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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |E|d"_Ma  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @'dtlY5;  
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, >8EIm  
b1_HDC(  
G/=tC8eX  
!A g W @  
  class filler FL- sXg  
  { SxH b76 ;  
public : .%.J Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I)T]}et  
} ; KxqJlben  
F`+}p-  
Y=\;$:L[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !5&% P b  
|h4aJv  
bZz ,'  
?X~Keb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ``DS?pUY  
SBZqO'}7  
Y2HF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ar,B7-F!  
a}EO7tcg,  
}HRM6fR1S  
v?vm-e  
二. 战前分析 C/U^8,6\n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >+LFu?y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4:WN-[xX  
09HlL=0q  
:  *k   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XcD$xFDZ  
  /* --------------------------------------------- */ \ ?sM  
vector < int *> vp( 10 ); rzsAnLxo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n j0!  
/* --------------------------------------------- */ /-4rcC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); krnxM7y  
/* --------------------------------------------- */ 2Sz?r d,0f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Yi:@>A<#  
  /* --------------------------------------------- */ Ahv%Q%m%2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8 6y)+h`  
/* --------------------------------------------- */ [Wf%iwB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); INt]OPD  
mW- 4  
xy;u"JY*  
Y- esD'MD  
看了之后,我们可以思考一些问题: qy|[V   
1._1, _2是什么? Ti:PKpc  
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。 RE 6d&#N  
2._1 = 1是在做什么? rY yB"|  
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。 ZgarxV*  
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。 }g&A=u_2  
R+}7]tva6C  
KsVN<eR{  
三. 动工 uI lm!*0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a/p} ?!\  
qJN!L))  
F/.nr  
QPr29  
template < typename T > p`N+9t&I4  
class assignment 0[E}[{t`  
  { apy9B6%PJ+  
T value; GP<PU  
public : }Y9= 3X  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;xqN#mqq  
template < typename T2 > }3HN $Fwo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lW6$v* s9  
} ; Qze.1h  
VO u/9]a  
'/O >#1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1xBgb/+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |tn.ZEgw3~  
WtS5i7:<Y  
I.dS-)Y  
h$`zuz  
  class holder \k 9EimT}  
  { C!X"0]@FA  
public : >8;EeRvI  
template < typename T > ?cur}`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T@H<Fm_  
  { ngLpiU0H&  
  return assignment < T > (t); 2e_m>I  
} -}x( MZ  
} ; Lqa|9|!  
yor6h@F1  
SB x<-^  
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: |&u4Q /0  
y <] x  
  static holder _1; z ?L]5m` H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [%LIW%t|  
[ikW3 '99,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }j`#s  
而不用手动写一个函数对象。 6N< snBmd  
X+7@8)1(  
8{4SaT.-Rm  
}kZ)|/]kn  
四. 问题分析 )=TS)C4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *e,GXU@  
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。 as^!c!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _=Y HO.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q@(tyW+8U@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sD=iHO Am  
1c4@qQyo  
五. 问题1:一致性 ~{cG"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b}HwvS:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8, " 5z_  
nnZM{< !hF  
struct holder V:'_m'.-Y  
  { / n@by4;W  
  // @:w[(K[^b/  
  template < typename T > <wTD}.n  
T &   operator ()( const T & r) const ]k)h<)nY  
  { I?OnEw  
  return (T & )r; UF PSQ  
} Y]neTX [ef  
} ; dV7~C@k6k8  
 WfH4*e  
这样的话assignment也必须相应改动: Qm@v}pD  
}@TtX\7(D  
template < typename Left, typename Right > +`&-xq76  
class assignment dQ-:]T (  
  { eh /QFm 4  
Left l; p<8Ga.kiN  
Right r; krecUpo  
public : oGKk2oP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9B9:lR  
template < typename T2 > ><w=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d9pZg=$8  
} ; ueP a4e!  
7-j=he/  
同时,holder的operator=也需要改动: &O\$=&, h  
wPQRm[O|  
template < typename T > \QP1jB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IRK(y*6  
  { JXAH/N& i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z"5ewU<?  
