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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e|NG"<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :iK(JE`   
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, QHDXW1+|^  
BTl k Etm  
NiNM{[3oS  
j5QuAU8  
  class filler .sxcCrQE  
  { hjU::m,WX  
public : "$~':) V"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N"pc,Q\xU  
} ; T]R|qlZ  
7P%%p3  
S(o#K|)>  
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: \(3y7D  
k o5@qNq  
#Z}Rf k(~  
) mI05  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }Q)#[#e  
~t@cO.c  
XpIklL7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Km%]1X7T6  
IrR7"`.i  
V8 e>l[tH  
@y e4q.m  
二. 战前分析 G[B=>Cy  
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。 ,oORW/0iS  
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 d)B@x`  
@*F"Q1 wI  
b}OY4~ Y4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~9?cn  
  /* --------------------------------------------- */ b IH;  
vector < int *> vp( 10 ); a:+{f&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _U$<xVnP  
/* --------------------------------------------- */ efSM`!%j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  N O2XA\  
/* --------------------------------------------- */ W$QcDp]#p}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [NQOrcAQ  
  /* --------------------------------------------- */ +ylTGSZS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PUz*!9HC  
/* --------------------------------------------- */ ZufR {^W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yID 164&r  
1da@3xaF  
jAGTD I  
'UkxS b  
看了之后,我们可以思考一些问题: "C?#SO B  
1._1, _2是什么? BmBj7  
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。 "MxnFeLM#  
2._1 = 1是在做什么? Okgv!Nt8)A  
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。 &*sP/z  
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。 ZkgV_<M|  
8{Q<N%Jnu  
>@BnV{ d  
三. 动工 rjl`&POqc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 32l3vv.j  
r~[Ia!U?  
-Bt k 3  
+[Dj5~V  
template < typename T > +_7*iJtD5  
class assignment -1Jg?cPz k  
  { +O'3|M  
T value; {Z{75}  
public : TH)"wNa  
assignment( const T & v) : value(v) {} hrmut*<|  
template < typename T2 > .=U#eHBdAQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pnw]Tm}g  
} ; zh4# A <e  
4pe'06:  
R FKtr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6L:x^bM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J`^ag'  
"vA}FV%tRq  
jnd[6v=C7-  
<DpevoF  
  class holder U6=..K!q  
  { \%u3  
public : ]5BX :%  
template < typename T > sPd Gw~{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kSC}aN'  
  { >AC]#'  
  return assignment < T > (t); %el"BSB  
} "BD~xP(  
} ; g! cUF+  
R{RwTN<  
%lL.[8r|  
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: ODZ5IO}v  
>d~WH@o`G  
  static holder _1; J5*tJoCYS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ckV`OaRw4  
z25lZI" X`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %?LOs H   
而不用手动写一个函数对象。 4B=2>k  
sfLMk E  
4f@o mAM  
INUG*JC6  
四. 问题分析 =b38(\  
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。 K )[]fm  
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。 "ZHW2l Mf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |}2 3>l7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `(T,+T4C5k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d#6`&MR  
a5 *2h{i  
五. 问题1:一致性 t c[n&X  
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?| YNYx>Ue  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 og4UhP^UET  
?MXejEC  
struct holder dG@"!!,  
  { `{,Dy!rL  
  // ()tp>  
  template < typename T > =,%CLS,6w  
T &   operator ()( const T & r) const $4-$pL6"  
  { cQG +$0(  
  return (T & )r; ?/TSi0R  
} 'iy*^A `Y  
} ; 0$_oT;{8  
CxGx8*<X  
这样的话assignment也必须相应改动: *ohL&'y  
ur*T%b9&  
template < typename Left, typename Right > (E/lIou  
class assignment AGH|"EWG  
  { +$X#q8j06  
Left l; C(S'#cm  
Right r; 1<+2kBuY  
public : Q#^Qv.s?K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )=\# UE+W  
template < typename T2 > ktnuNsp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XIvn_&d;G  
} ; jxiC Kx,G  
Mb"J@5P[4  
