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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [m#NfA:h,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xqWj|jA  
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, [j0w\{  
qx%jAs+~  
9q|7<raS  
 P\(30  
  class filler xrI}3T  
  { #v/ry)2Y=  
public : d]7*mzw^j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S aNN;X0  
} ; ~3 @*7B5Q  
fN[n>%)VO<  
OmNn,PCl8  
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: pt})JMm  
VkXn8J  
w%u5<  
1n3$V:00  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d}% (jJ(I  
dXZP[K#  
Xw(3j)xQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4A  o{M  
HD00J]y_   
iS05YW  
yWuIu>VJ  
二. 战前分析 I9/KM4&  
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。 VM;g +RRq  
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 |[WL2<  
lC{L6&T  
.zwVCW,u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8p,>y(o  
  /* --------------------------------------------- */ LUul7y'"  
vector < int *> vp( 10 ); ]Zv ,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MPG+B/P&  
/* --------------------------------------------- */ Rp4FXR jC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G5u meqYC  
/* --------------------------------------------- */ ua:9`+Dff  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1^sbT[%R  
  /* --------------------------------------------- */ >w2f8tW`PP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o16~l]Z|f  
/* --------------------------------------------- */ sH@  &*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E7 L bSZ  
F*!gzKZ"  
/&6Q)   
Rk{$S"8S_  
看了之后,我们可以思考一些问题: [oJ& J>U'  
1._1, _2是什么? J[o${^  
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。 FvA|1c  
2._1 = 1是在做什么? 3Tw%W0q  
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。 2%]t3\XW  
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。 (zEYpTp  
pLo;#e8'f  
cf&C|U  
三. 动工 1O4D+0@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d3(+ztmG!  
l]>!`'sJL  
n4R]+&*  
:SdIU36  
template < typename T > R05T5Q1]A  
class assignment }Fz!6F2w  
  { 4V>vg2 d  
T value; qw)Key  
public : 1sMV`qv>  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^@Y9!G=  
template < typename T2 > /rOnm=P+Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u{pTva  
} ; xpz`))w  
Uv'uqt  
IY~ {)X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wH!}qz /  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9M nem*  
% dYI5U89  
Cl{{H]QngX  
KG-UW  
  class holder eA10xpM0  
  { QdirE4W  
public : g\qX7nIH?  
template < typename T > qjzZ}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 69-$Wn43<  
  { C~:b*X   
  return assignment < T > (t); {#0Tl  
} )v};C<  
} ; "wF*O"WQo  
Le_CIk 5YL  
?'T"?b<  
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: 01-p `H+  
fo *!a$)  
  static holder _1; @ljZw(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j#CuR7m  
;g6 nHek  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fu#Y7)r  
而不用手动写一个函数对象。 8R&z3k;!t  
rT o%=0P  
e1oFnu2R  
]}5`7  
四. 问题分析 fO0- N>W'P  
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。 X3 <SP  
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。  I8:"h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VN?<[#ij  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7Zhli Y1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EWSr@}2j .  
