0vV   
template < typename T > lsi8?91  
  struct result_1 *[n^6)  
  { a-y5\x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `_i-BdW  
} ; JY16|ia  
TKX#/  
template < typename T1, typename T2 > ^+<uHd>  
  struct result_2 .`].\Zykf  
  { _R6> Ayw*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mNKa~E  
} ; N\$wpDI~  
~]W8NaQB(  
template < typename T1, typename T2 > _jz=BRO$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < .!3yy  
  { k#n=mm'N9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m Y0C7i  
} XQ8Imkc  
1 Y& d%AA  
template < typename T > R&0l4g-4>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vxx3^;4p  
  { YSif`W!  
  return OpClass::execute(lt(t)); Qrh9JFqdG6  
} |?kH]Trr  
,YTIYG](  
} ; p2K9R4  
gK CIfxM  
'CX KphlWs  
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 ewg WzB9c  
好啦,现在才真正完美了。 `fyAV@X  
现在在picker里面就可以这么添加了: :ux`*,zh  
f14c} YY  
template < typename Right > }^q#0`e(y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $Vzfhj-if  
  { |z%,W/Ef  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =Wa\yBj_;m  
} cw\a,>]H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 x7?{*w&r  
rGWTpN  
Xk$lQMwZ  
k|5nu-B0v  
:*1w;>o)n  
十. bind R7i*f/m  
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。 A-FwNo2"%  
先来分析一下一段例子 xjN~Y D:  
Tx(R3B+u7  
f7'%AuSQ(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} guvQISQlY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4SYN$?.Mp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b}:Z(L,\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (L1`]cp  
我们来写个简单的。 W#!\.m`5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \2jY)UrQs  
对于函数对象类的版本: >. Y ~F(  
)[1m$>  
template < typename Func > /L.a:Er$  
struct functor_trait F@BNSs N=  
  { ZE^de(Fm  
typedef typename Func::result_type result_type; p98lu'?@  
} ; & \m\QI  
对于无参数函数的版本: ~a$% a  
)zN )7  
template < typename Ret > i ?>"}h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &ly[mBP~  
  { d:D2[  
typedef Ret result_type; WxFjpJt  
} ; ARE~jzakg  
对于单参数函数的版本: E !8y|_(j  
9M<? *8)  
template < typename Ret, typename V1 > VsC]z, oV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RC 48e._t  
  { G\Me%{b#  
typedef Ret result_type; P(`IY +  
} ; JI&>w-~D  
对于双参数函数的版本: ezn>3?S  
Ut+mm\7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bA)Xjq)Rr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $sJn: 8z  
  { { at; U@o  
typedef Ret result_type; /y0 )r.R  
} ; fp7Qb $-A  
等等。。。 [>-k(D5D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vr*t~M>  
=T$E lXwJ  
template < typename Func > g@Zc'g/XB  
struct func_return (GQy"IuFh  
  { ;VuIQ*@m"  
template < typename T > W.a/k7 p  
  struct result_1 L6a8%%`  
  { ' |Oi#S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sqw _c{9  
} ; lwU&jo*@  
7,1idY%cy  
template < typename T1, typename T2 > JI^w1I, T  
  struct result_2 W{0:8_EI  
  { Q-"FmD-Yw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;Gi w7a)  
} ; SCjACQ}-  
} ; EP[ gq  
"rXGXQu  
_VlN Z/V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bYtF#Y   
MiC&av  
template < typename Func, typename aPicker > ym KdRF  
class binder_1 $H#&.IjY  
  { h+Dok#g  
Func fn; cZu:dwE  
aPicker pk; <fw[7=_)^  
public : ql#K72s  
h %nZKhm  
template < typename T > !hq7R]TC+  
  struct result_1 v zn/waw  
  { -b{*8(d<I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .JiQq]  
} ; #_E8>;)k  
x!< C0N>?z  
template < typename T1, typename T2 > 9xWrz;tzo  
  struct result_2 , ?%`Ky/  
  { TX>;2S3q   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B0Z@ Cf  
} ; #U1soZ7  
MwuH.# Ez  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HV sIbQS  
+LUL-d  
template < typename T > 6?_Uow}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yqK82z5U*R  
  { 8]Pf:_e,+  
  return fn(pk(t));  u(BYRB  
} ~7ArH9k .  
template < typename T1, typename T2 > xH=&={  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B4.hJZ5  
  { d1,azM  
  return fn(pk(t1, t2)); E`i;9e'S  
} "-hgeQX  
} ; tly:$;K  
PH]q#/'  
H`y- "L8q  
一目了然不是么? D1w_Vpz  
最后实现bind :>,d$f^tqE  
M6e"4Gh  
H1l' \  
template < typename Func, typename aPicker > os2yiF",   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +@!9&5S A  
  { / g&mDYV|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I@hC$o  
} Rn}+l[]jC  
9Kqr9U--v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T1x$v,)8x  
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。 F;zmq%rK  
5'o.v^l  
十一. phoenix OxD\e5r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !PO(Bfd  
S"Efp/-  
for_each(v.begin(), v.end(), 04( h!@!g:  
( # mzJ^V-  
do_ `Q{kiy  
[ 7mu%|!  
  cout << _1 <<   " , " {_ #   
] N+r~\[N\9  
.while_( -- _1), 9oaq%Sf  
cout << var( " \n " ) H fRxgA@  
) ]Rw,5\0  
);  W6a2I  
>Mn"k\j4  
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: b~\![HoCMM  
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 _r ajm J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :dK%=j*ZK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C6Kz6_DQZ  
N8KHNTb-M  
wo*/{KFvh  
template < typename Cond, typename Actor > @50Js3R1q  
class do_while v.\&gn(  
  {  ztTpMj  
Cond cd; o&>0 pc  
Actor act; KR{kn[2|Q  
public : ] $%{nj<  
template < typename T > ? 56Zw"89  
  struct result_1 \O^= Z{3y  
  { bT8BJY%+  
  typedef int result_type; HkQ2G}<  
} ; p}j{ <y  
I&^?,Fyy<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wi9fYfuv3R  
;B7>/q;g  
template < typename T > Y(&phv&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p>MX}^6  
  { !D  
  do h IGa);g  
    { nrZv>r  
  act(t); ok7DI  
  } V-jo2+Y5=  
  while (cd(t)); !1!uB }  
  return   0 ; VB[R!S=  
} *{C)o0D  
} ; Q,s,EooIx  
:}E*u^v K  
QJ$]~)w?H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MY0Wr%@#0  
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。 vK6bpzI 3  
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。 OnG!5b  
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。 ag] nVE/  
下面就是产生这个functor的类:  R z[-  
oiklRf  
K<V(h#(.@  
template < typename Actor > s$RymM  
class do_while_actor 6jKM,%l  
  { z`TI<B  
Actor act; F9d][ P@@  
public : Uz1u6BF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1Ce:<.99B  
i~\gEMaO  
template < typename Cond > M>0~Ek%3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xE+Go  
} ; z muq4-.  
hI?<F^b  
Y\j &84  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /0(4wZe~?  
最后,是那个do_ XbHcd8N T  
Bw{W-&$o  
E6n;_{Se/S  
class do_while_invoker <@Ew-JU  
  { ?lbX.+  
public : Gk!v-h9cq  
template < typename Actor > ;7qk9rz4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k5<lkC2z  
  { {VI%]n{M  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5Lue.U%a  
} 8l?]UFM>C  
} do_; b#$:XS  
4$_8#w B1&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'o5[ :=K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u D . 0?*_  
最后来说说怎么处理break和continue N["(ZSS   
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。 $bD!./fl  
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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