同时,holder的operator=也需要改动: Wf>zDW^"R  
: k7uGD  
template < typename T > 6`!Fv-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^BUYjq%(`  
  { c;{Q,"9U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \2nUa ;  
} Q F-LU  
:]rJGgK#  
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。 3VI4X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $k0k k  
pX/n)q[  
return l(rhs) = r; |UP `B|  
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。 @lCJ G!u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @)-sTgn  
!l_lo`)  
template < typename Tp > Kh(ZU^{n  
class constant_t .U"8mP=&  
  { p>vn7;s2#  
  const Tp t; !icT/5  
public : Kk(9O06j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $p#%G#T  
template < typename T > Gq_-Val]"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ` L >  
  { 76V 6cI=+  
  return t; xBUya4w  
} HODz*pI  
} ; /R~1Zj2&  
0E?jW7yr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YhbZ'SJ  
下面就可以修改holder的operator=了 \ W?R  
v.Q(v\KV5  
template < typename T > vy_D>tp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '7D,m H  
  { ?notxE7 ]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :[\v  
} baJxU:Y=p  
d}LRl"_n  
同时也要修改assignment的operator() w$H^q !(  
H~GQ;PhRx  
template < typename T2 > A 6OGs/:&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WX}xmtLs  
现在代码看起来就很一致了。 uum;q-"  
)'/|)  
六. 问题2:链式操作 umF Z?a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Gu%U$d  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 QYa(N[~a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 '; =f  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !lxTX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \%/#x V  
o }3uo6GIB  
template < typename T > 2H/Z_+\  
struct result_1 YX=2jI  
  { BBH0OiV=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `Ja?fI'H-  
} ; j=*l$RG  
p/JL9@:'  
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: SrFS#  
?+g`HTY u  
template < typename T > AZzuI*  
struct   ref >ELlnE8  
  { }"|"Q7H  
typedef T & reference; e{X6i^% m_  
} ; c1$ngH0  
template < typename T > u5 {JQO  
struct   ref < T &> 89n:)|rWq  
  { nB%;S  
typedef T & reference; 4|mD*o  
} ; aO@ 7O*  
%FS$zOsgGK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eh4gQ^l  
28/ ADZ  
template < typename T > Zm"{Viv]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %honO@$  
  { 5Xl /L  
  return l(t) = r(t); `(1K  
} :C}2=  
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。 2<`.#zIds  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fV v.@HL{  
 )LJnLo+  
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 hq:&wN 7Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s@z}YH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~7$&WzD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^qg?6S4  
最后的布局是: ({-GOw46  
                Add n6*En7IVh  
              /   \ !L;\cl  
            Divide   5 P6 ;'Sza  
            /   \ Di@GY!  
          _1     3 N[<H7_/3  
似乎一切都解决了?不。 % r-V2)  
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。 p. R2gl1m  
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。 3' ~gvi I  
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: B|C/ Rk6?  
+$$$  
template < typename Right > HQUeWCN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .s<*'B7&  
Right & rt) const `+zWu 55;  
  { >iOzl wmG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /0W9g  
} y kW [B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :9R=]#uD  
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。 *?z0$Kz<,[  
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。 _(d.!qGz  
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。 cooUE<a  
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。  6\u!E~zy  
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"BR  
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: r6;$1 K*0  
cXR1grz  
template < class Action > (]RM6i7  
class picker : public Action Q.9qImgN  
  { 5GA\xM-  
public : {ekCQeDo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nI/kw%<  
  // all the operator overloaded j,t#B"hOnp  
} ; CW)Z[<d8  
T;diNfgg  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s-Aw<Q)d  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: OdQT2PA_  