7jhl0  
五. 问题1:一致性 Qa>%[jx,@,  
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?| ;.L!%$0i#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XL=2wh  
Dy98[cL  
struct holder _Wq7U1v`  
  { }`#j;H$i  
  // {|G&W^`  
  template < typename T > kVy"+ZebK  
T &   operator ()( const T & r) const "tpvENz2s  
  { $4ka +nfU  
  return (T & )r; _P>1`IR  
} w6%l8+{R  
} ; wHq('+{=&  
KwY`<t1lA;  
这样的话assignment也必须相应改动: }o~Tw?z-|  
Ty)gPh6O  
template < typename Left, typename Right > SB5@\^  
class assignment hg(KNvl  
  { hLu&lY  
Left l; V=:,]fTr  
Right r; AviT+^7E  
public : T@2f&Un^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D 86 K$IT  
template < typename T2 > rjfc.l#v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?U7&R%Lh`  
} ; 4KN0i  
Z`e$~n(Bh  
同时,holder的operator=也需要改动: ,oy4V^B&  
T9aTEsA[U  
template < typename T > 0;. e#(`-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B(HNB\3u  
  { m~b#:4D3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8f5%xY$  
} 1Al=v  
{6REfY 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。 Rt*-#`I $  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b#bO=T$e-  
0tn7Rkiw  
return l(rhs) = r; ?14X8Mb8W_  
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。 MZgmv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ut0qr kqF  
$u/8Rp  
template < typename Tp > cj,&&3sbV  
class constant_t Ke'YM{  
  { g;| n8]  
  const Tp t; F>hVrUD8  
public : 2d,wrC<'$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e!O &~#'h}  
template < typename T > 1aXIhk4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O% j,:t'"  
  { sIP6GWK$  
  return t; F 5b]/;|  
} q{N lF$X  
} ; &@Ji+  
^/4 {\3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CJ37:w{%*Y  
下面就可以修改holder的operator=了 L>|A6S#y8/  
9}7oKlyk  
template < typename T > ~cWLu5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  F<XD^sO  
  { Y+S~b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PDa06(t7  
} pJ<)intcbE  
hNgcE,67q  
同时也要修改assignment的operator() |wl")|b%  
C 6:pY-  
template < typename T2 > n~L'icD[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^+.e5roBKj  
现在代码看起来就很一致了。 u!156X?[eU  
3M5=@Fwkr  
六. 问题2:链式操作 vErbX3RY2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tg}H < T  
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。 [NR0] #h  
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。 K1qY10F:_  
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。 ]Y/pSwnV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G!fE'B  
M\x7=*\  
template < typename T > B@: XC&R^  
struct result_1 M zA  
  { _'o^@v:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }sm56}_  
} ; iz$v8;w  
^!{ oAzy9  
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: )@};lmPR  
D(2kb  
template < typename T > o7Z#,>`2  
struct   ref 2T{-J!k  
  { IT{.^rP  
typedef T & reference; |Cxip&e>  
} ; <CdG[Ih  
template < typename T > Ix l"'Q_z  
struct   ref < T &> v:so85(S<  
  { KfN`ZZ<  
typedef T & reference; =&<$I  
} ; }@t'rK[  
+P<w<GfQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }G0.Lq+a  
g#bfY=C  
template < typename T > blQzVp-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 88X*:Kf?:  
  { W.7d{ @n  
  return l(t) = r(t); ag*Hs<gi  
} LxYM "_1A;  
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。 /m|&nl8"qe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uR[PKLh  
f%{ ag  
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 lQ(BEv"2G[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e#Zf>hlAz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;Bc<u[G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t+Q|l&|0  
最后的布局是: E;+OD&|  
                Add 8;dbU*  
              /   \ %W|Zj QI^  
            Divide   5 [OToz~=)  
            /   \ 77[;J  
          _1     3 d$C|hT  
似乎一切都解决了?不。 s9Q)6=mE  
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。 T"0)%k8lJ  
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。 <38@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: D_;n4<|.  
2wim P8  
template < typename Right > =2V;B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JnKbd~  
Right & rt) const yqc(32rF!  
  { uL{~(?U$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FT?1Q'  
} q\Io6=39x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q)i`.mHfFI  
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。 R;m0eG`  
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。 CjukD%>sde  
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。 7)8}8tY^{  
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。 2dlV'U_g  
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? #YMp,i  
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: #?d#s19s  
8@*|T?r  
template < class Action > (6y3"cbe  
class picker : public Action |ssIUJ  
  { g.sV$.T2K  
public : uNGxz*e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uM6!RR!~  
  // all the operator overloaded 8q LgB  
} ; >u[1v  
}4ju2K  
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。 0mi[|~x=  
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: p5rRhu/|k3  
N~KRwsDH  
template < typename Right > (#"s!!b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DyTk<L  
  { *^5,7}9Qo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s;M*5|-  
} WQC6{^/4[1  
+B|X k[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E.bbIV6mQ  
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。 \)]2Uh|  
6N)1/=)  
template < typename T >   struct picker_maker meD (ja  
  { L=FvLii.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z$5C(!)  