} E-i <^&E  
l~'NqmXe  
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。 uoMDf{d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rssn'h  
7thB1cOJ  
return l(rhs) = r; IgNL1KRD  
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。 n]a/nv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q%hxU.h  
TKrh3   
template < typename Tp > +^<-;/FZue  
class constant_t $[M5V v  
  { +&qj`hA-b  
  const Tp t; n+H);Dg<8  
public : W?2Z31;7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jQi)pVT^  
template < typename T > :FWo,fq?:{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7#9yAS+x(  
  { <69Uq8GI  
  return t; gQlL0jAV  
} yQdoy^d/4  
} ; jCxg)D7W  
Pj7n_&*/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1%k$9[!l%  
下面就可以修改holder的operator=了 MtXTh*4  
{3){f;b  
template < typename T > Hi Pd|D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PNG!q}(c  
  { 4 t< mX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f) @-X!  
} `uLH3sr  
+lED6 ]+%  
同时也要修改assignment的operator() [RFF&uy  
_H)>U[  
template < typename T2 > jb lj]/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L_QJS2  
现在代码看起来就很一致了。 +"F9yb  
0PT\/imgN  
六. 问题2:链式操作 k+`e0Jago  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %eQw\o,a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :vRUb>z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mrId`<L5l{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .E&-gXJ4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !/wR[`s9w  
Gk2R:\/Y  
template < typename T > 0MX``/Z72  
struct result_1 2#t35fU  
  { -1<*mbb0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tC4 7P[b  
} ; Avr2MaY{h  
zD%@3NA41  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zpM%L:S  
 g1B[RSWv  
template < typename T > |Y|gT*v  
struct   ref ?R8wmE[w  
  { Qz9*o  
typedef T & reference; 8nQjD<-  
} ; 5*IfI+}  
template < typename T > N;.}g*_+}  
struct   ref < T &> m[%*O#_  
  { ExJexjOWI^  
typedef T & reference; uIb,n5  
} ; SxWK@)tP  
Ed+"F{!eQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: - }2AXP2q  
NvU~?WN  
template < typename T > o:8*WCiqrN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R1lC_G]  
  { 41Htsj  
  return l(t) = r(t); iw)^; 8q  
} i1k#WgvZR  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :$gR >.`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'I8K1Q=/  
AHl1{* [  
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 }Rx`uRx\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NsY D~n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]F81N(@:F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ERQc1G]3Dd  
最后的布局是: \C eP.,<  
                Add TqN4OkCm/  
              /   \ .,$<waGD  
            Divide   5 PGaYYc3X  
            /   \ @x @*=  
          _1     3 !.}ZlA  
似乎一切都解决了?不。 |NoTwK  
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。 S B# 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。 H@%Y"iIUP  
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: 8BgHoQ*  
wSwDhOX=  
template < typename Right > !0k'fYCa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @fz!]/  
Right & rt) const EBl?oN7E  
  { dqu+-43I|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JX!@j3  
} ?5e]^H}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;ZVT[gi*  
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。 +dgHl_,i  
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。 4' MmT'  
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。 Z2cumx(  
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。 ]#*S.  r]  
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? ~?#B(t  
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: #lld*I"d  
5y`n8. (?  
template < class Action > 8nSEAr~  
class picker : public Action Ub_!~tb}?  
  { ?0%3~E`l:  
public : !i{9wI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vdt":  
  // all the operator overloaded :psP|7%|  
} ; i3[%]_eP.  