Qd_Y\PzS  
template < typename Right > .MVYB\6Q0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &n[~!%(  
  { i\4hR?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KJ?y@Q  
} +B'8|5tPX  
Z<#hS=eY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FYb34LY  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 W(25TbQ  
65oWD-  
template < typename T >   struct picker_maker -w;(cE  
  { v}sY|p"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T/c<23i  
} ; !Oj)B1gc6&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F$Ca;cP"  
  { c{>uqPTY  
typedef picker < T > result; /w8"=6Vv~  
} ; "c(Sysl.L  
aZet0?Qr  
下面总的结构就有了: Q\Gq|e*  
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。 [xfaj'j=@  
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。 R#n%cXc|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R*zO dxY  
至此链式操作完美实现。 Y7GF$}%UL  
tp:\j@dB  
Um)>2|rp}  
七. 问题3 ? b[n|^wS  
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。 C{Asp  
sBK <zR  
template < typename T1, typename T2 > ^ *&X~8@)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >sD4R}\})  
  { E RdL^T>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '.Ym!r~wL  
} A])P1c. 7"  
Sf/q2/r?6[  
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: x|0:P sE  
_TUt9}  
template < typename T1, typename T2 > $&Kq*m 0g  
struct result_2 P F`rWw  
  { {SZ% Xbo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <&pKc6+{  
} ; &[a Tw{2  
D -IR!js ]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {ub/3Uh  
这个差事就留给了holder自己。 :%JC^dV(  
    -fgC" 2H  
' )-M\'S$E  
template < int Order > dQgk.k  
class holder; aV`&L,Q)7E  
template <> p<`+sf}A:  
class holder < 1 > s$DrR  
  { L{ho*^b  
public : ?$z.K>S5  
template < typename T > 2X88:  
  struct result_1 V (rr"K+  
  { ~u&|G$1!0  
  typedef T & result; W~ULc 9  
} ; -$<O\5cAQ  
template < typename T1, typename T2 > ~|Z'l%<Os  
  struct result_2 s?3i) Ymr  
  { Y-~~,Yl~  
  typedef T1 & result; G{x[uE2X&f  
} ; a :HNg  
template < typename T > V5D2\n3A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wP"q<W g  
  { .wK1El{bf  
  return (T & )r; [m'CR 4(|  
} 2.Yi( r  
template < typename T1, typename T2 > HFo-4"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +VU4s$w6  
  { u>.y:>  
  return (T1 & )r1; 68R1AqU_  
} ~V)?>)T  
} ; ~S; Z\  
% *z-PT22  
template <> mzD^ Y<LTd  
class holder < 2 > zz_[S{v!#  
  { ?4z8)E9Ju  
public : %G?K@5?j?  
template < typename T > 59rY[&|  
  struct result_1 o%y;(|4t >  
  { ~ eN8|SR  
  typedef T & result; 0O2n/`'  
} ; )%Y IGV;&  
template < typename T1, typename T2 > Di=9mHC  
  struct result_2 beZ(o?uK  
  { UQd6/mD`e  
  typedef T2 & result; V*65b(q)  
} ; AxCI 0  
template < typename T > PI|`vC|yy&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VY'Q|[  
  { ; !$m1  
  return (T & )r; dEp/dd~(&  
} Jm(ixekp  
template < typename T1, typename T2 > =qoRS0Qa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2H[)1|]l  
  { ~U}Mv{ y  
  return (T2 & )r2; 8SnS~._9  
}  oYX{R  
} ; GVd48*  
Jp;k+ "<q  
lr('k`KOQ  
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> >。 LxJ6M/".  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ff"gadRXd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kI*UkM-  
eZF'Ck y  
return l(i, j) = r(i, j); CJNG) p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uhn%lV]  
cfoYnM  
  return ( int & )i; o;J;*~g  
  return ( int & )j; d,'!.#e  
最后执行i = j; ZL%VOxYqi  
可见,参数被正确的选择了。 s3lJu/Xe{  
@?2n]n6  
g0#q"v55  
)&Z>@S^  
[}""@?  
八. 中期总结 ,5-Zb3\  
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: ?ow'^X-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PM~*|(fA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZTf_#eS$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'M%5v'$y  
dl[ob,aCK  
boQ)fV"  
rB]W,8~%  
!p% @Deu  
F +j O*F2h  
九. 简化 fuSq ={]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /GsrGX8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;9rTE|n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l L2-.!]R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l]vohLz 3!  
  +-*/&|^等 fykI,!  