} ; sYP@>tHC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~8{3Fc0  
  { _ 7.y4zQJ  
typedef picker < T > result; eV%bJkt.  
} ; 291|KG  
W A}@n  
下面总的结构就有了: kweTK]mT  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B9-[wg#0G  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 lhj2u]yU0S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (32nI?)a  
至此链式操作完美实现。 3:#rFb  
"-:\-sMt{  
1hS~!r'qqv  
七. 问题3 ;qK6."b`;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [0#hgGO]P  
;VRR=p%,  
template < typename T1, typename T2 > e_-/p`9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  RZ%X1$  
  { 1iDo$]TEK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -"H4brj;G  
} eR`<9KBH  
sR .j~R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TMsoQ82  
&Qjl|2  
template < typename T1, typename T2 > elgQcJ99  
struct result_2  gV kI=J  
  { D.`\ ^a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]L^M7SKE6  
} ; ;~1JbP  
&N0|tn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3fTI&2:  
这个差事就留给了holder自己。 V}-o): dI|  
    %'z3es0  
T%/w^27E  
template < int Order > p> S/6 [X  
class holder; UV.9 KcN.  
template <> UUqj?'Nv  
class holder < 1 > jF9CTL<  
  { aM!#  
public : G1 tp  
template < typename T > p]=;t"  
  struct result_1 Sw'?$j^3  
  { {fD#=  
  typedef T & result; 'O9=*L) X  
} ;  H>6;I  
template < typename T1, typename T2 > !yrHVc  
  struct result_2 |0p'p$%  
  { [rU8 #4.  
  typedef T1 & result; +9CUnRv  
} ; *`T &Dlt'8  
template < typename T > rK|&u v*b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o#/iR]3  
  { V.:A'!$#  
  return (T & )r; Ypj)6d  
} |3ETF|)?  
template < typename T1, typename T2 > %QLYNuG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pc== ]H(  
  { v"~I( kf$  
  return (T1 & )r1; `wd*&vl  
} #SNI dc>9\  
} ; va2A@U  
*?Ef}:]  
template <> VTfaZ/e.  
class holder < 2 > 4[0?F!%  
  { /j@ `aG(a  
public : +Q0-jS#d  
template < typename T > [d>yo_iB  
  struct result_1 DNBpIC5&6  
  { F*:NKT d  
  typedef T & result; |9$'?4F  
} ; KdsvZim0>  
template < typename T1, typename T2 > 5>Yd\(`K  
  struct result_2 ODA#vAc!  
  { m-92G8'  
  typedef T2 & result; 6FMW g:{  
} ; w{x(YVS H  
template < typename T > $OoN/^kv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uA`PZ|  
  { z ]N~_9w  
  return (T & )r; [;YBX] t  
} qFbUM;  
template < typename T1, typename T2 > Kg-X]yu*0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _rdj,F8  
  { +J8/,d  
  return (T2 & )r2; g_c)Ts(  
} 4,ynt&  
} ; N4|q2Jvj6  
L#q9_-(#  
166c\QO  
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> >。 $= xQX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~(OIo7#;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zb}+ m#q  
C-^%g [#  
return l(i, j) = r(i, j); ey\{C`(__y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aW-o=l@;  
E?4@C"Na  
  return ( int & )i; RTBBb:eX  
  return ( int & )j; MYSc*G  
最后执行i = j; 4{WV  
可见,参数被正确的选择了。 mX.3R+t  
TM}'XZ&  
*u;">H*BW  
,xD*^>!  
^H6d; n  
八. 中期总结 VN-#R=D  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \"`>-v"h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R:BBNzY}f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7h#faOP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yj7= T%5  
^~<Rzq!  