RL|d-A+;  
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。 0!fT:Ra  
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: a#L:L8T;j  
.nG14i7C  
template < typename Right > 6#SUfK;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8uq`^l%KkZ  
  { `EJ.L6j$'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (O@fgBM  
} %/:0x:ns  
G9 g -EP\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ??u*qO:p  
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。 Xvr7qowL  
Nm.G,6<J  
template < typename T >   struct picker_maker a F!Im}  
  { K275{ydN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nd4Z5=X  
} ; P1u(0t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hq|I%>y  
  { :Q-QY)hH  
typedef picker < T > result; 3Ud{W$Ym  
} ; `$oy4lDKQ  
BV-(`#~:y  
下面总的结构就有了: CAT{)*xc  
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。 W_bp~Wu  
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。 p-o8Ctc?V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ARd*c?Om  
至此链式操作完美实现。 089 <B& <  
#M5pQ&yZy  
+ \jn$>E  
七. 问题3 w =2; QJ<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 s$D"  
gCL?{oVU  
template < typename T1, typename T2 > a9N$I@bi]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~LF1$Cai  
  { b'1m 9T780  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >.1d1#+b  
} h2P&<ggqX  
\TS.9 >\  
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: jb83Y>  
1/tyne=m  
template < typename T1, typename T2 > UpSa7F:Uw  
struct result_2 >v'@p  
  { JKY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cES8%UC^i  
} ; Q>g-xe 1  
oH"VrS 6  
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? ,:6.Gi)|  
这个差事就留给了holder自己。 @ *&`1  
    9 Eqv^0u  
ys- w0H  
template < int Order > 7TB&Q*Zf  
class holder; %zYTTPLZ  
template <> 9ePR6WS4  
class holder < 1 > j*_>/gi  
  { f#&@Vl(i&  
public : eHc.#OA&  
template < typename T > 08_<G`r  
  struct result_1 Z \S'HNU  
  { _Rk>yJD7s  
  typedef T & result; C {G647  
} ; Q;k D Jo  
template < typename T1, typename T2 > V(=3K"j  
  struct result_2 Z5`U+ (  
  { \F9HsR6  
  typedef T1 & result; xMA2S*%ca  
} ; q22@ZRw  
template < typename T > L.x`Jpq(3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YDaGr6y4i  
  { #&Fd16ov  
  return (T & )r; S #C;"se  
} ,!bcm  
template < typename T1, typename T2 > d(q2gd@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JpZ3T~Wrf  
  { @N6KZn |R  
  return (T1 & )r1; 1>)uI@?Rb  
} M5`wfF,j  
} ; DcsQ6  
*n`8 -=  
template <> LDbo=w  
class holder < 2 > uWkuw5;  
  { ]8|peo{  
public : {W%/?d9m  
template < typename T > DG/<#SCF  
  struct result_1 S~\u]j^%y  
  { 6Z!OD(/e  
  typedef T & result; kYu"`_n}  
} ; I{7Hz{  
template < typename T1, typename T2 > G\Q0{4w8  
  struct result_2 Q@- h  
  { bkL5srH  
  typedef T2 & result; V&>mD"~MP  
} ; ,S7M4ajVZB  
template < typename T > k7=mxXF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .] BJM?9  
  { ol@LLT_m  
  return (T & )r; =~ ="#  
} YA@OA$`E  
template < typename T1, typename T2 > B'KZ >jO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /;9]LC.g  
  { ^:]~6p#  
  return (T2 & )r2; ;op 8r u  
} S*a_  
} ; f/]g@/`  
?OdJ t  
T0lbMp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0 hS(9y40  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T^.W'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B#K2?Et!t  
z=a{;1A  
return l(i, j) = r(i, j); yWZ%|K~$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e]u3[ao  
['_G1_p  
  return ( int & )i; I~NQt^sg  
  return ( int & )j; Uv(Uj3D  
最后执行i = j; qJLtqv  
可见,参数被正确的选择了。 hFr?84sAd  
9 e0Oj3!B  
r$z0C&5  
AV^Sla7|_  
\!,qXfTMB  
八. 中期总结 J(%kcueb  
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: $K*&Wdo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %SD=3UK6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |csR"DOqz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 06~HVv  
mqb6MnK -  
psZ #^@>mJ  
i;8tA !  