2. 返回引用。 tSw>@FM  
  =,各种复合赋值等 H2\1gNL  
3. 返回固定类型。 &d 3HB=x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :{CFTc5:A  
4. 原样返回。 '\4fU%  
  operator, \JU ~k5j  
5. 返回解引用的类型。 :Kay$r0+  
  operator*(单目) :QA@ c|(PF  
6. 返回地址。 ec?1c&E  
  operator&(单目) \|{*arS  
7. 下表访问返回类型。 7t4v~'h;5e  
  operator[] w~v<v&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0_V*B[V  
  operator<<和operator>> 75(W(V(q  
@f=RL)$|  
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。 vb}/@F,Q5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $5/\Z  
>)%#V<{<  
template < typename Left > 7&t~R}&|  
struct value_return , ,{6m d  
  { B007x{-L  
template < typename T > _SF!T6A  
  struct result_1 JTkCk~bX[z  
  { ;E2kT GT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XZBj=2~-3  
} ; j&llrN  
AFtCqq#[  
template < typename T1, typename T2 > *K!7R2Rat  
  struct result_2 M 5rwoyn  
  { (+$ol'i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \6c8z/O7   
} ; I3ho(Kdi  
} ; xc *!W*04  
u S(@?m$  
[#zE. TW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JB'qiuhab  
<"NyC?b+G  
下面我们来剥离functor中的operator() _s@bz|yqw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (l;C%O7*  
0Ts!(b]B  
return l(t) op r(t) s9:%s*$u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l) iv\j  
return op l(t) %30T{n:  
return op l(t1, t2) I W8.  
return l(t) op g?$e^ls  
return l(t1, t2) op z-)*Q  
return l(t)[r(t)] P[1m0!,B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8+L7E-  
WxDb3l~  
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: 7n [12:  
单目: return f(l(t), r(t)); @C<d2f|8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &V FjH W  
双目: return f(l(t)); |Pj9ZG#  
return f(l(t1, t2)); ]#M/$?!]g2  
下面就是f的实现,以operator/为例 ][ rTQt m  
j`+0.Zlq  
struct meta_divide 1 O- E],  
  { eTT^KqE>&  
template < typename T1, typename T2 > XzN-slu!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xf[z EEt  
  { 6HB]T)n  
  return t1 / t2; A@\qoS[  
} Bd.Z+#%l"  
} ; Yo@m50s$  
oFwG+W /  
这个工作可以让宏来做: AE]i V{p  
)fy <P;g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~t$mw,  
template < typename T1, typename T2 > \ A &;EV#]ge  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y]M^n&f  
以后可以直接用 ;*"!:GR%h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3a/[."W u  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #efqG=q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %h3L  
k>$FT `  
EI%M Azj}  
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 %e(9-M4*  
k62$:9`5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QR|XV%$  
class unary_op : public Rettype A4}JZi6@  
  { IsWcz+1n  
    Left l; ^#}dPGm  
public : )#)nBM2\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J.*[gt%O|  
mQmBf|Rl  
template < typename T >  W{L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;`;G/1]#9  
      { 5#yJK>a7  
      return FuncType::execute(l(t)); >~.Zr3P6kC  
    } ?,D>+::  
.A )\F",X  
    template < typename T1, typename T2 > :~WPY9i`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ],H1  
      { NW }>pb9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #>MO]  
    } h85 (N  
} ; FLi(#9  
M-}j9,oR`  
7W6eiUI'  
同样还可以申明一个binary_op `4$4bXrP'  
HKq2Js  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MT;SRAmUr  
class binary_op : public Rettype 6#OL ;Y]_  
  { $'WapxF  
    Left l; }C_G0'"F  
Right r; uWJ#+XK.  