W%9K5(e  
xZ=FH>Y6'  
'BdmFKy1  
.>64h H  
九. 简化 6 #x)W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K M\+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I<(.i!-x  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0"qim0%|DF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5ZyBP~  
  +-*/&|^等 Xm=^\K3  
2. 返回引用。 % X ,B-h^  
  =,各种复合赋值等 ^&';\O@)  
3. 返回固定类型。 }8F$& AFt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h?3,B0G  
4. 原样返回。 H(G^O&ppdB  
  operator, `KJYm|@i  
5. 返回解引用的类型。 J6( RlHS;  
  operator*(单目) v;bP8)mI  
6. 返回地址。 cv*Q]F1%  
  operator&(单目) j*La ,iF  
7. 下表访问返回类型。 &QOWW}  
  operator[] xV>iL(?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =Kt9,d08x  
  operator<<和operator>> <A -(&+  
sE%<"h\_0  
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。 (4 /]dTb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |;.Pj 3)-  
0gOrW=  
template < typename Left > lO2T/1iMTW  
struct value_return f*T)*R_  
  { jq("D,  
template < typename T > |j~EV~A J  
  struct result_1 0ve`  
  { !V]MLA`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yXTK(<'  
} ; MB8SB   
Dz8:; $/  
template < typename T1, typename T2 > j.;  
  struct result_2 si^4<$Nr%j  
  { 5Q$r@&qp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &8Jg9#  
} ; iJZ|[jEDV  
} ; uh5Pn#da^  
,jbGM&.C  
6@?aVM~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &>W  (l.  
`*" H/QG  
下面我们来剥离functor中的operator() [*9YIjn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YXX36  
q[)q|R|  
return l(t) op r(t) 8Q^6ibE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5e#&"sJ.1  
return op l(t) a/QtJwIV  
return op l(t1, t2) B?;' lDz*  
return l(t) op Hbjb7Y?[  
return l(t1, t2) op =&q-[JW  
return l(t)[r(t)] #*Yi4Cn<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Np|'7D  
Q%& _On  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 80?6I%UB<  
单目: return f(l(t), r(t)); |*tWF! D6`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @K$VV^wp  
双目: return f(l(t)); [lNqT1%]  
return f(l(t1, t2)); Nm6Z|0S  
下面就是f的实现,以operator/为例 SZ5O89  
F l_dzh,E  
struct meta_divide GJ1;\:cQq  
  { L$+d.=]  
template < typename T1, typename T2 > ~A`&/U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mw"xm9(Q  
  { ]#Vo}CVP  
  return t1 / t2; aO.\Qe+j  
} AT B\^;n.  
} ; ,4^9cFVo  
0?lp/|K  
这个工作可以让宏来做: 8K \'Z  
`fBG~NDw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;wij}y-6  
template < typename T1, typename T2 > \ mje<d"bW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =\~E n5  
以后可以直接用 AbUDn\0$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b8J @K"  
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 tcBC!_vF  
(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。。。) Ps U9R#HL1  
\Fj5v$J-  
$%7I:  
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 j5L)N  
, CJAzGBS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J\het 2?\  
class unary_op : public Rettype $ A-+E\vQ@  
  { /> ^@ O  
    Left l; 4$yV%[j  
public : }JRP,YNh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XB0a dp  
wL4Z W8_  
template < typename T > ipG5l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SArfczoB  
      { FH)t:!#  
      return FuncType::execute(l(t)); CF]i}xpWV  
    } yiiyqL*E  
9mam ~)_ |  
    template < typename T1, typename T2 > <,\ `Psa)N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A0G)imsW:_  
      { Q*]$)D3n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q`XW5VV{K  
    } _p\629`  
} ; 4L8z>9D  
#EJhAJ  
`/z_rqJ0CL  
同样还可以申明一个binary_op z5x _fAT(  
_eGT2,D5r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $:Rn;  
class binary_op : public Rettype Rv=DI&K%n  
  { <"W?<VjO  
    Left l; ))!Bg?t-  
Right r; fX_#S|DlSG  
public : wMGk!N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !<&m]K  
pe9@N9_5  
template < typename T > gw"~RV0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BT]ua]T+  
      { 'l~6ErBSg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :- ?Ct  
    } &uv0G'"\  
Z%m-HE:k  
    template < typename T1, typename T2 > EFAGP${F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EeB ]X24  