m@^!?/as  
4O** %!|  
九. 简化 PK|"+I0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >6"u{Qmr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \t 04-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Vpsv@\@J>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <X1^w  
  +-*/&|^等 2^C>orKQ0  
2. 返回引用。 FZ^j|2.L*  
  =,各种复合赋值等 Ff @Cs0R  
3. 返回固定类型。 9Lv"|S`5W_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BV01&.<|  
4. 原样返回。 'vUx4s  
  operator, fG*366W  
5. 返回解引用的类型。 uRfFPOYH  
  operator*(单目) _}(ej&'f  
6. 返回地址。 f/6,b&l,  
  operator&(单目) Kt3 ]r:&J  
7. 下表访问返回类型。 f]Q`8nU  
  operator[] !*@sX7H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0xQ="aXE  
  operator<<和operator>> _M;M-hk/  
Juqe%he`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (+ibT;!]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }{.0mu9  
).b,KSi  
template < typename Left > @fSBW+  
struct value_return -%eBip,'yl  
  { j6_tFJT  
template < typename T > U4*Q;A#  
  struct result_1 =~f\m:Y  
  { 1$#{om9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ckTk2xPQ  
} ; @ =M:RA  
jA}b=c  
template < typename T1, typename T2 > wfXm(RYM  
  struct result_2 -x?I6>{  
  { )IH|S5mG?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [R~`6  
} ; 3</gK$f2  
} ; $|V@3`0  
kED1s's  
jJK`+J,i}X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uVn"'p-  
FbWcq_  
下面我们来剥离functor中的operator() q&RezHK l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y3QrD&V  
HDY2<Hzc  
return l(t) op r(t) muJR~4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DZ7<-SFU  
return op l(t) [, )G\  
return op l(t1, t2) <X b B;  
return l(t) op .*(xkJI3  
return l(t1, t2) op Jb (CH4|7  
return l(t)[r(t)] W#.+C6/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UTLuzm  
Ey#7L M)  
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: [ u.r]\[J  
单目: return f(l(t), r(t)); qG<3H!Z!ky  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zvgy$]y'\  
双目: return f(l(t)); `UK'IN.il  
return f(l(t1, t2)); W Y]   
下面就是f的实现,以operator/为例 p-Jp/*R5  
IGQcQ/M  
struct meta_divide Bgvv6(i  
  { G8t9Lx  
template < typename T1, typename T2 > e>] gCa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kR,ry:J-  
  {  nLD1j  
  return t1 / t2; 9-3, DxZ}  
} rijavZS6  
} ; g]Jt (aYK  
l{o,"P"  
这个工作可以让宏来做: :2zga=)g  
LGdM40  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NZoNsNu*C.  
template < typename T1, typename T2 > \ |Fi{]9(G2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K!,T.qA&=  
以后可以直接用 4Y5lP00!}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 77b^d9! ~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 L}a-c(G+8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v6 C$Y+5~  
1)o6jGQ  
:*} -,{uX  
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 B%^W$7 q  
XU y[l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /wI"oHZd  
class unary_op : public Rettype ?:$\ t?e^  
  { 9?XQB%44  
    Left l; 1PB"1.wnd  
public : fg)VO6Wo&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jP{&U&!i  
vvI23!H  
template < typename T > U EjP`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YO'aX  
      { 64i*_\UKe  
      return FuncType::execute(l(t)); .0Kc|b=w  
    } XkPE%m_5D  
w7@TM%nS  
    template < typename T1, typename T2 > Yu$QL@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rez )$  
      { BPuum  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $niG)@*  
    } ^B)f!HtU  
} ; bFIM07  
02_+{vk!  
U4.$o ]58  
同样还可以申明一个binary_op VIHuo,  
} J[Z)u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uOO\!Hqq  
class binary_op : public Rettype a$j ~YUG_  
  { Q+oV? S3{  
    Left l; eaAGlEW6J  
Right r; 5-hnk' ~  
public : BsU}HuQZQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^) (-7H  
`*l aUn  
template < typename T >  k^Q.lb {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k8?G%/TD  
      { M!46^q~-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !:PiQ19 'u  
    } A;<wv>T  
`a%MD>R_Lg  
    template < typename T1, typename T2 > =EYWiK77a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pM^ZC  
      { %.m+6 zaF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wFX9F3m  
    } Mj{w/'  
} ; %q}[ZD/HD  
WfD fj  
<.mH-Y5i  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ! ,bQ;p3g|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !E_Zh*lgm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z %Bzf~N9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /O5&)%N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W6Mq:?+D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -@e2/6Oi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y hQ)M5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8qqN0"{,  
下面是修改过的unary_op >.6|\{*sG  
nTv}/M&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AN:yL a!  
class unary_op Q6W![571;  
  { +J|H~`  
Left l; (Vr%4Z8  
  +SR{ FF  
public : m`l9d4p w?  