public : /UEV8 1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BUcaj.S  
h9tB''ePE  
template < typename T > oV%( 37W9=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =)mXCA^  
      { ?ZSXoy-kr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); </K%i;l  
    } 6ctHL<^  
a7XXhsZ  
    template < typename T1, typename T2 > Xtu:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _)HD4,`  
      { B"pFJ"XR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L?Kz P.(t+  
    } xn%l  
} ; Qx6,>'Qk'  
}:,o Y<  
"R@$Wu53|  
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 m_{%tU;N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A^}i^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R@)'Bs  
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。 */0vJz%<.M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Verbmeg&n  
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。。。 GnSgO-$"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 { r< (t#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q0 uP8I}n  
下面是修改过的unary_op 3i@ "D  
KdBq@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !=~s/{$PE  
class unary_op W+F<P@[u<$  
  { m &0(%  
Left l; nG4Uk2>  
  rX|y/0)F  
public :  kg/+vJ  
.IW_DM-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BCj`WF@8l{  
)[@YHE5g  
template < typename T > !s#'pTZk4  
  struct result_1 s2(w#n)  
  { 7yqSt)/U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~x4{P;y  
} ; FqT,4SIR  
[]2$rJZD9  
template < typename T1, typename T2 > l0:e=q2Ax  
  struct result_2 6b#:H~ <  
  { z*NC?\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3<e(@W}n-M  
} ; p]1yd;Jt  
xN{"%>Mx  
template < typename T1, typename T2 >  c{f:5 p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v -|P_O&z  
  { 7\\~xSXh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ex@,F,u>o  
} E1U4v&P  
A}t&-  
template < typename T > .b_0k<M!p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]<\;d B  
  { Q+u#?['  
  return OpClass::execute(lt(t)); k *G!.  
} ]2aYi9)  
`Q1WVd29  
} ; q{9X.-]}  
!yV,|)y5F  
Th& Wq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug DJD]aI  
好啦,现在才真正完美了。 V#-qKV  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9QX ~a X  
)$l9xx[  
template < typename Right > OW63^wA`s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iSZctsqE  
  { -A-hxK*^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); </+%R"`  
} T~wZ  
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。 Dh!iY0Lz  
},Re5W nl  
^sf[dr;BA  
3x(MvW30Lg  
=jV%O$Fx  
十. bind f'zU^/$rf  
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。 xtIehr0{$I  
先来分析一下一段例子 8XH|T^5  
8f{}ce'E*  
quCWc2pXX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >^a"Z[s[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bD-/ZZz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TsFdy{/o*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 z[KN^2YS  
我们来写个简单的。 +GYI2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k8x&aH  
对于函数对象类的版本: d=4f`q0k  
8~[C'+r  
template < typename Func > uJ)=+Exii  
struct functor_trait 8[`^(O#\E  
  { +/~\b/  
typedef typename Func::result_type result_type; ].<sAmL^  
} ; #<tWYE  
对于无参数函数的版本: jL7MmR#y5"  
S$lmEJ_  
template < typename Ret > <igx[2X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fw:^Lyn9$  
  { \@}$Wjsl  
typedef Ret result_type; O)RzNfI^`N  
} ; QS=$#Gp  
对于单参数函数的版本: %.Tf u0M  
{YKMQI^O/  
template < typename Ret, typename V1 > \9|]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,@'){V  
  { ?CT^Zegmr  
typedef Ret result_type; `6BS-AVO7  
} ; @R OY}CZ{/  
对于双参数函数的版本: |`(?<m  
6JFDRsX>)?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #Z=)=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A_(+r  
  { ~4~Tcn  
typedef Ret result_type; = C'e1=]  
} ; @Y&9S)xcE  
等等。。。 SAll9W4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g7U:A0Z  
18/@:u{  
template < typename Func > zIQc#F6\5  
struct func_return @aD~YtL"n  
  { b gc<)=  
template < typename T > #c)Ou!Ldb  
  struct result_1 *UL|{_)c  
  { >ya-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '3u]-GU2_  
} ; ,^IZ[D>u)  
>'|xQjLl  
template < typename T1, typename T2 > qVRO"/R  
  struct result_2 x&fCe{5  
  { ot+~|Dl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rDx],O _  
} ; np\Q&  
} ; zl#&Qm4Ot  
$9_.Q/9>  
,/b/O4`;y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v3JIUdU=P  
+e]b,9.sR  
template < typename Func, typename aPicker > 0^lL,rC   
class binder_1 6-X?uaY)os  
  { 5NF&LM;i(  
Func fn; P[P72WR  
aPicker pk; zT-"kK  
public : iM/0Yp-v'>  
>T*g'954xF  
template < typename T > >hL'#;:f#  
  struct result_1 K y4y  
  { <$ZT]pT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QRHm |f9_C  
} ; qf=[*ZY  
dVt@D&  
template < typename T1, typename T2 > XXwhs-:o  
  struct result_2 pbvEIa-Y4  
  { )* nbEZm@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u R%R]X  
} ; 6:z&ukq E  
k Z[yv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c_qy)N  
2y7q x1$C  
template < typename T > V dOd:w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +\oHQ=s>}\  
  { *!Y3N<>!  