      { '0:i<`qv#g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9}5K6aQ  
    } (zG.aaz*C  
} ; H6gU?9%  
_d@=nK)  
ZQ3_y $  
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 9GgA6#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9AHSs,.t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +Ng0WS_0  
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。 a8$kNtA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q6IQV0{p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =p@8z /u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (vc|7DX M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q$ri=uB;+  
下面是修改过的unary_op F2 ~%zNe  
w\w(U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xY\ 0 zQ  
class unary_op vMla'5|l  
  { /qU>5;  
Left l; #eK=  
  -h#mn2U~3r  
public : y#v"GblM  
0:&ZnE}##  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mM/i^zT  
:?Y$bX}a  
template < typename T > Jq ]:<TQ  
  struct result_1 cCY/gEv  
  { QvLZg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pI;NL [  
} ; -?6MU~"GK  
TZRcd~5$  
template < typename T1, typename T2 > F7MzCZvu  
  struct result_2 nmFC%p)4  
  { % UZVb V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d2S~)/@S  
} ; }LP!)|E  
uj|BQ`k  
template < typename T1, typename T2 > )US:.7A[.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @kFu*"  
  { 1tMQqI`N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Nt:9MG>1  
} ZJ,cQ+fn  
|3hY6aty  
template < typename T > pS[KBQ"F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fP HLXg5s  
  { sC"}8+[)S3  
  return OpClass::execute(lt(t)); /mM2M-  
} E7zm{BX]  
,#]t$mzbQ(  
} ; AVw%w&|%  
!yOeW0/2[  
N_Akmh0D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w}R~C   
好啦,现在才真正完美了。 wsU V;S*X%  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zm ogM7B  
o*g|m.SjL  
template < typename Right > 7piuLq+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]aryV?!6  
  { >q~l21dUi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,m=4@ofX  
} C1EtoOv K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9#d+RT  
Wu6<\^A  
Mg,:UC:  
k n[Y   
YW \0k5[  
十. bind Z?Hs@j  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VdSv  
先来分析一下一段例子  y! .J  
2F#q I1  
8vSse  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !2UOC P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A5'NGt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Wo~vhv$E  
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。 :,b iyJt  
我们来写个简单的。 so$(_W3E,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *+'2?*  
对于函数对象类的版本: vsWHk7 9  
@H>@[+S#  
template < typename Func > 73#x|lY  
struct functor_trait |t iUej  
  { ~9)"!   
typedef typename Func::result_type result_type; p[lNy{u~M  
} ; BBG3OAyg_  
对于无参数函数的版本: }]n$ %g (  
m'\2:mDu0  
template < typename Ret > mkh"Kb*{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1i:|3PA~  
  { 4'4\ ,o  
typedef Ret result_type; zA+~7;7E  
} ; :c9U>1`g&  
对于单参数函数的版本: g.c8FP+  
"<_0A f]  
template < typename Ret, typename V1 > 9Y>8=#.c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  z@|GC_L  
  { m-^ 8W[r+_  
typedef Ret result_type; u]u[(K5F  
} ; 6hZ@;Q=b  
对于双参数函数的版本: 8t@p @Td|  
7XKY]|S,'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wn_b[tdxq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ev7J+TmXM  
  { @/ZF` :   
typedef Ret result_type; 9% l%  
} ; 'XY`(3q  
等等。。。 )ZrS{vY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^Q*atU  
wC `+  
template < typename Func > .s+aZwTMT  
struct func_return %sHF-n5P  
  { ]EwVpvTw  
template < typename T > ? (*t@ {k  
  struct result_1 D +_oVob\  
  { \#o2\!@`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OGl$W>w1  
} ; ,rJXy_  
iyj+:t/  
template < typename T1, typename T2 > V=fEPM  
  struct result_2 *(PL _/:  
  { fDG0BNLY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w =. Fj  
} ; N2.AKH  
} ; kJW N.  
moP,B~  
` PYJ^I0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 btdb%Q*  
zC _<(4$-"  
template < typename Func, typename aPicker > 6[OzU2nB  
class binder_1 ^Y-]*8;]  
  { *tm0R>?!  