V"Z8-u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V^,eW!  
PJcfiRa'jQ  
template < typename T > 8Z0x*Ssk  
  struct result_1 j)2I+[aoB  
  { ;F#(:-:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w`;HwK$ ,  
} ; 3*& Y'/!  
vjq2(I)u  
template < typename T1, typename T2 > #]x3(}3W  
  struct result_2 O5:bdt.  
  { kzjuW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ."H;bfcL_  
} ; {G Jl<G1  
QXZyiJX}  
template < typename T1, typename T2 > UWF \Vx*)b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : oXSh;\  
  { Bz<hP*.O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Lx wi"ndP  
} aknIrblS\  
cf88Fd6l/  
template < typename T > 54CJ6"q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W|7|XO  
  { Xva(R<W7d<  
  return OpClass::execute(lt(t)); CtXbAcN2B  
} n&njSj/  
=nGFLH6)  
} ; I@MG ?ZQ  
lcie6'<  
]*#i_dho7  
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 st;iGg  
好啦,现在才真正完美了。 hhze5_$_  
现在在picker里面就可以这么添加了: "_q~S$i^  
>`\.i,X .D  
template < typename Right > /@F'f@;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bGCC?}\  
  { =P]Z"Ok  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 68XJ`/d  
} M bWby'  
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。 oI;ho6y)  
orFwy!  
dS ojq6M  
y#j7vO  
taE p   
十. bind nzC *mPX8  
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。 +6#$6hG  
先来分析一下一段例子 Gr\ ]6  
Z 2N6r6  
@."K"i'Bl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (oG YnN,2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gz~oQ l)zJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?4bYb]8Z  
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。 [)Nt;|U  
我们来写个简单的。 <= o<lRU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >qo!#vJc a  
对于函数对象类的版本: !:&SfPv  
M0w Uis:`  
template < typename Func > zMv`<m%  
struct functor_trait l+9RPJD/:  
  { mD'nF1o Ly  
typedef typename Func::result_type result_type; ,)1C"'  
} ; .;4N:*hY  
对于无参数函数的版本: V vrsf6l]  
tnJ7m8JmC  
template < typename Ret > NftnbsTmy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SaXt"Ju,AH  
  { G'\[dwD,u  
typedef Ret result_type; !-lI<$S:  
} ; 1m~|e.g_'`  
对于单参数函数的版本: <  o?ua}  
}_nBegv  
template < typename Ret, typename V1 > :qdyC sn2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IU8zidn&  
  { 2nyK'k  
typedef Ret result_type; ~^2w)-N  
} ;  p& _Z}Wv  
对于双参数函数的版本: Ak?9a_f  
tg\Nm7I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a fa\6]m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PaaMh[OmG  
  { NCKR<!(  
typedef Ret result_type; P8YnKyI,.  
} ; bo=H-d|  
等等。。。 6]1RxrAV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 16 AlmegDk  
! v![K  
template < typename Func > mfj{_fR3  
struct func_return ~!({U nt+'  
  { K6->{!8]k  
template < typename T > vFe=AY<Rt|  
  struct result_1 }ekNZNcuM  
  { TgcCR:eL=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wrkw,H  
} ; 5$U49j  
^VYR}1Mw  
template < typename T1, typename T2 > %`bs<ZWT  
  struct result_2 2?ue.1C  
  { ;j T{< Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GG#-x$jK  
} ; q?j7bp]  
} ; XO;_F"H=  
E/H9#  
r3Ol?p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]4t1dVD  
!\'w>y7  
template < typename Func, typename aPicker > 1jx?zvE,  
class binder_1 F7}yt  
  { D!* SA  
Func fn; glch06  
aPicker pk; :tV"uWZFU  
public : ]4O!q}@Cd  
Idu'+O4  
template < typename T > |~76dxU  
  struct result_1 b|87=1^m[  
  { =4)8a"7#.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *fY*Wy9  
} ; "'DPb%o  
F4=X(P_6  
template < typename T1, typename T2 > =>S[Dh  
  struct result_2 g#P]72TQ  
  { +sx(q@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -wUT@a  
} ; #: EhGlq8  
h/5V~ :)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9F3aT'3#!  