  return fn(pk(t)); 1V3J:W#;  
} KJC9^BAr  
template < typename T1, typename T2 > v 4b`19}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0fK|}mmZA  
  { I^Jp )k*z  
  return fn(pk(t1, t2)); GXK?7S0H  
} &&S4x  
} ; eRy'N|'  
GWZXRUc  
RWQW/Gw x  
一目了然不是么?  Q<ExfJm  
最后实现bind Xgc\O08  
mT~>4xi0  
5nq-b@?L  
template < typename Func, typename aPicker > UnF4RF:A2&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VEEeQy  
  { y" -{6{3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7[1 R}G V  
} ,T~5iLKY  
i4r~eneP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W1`ZS*12D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 BvR3Oi@Wc  
t6e-~  
十一. phoenix ;l?(VqX_E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b}*bgx@<  
H=RV M  
for_each(v.begin(), v.end(), M%^laf  
( +`3ZH9  
do_ @}!$NI8  
[ 9cj-v}5j  
  cout << _1 <<   " , " *)D*iU&  
] <ijmkNVS  
.while_( -- _1), ?R:Hj=.  
cout << var( " \n " ) M=`Se&-M  
) ahv=HWX k  
); o:\a  
{[~,q\M[  
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: HbDB?s<  
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 hzo,.hS's  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C$gLi8|m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vJUB;hD  
p<19 Jw<  
;rL$z;}8  
template < typename Cond, typename Actor > r=aQ S5  
class do_while 7Z3qaXPH  
  { <);u]0  
Cond cd; W%cPX0  
Actor act; \c}r6xOr  
public : "iGc'?/+  
template < typename T > +]vl8, 4@  
  struct result_1 )D*xOajo+l  
  { P'~3WL4MKs  
  typedef int result_type; Mv =;+?z!  
} ; e)"cm;BJ^P  
l}/UriZ0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #JucOWxjY  
i(HhL&  
template < typename T > *2;3~8Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GXVGU-br  
  { cn:VEF:l  
  do 92Iv'(1ba  
    { S5TT  
  act(t); WpZ^R;eK  
  } d*HAKXd&:j  
  while (cd(t));  t m?  
  return   0 ; PQr N";+  
} %C<eR_  
} ; .Oh$sma1  
c3dZ1v  
WcFZRy-erc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rC16?RovQ@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;@hP*7Lm  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >w2u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 dM$S|, H  
下面就是产生这个functor的类: 'C<=bUM  
1S:H!h3  
QCw<* Id+  
template < typename Actor > }kDrUnBk  
class do_while_actor f?6=H^_>  
  { Nfh(2g K+  
Actor act; A )cb  
public : 6"(&lK\^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hlZjk0ez  
?}>tfDu'  
template < typename Cond > -(EqBr@_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m/AN*` V  
} ; Jo0x/+?,+  
Zj;!7ZuT1  
tG-MC&;=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ( 9l|^w["  
最后,是那个do_ SEmD's  
\+\h<D-5  
0% /M& N  
class do_while_invoker 5{> cfN\q  
  { T$e_ao|  
public : eMwf'*#  
template < typename Actor > ilP&ctn6+c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sMx\WTyz  
  { jX%Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~ocr^V{"<~  
} M<nn+vy`  
} do_; K5$ y  
R/W&~t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q3:tZoeXV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !`gg$9  
最后来说说怎么处理break和continue ` T!O )5  
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。 '};Xb|msU  
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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