Func fn; nqwAQhzy(  
aPicker pk; c@v{`d  
public : &WNf M+  
DjSbyXvrg  
template < typename T > [<'-yQ{l\  
  struct result_1 5@^ dgq  
  { v3v[[96p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; | 9~GM  
} ; /-bO!RTwf  
@6l%,N<fou  
template < typename T1, typename T2 > z25m_[p2  
  struct result_2 sKlDu  
  { N^Bo .U0\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2tal  
} ; 5jUYN-$GO  
o] mD"3_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gi 0W;q  
[HCAmnb  
template < typename T > f4L`.~b'hb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a33TPoj  
  { Ok n(pJ0  
  return fn(pk(t)); w`q%#q Rk  
} dnj}AVfQx  
template < typename T1, typename T2 > =m5SK5vLKT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nu'M 39{  
  { me OMq1  
  return fn(pk(t1, t2)); 7O, U?p  
} Bdj%hyW  
} ; bQ~j=\[r  
B" 3dQwQ  
I4&::y^ C  
一目了然不是么? C+|b1/N-  
最后实现bind msVO H%wH  
B/` !K  
h,Q3oy\s1  
template < typename Func, typename aPicker > [,TkFbDq"J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ar:+;.n  
  { d6W SL;$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q'%PNrN  
} H@ t'~ZO  
OK\A</8r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }g4 M2|  
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。 +|tC'gCnV  
1 5A*7|  
十一. phoenix rL}YLR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?wO-cnl  
B, 9w0  
for_each(v.begin(), v.end(), U^Xm)lL  
( +wkjS r`e  
do_ TC<@e<-%Sq  
[ PG,_^QGCX  
  cout << _1 <<   " , " wQRZ"ri,  
] QcgfBsv96  
.while_( -- _1), H/Llj.-jg  
cout << var( " \n " ) XP@1~$  
) 7U"[Gf  
); YX` 7Hm,  
J9=m]R8T  
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: d 9q(xZ5  
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 $ aUo aI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;X?mmv'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KCWc`Oz  
8O Soel  
-=(!g&0  
template < typename Cond, typename Actor > *k19LI.5  
class do_while 7^g&)P  
  { $ibuWb"a  
Cond cd; zD<or&6  
Actor act; og0*Nt+  
public : "I QlVi  
template < typename T > i F+vl]  
  struct result_1 0=K9`=5d0  
  { L: z?Zt)|  
  typedef int result_type; ]niJG t  
} ; 2z|*xS'G  
;6!Pwb;hY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <A# l 35  
Yh>]-SCw  
template < typename T > =MvjLh"s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k2AJXw  
  { lIProF0  
  do A* um{E+   
    { AhNq/?Q Q~  
  act(t); AW,53\ 0  
  } q=#} yEG  
  while (cd(t)); ndeebXw*  
  return   0 ; V<j.xd7  
} ,13Lq-  
} ; k70|'*Kh  
$ >EYhLBa  
kSDZZx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ mI0Bk  
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。 0q'w8]m  
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。 ObiT-D?)g  
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。 -UD\;D?$  
下面就是产生这个functor的类: rp0ZvEX  
3%E74 mOcD  
K=,F#kn  
template < typename Actor > et }T %~T  
class do_while_actor AU$Uxwz4  
  { FD8N"p  
Actor act; >>5NX"{  
public : }|XtypbL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $bsG]  
8:/e GM  
template < typename Cond > s%W<dDINl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^Y iJV7  
} ; a(0*um(  
@0SC"CqM  
X3V'Cy/sy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y8rm  
最后,是那个do_ 1Tm^  
m`FN IY  
4Z/Q=Mq2  
class do_while_invoker =hMY2D  
  { Y k5 }`d!:  
public : qIAoA .  
template < typename Actor > k0Uyf~p~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const - h9?1vc7  
  { R@`y>XGNJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); x*Y@Q?`>5W  
} (owrdPT!  
} do_; mD/MJt5  
6CMub0   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yn/rW$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4-[J@  
最后来说说怎么处理break和continue zBe8,, e  
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。 :.45u}[  
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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