<DMm [V{  
template < typename T > #}1yBxB<=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <DqFfrpc  
  { <OiH%:G/1  
  return fn(pk(t)); &#C|  
} M\ wCZG  
template < typename T1, typename T2 > #}6~>A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {dh@|BzsbH  
  { W<#Kam:8e  
  return fn(pk(t1, t2)); #Hy9 ;Q  
} 2x gk$E$7  
} ; h1'm[Y  
"Ml#,kU<T  
<&+0  
一目了然不是么? s&%r?  
最后实现bind >d;U>P5.  
mJ8EiRSE  
JrxQ.,*i  
template < typename Func, typename aPicker > 2(Xu?W 7d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;Gp9 ?0  
  { lE+Duap:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /`qQWB5b  
} &w=ul'R98  
1q ZnyJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0#5&*  
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。 OZKZv,  
6R2F,b(_  
十一. phoenix >of9m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e[Z-&'  
tPk> hzW  
for_each(v.begin(), v.end(), O*F= xG  
( PE_JO(e;Xm  
do_ FrRUAoF O  
[ D3O)Tj@:}(  
  cout << _1 <<   " , " PTQN.[bBh  
] #T>pu/EQX_  
.while_( -- _1), xyV7MW\?w  
cout << var( " \n " ) v/7^v}[<  
) .*?-j?U.  
); yJw.z#bB#  
A/Sj>Y1j  
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: $|@-u0sv  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {\h:k\k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X2 <fS~m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wgQx.8 h>  
z2A,*|I  
+wEsfYW  
template < typename Cond, typename Actor > f(EO|d^u  
class do_while ] P_yN:~  
  { r.]IGE|  
Cond cd; _GoFwVO  
Actor act; j\@&poJ(,  
public : hBDmC_\~  
template < typename T > O^~nf%  
  struct result_1 fndH]Yp  
  { FbCuXS=+`  
  typedef int result_type; Lu71Qdu09  
} ; t#!AfTY$w  
2p*!up(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NiVZ=wEp,  
5p7i9"tgn  
template < typename T > nwi8>MG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F:Yp1Wrb<  
  { 5^{2 g^jH6  
  do 'kJyE9*xU.  
    { 0Fs2* FS  
  act(t); F\<{:wu   
  } AgOti]`aR  
  while (cd(t)); h.xtkD)Y~  
  return   0 ; u&j_;Y!6  
} T|--ZRYn  
} ; [KEw5-=i@  
*b`1+~p_2  
(ul_bA+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b:x~Jz#%2  
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。 s+0S,?{$  
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。 > =Na,D  
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。 2FM}" g<8  
下面就是产生这个functor的类: m>DJ w7<  
G,b*Qn5#  
f5*hOzKG6  
template < typename Actor > F>k/;@d  
class do_while_actor LoO"d'{  
  { ^aqBL  
Actor act; W#L/|K!S  
public : p-6T,')  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {afIr1j/m  
^= qL[S6/M  
template < typename Cond > FD8d-G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R E9 `T  
} ; xE6hE'rh.O  
.bNG:y>  
C:vVFU|4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N3\vd_D(  
最后,是那个do_ r rs0|=  
dSE"G>l8  
fy>~ GFk(  
class do_while_invoker !)EYM&:Y  
  { S3y(' PeF  
public : 3#{Al[jq  
template < typename Actor > cJ'OqV F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0>ce~KU  
  { ]4,eCT  
  return do_while_actor < Actor > (act); V17!~  
} mv#*%St5  
} do_; ~6#O5plKc  
=A_fL{ SM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j;EH[3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;esOe\z jE  
最后来说说怎么处理break和continue m(^nG_eX  
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。 YLb$/6gj6  
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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