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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p9u'nDi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +TaxH;  
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, g"kI1^[nj  
tu* uQ:Ipk  
T{m) = (q  
.oT'(6#  
  class filler nTwJR  
  { 8Lx1XbwK  
public : "$o>_+U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g)TZ/,NQ{  
} ; CxJ3u  
w{k^O7~  
JsuI&v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +Ss3Ph  
/BQqg0 8@L  
Umzb  
>$- YNZA   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4cPZGZ{U  
q 165S  
OgC,oj,!/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n=F rv*"Z  
-@`Ah|m@}  
Yo' Y-h#  
p=E#!cn3  
二. 战前分析 oD\t4]?E  
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。 2Vf242z_  
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 @n.n[zb\|  
i|AWaG)  
p'%S{v@5((  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .|hsn6i/-  
  /* --------------------------------------------- */ |3T2}ohrr  
vector < int *> vp( 10 ); [+R_3'aK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X;UEq]kcmn  
/* --------------------------------------------- */ ){'<67dK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /d:hW4}<}.  
/* --------------------------------------------- */ dW!El^w}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D|m3. si  
  /* --------------------------------------------- */ /VufL+q1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *>mjUT}cP  
/* --------------------------------------------- */ "-X8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s2|.LmC3|B  
S1Od&v[R  
/^k%sG@?  
_E'}8.#{  
看了之后,我们可以思考一些问题: V]+y*b.60  
1._1, _2是什么? Y~{<Hs  
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。 %g@\SR.  
2._1 = 1是在做什么? DC1.f(cdR  
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。 "!AtS  
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。 =SeQ- H#  
!o?&{"#+  
Xa#.GrH6  
三. 动工 AH/o-$C&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UQ;2g\([  
ty"L&$bf  
Z4As'al  
rEC  
template < typename T > 00dY?d{[D  
class assignment ]cS(2hP7  
  { a)=|{QR>W  
T value; (?^F }]  
public : kBrA ?   
assignment( const T & v) : value(v) {} F!u)8>s+z{  
template < typename T2 > IO 0nT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1y1:<t  
} ; 'kC#GTZi  
#\^=3A|b  
phf{b+'#X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '/6f2[%Y"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &I8DK).M+  
Wex2Fd?DO  
ED79a:  
U!c+i#:t  
  class holder -.M J3  
  { oi,KA  
public :  1hi, &h  
template < typename T > /}6y\3h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wL3RcXW``e  
  { G/# <d-}_  
  return assignment < T > (t); [f  lK  
} =P9rOK=  
} ; k \T]*A  
U>.5vK.+  
>]gB@tn[  
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: LiQH!yHW  
uM\\(g}  
  static holder _1; 8J$1N*J|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *aWh]x9TlU  
*WJK&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >yn]h4M  
而不用手动写一个函数对象。 lt:&lIW,3  
N}7b^0k  
0n`Temb/  
sH2xkUp  
四. 问题分析 C6a-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 85[ 7lO)[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~Y*.cGA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \#w8~+`Gq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c7@/<*E+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wA/!A$v(  
uuD2O )v  
五. 问题1:一致性 \I4Uj.'> \  
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?| 1D8S}=5&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CPcUB4a%#  
W=293mME  
struct holder ~'0n ]Fw  
  { 0]'  2i  
  // 8$47Y2r@  
  template < typename T > piIz ff  
T &   operator ()( const T & r) const >d]-X]  
  { MMET^SO  
  return (T & )r; a`^$xOK,  
} n[K%Xs)  
} ; !.O[@A\.-  
K,|3?CjS  
这样的话assignment也必须相应改动: J>#yA0QD2  
c?c\6*O  
template < typename Left, typename Right > _4SZ9yu  
class assignment # .(f7~  
  { lV 4TFt ,  
Left l; 7SYe:^Dx  
Right r; 2h*aWBLk  
public : )T gfd5B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7p':a)  
template < typename T2 > 04v ~ K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \vc&V8  
} ; ~~k0&mK|Q  
AT3HH QD  
同时,holder的operator=也需要改动: D aHbOs_<  
3PRU  
template < typename T > 0k?]~ f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y`-q[F?\y  
  { t4:/qy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7zE1>.  
} "oZ_1qi<  
<^{(?*  
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。 Nr,I`x\N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KV&6v`K/N  
F 8sOc&L  
return l(rhs) = r; u0oTqD?  
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。 T>#~.4A0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BOM0QskLf  
,d_rK\J  
template < typename Tp > >rP[Xox'  
class constant_t iS.gN&\z^  
  { =+DhLH}8  
  const Tp t; 30Qp:_D  
public : $qg2@X.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )*uotV  
template < typename T > ;WYz U`<g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #sjGju"#_  
  { BU>R<A5h  
  return t; 4o@:+T:1  
} 811QpYA  
} ; I D-I<Ev  
hDUU_.q)D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &1 yErGXC  
下面就可以修改holder的operator=了 E U RKzJk  
ls9Y?  
template < typename T > y<R5}F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Da6l =M  
  { #FRm<9/j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B]gyj  
} W)  
LqJV  
同时也要修改assignment的operator() NhF"%  
S-Vxlku]  
template < typename T2 > =c&.I}^1L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wnXU=  
现在代码看起来就很一致了。 !m'Rp~t  
*tR'K#:&g!  
六. 问题2:链式操作 ?/sn"~"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >z fx2wh\a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 LXrk5>9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 HP<a'|r  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 KX cRm)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *nHMQ/uf  
lm&^`Bn)  
template < typename T > yn(bW\  
struct result_1 7u :kR;wk  
  { &><b/,]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; upeioC q  
} ; M80O;0N%A  
3tUn?; 9B  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'T7 3V  
3X',L*f  
template < typename T > J#3[,~  
struct   ref L 9cXgd  
  { `0q=Z],  
typedef T & reference; u:l<NWF^  
} ; &l_}yf"v  
template < typename T > 0blbf@XA  
struct   ref < T &> [fvjvN`  
  { )_o^d>$da  
typedef T & reference; ; }ThBb3  
} ; z" ?WT$  
eHd7fhW5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }rs>B,=*k  
RVs=s}|>*  
template < typename T > psz0q|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :+ 1Wmg  
  { $ZB`4!JxG  
  return l(t) = r(t); W* v3B.  
} A>FWvlLw'm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 N Mx:Jh-YN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y!Io @{f  
m$pRA0s2`  
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 7<B-2g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d:_;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d1 kE)R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;/+U.I%z  
最后的布局是: ,i;#e  
                Add ^%LyT!y  
              /   \ ;$4&Qp:#  
            Divide   5 2hryY  
            /   \ n)35-?R/M  
          _1     3 'W("s  
似乎一切都解决了?不。 %yl17:h#  
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。 A McZm0c`  
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。 uNw9g<g:V[  
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: HRu;*3+%>F  
}*qj,8-9  
template < typename Right > *{Z=)k%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 42}8es.aa  
Right & rt) const pW>{7pXn  
  { PQh s^D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !<~cjgdx  
} {5d 5Y%&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =2} kiLKO  
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。 vr2PCG[~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F=#V/ #ia  
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。 |pq9i)e&  
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。 _.BT%4  
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? :IfwhI)  
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: x5/&,&m`%  
/s=veiH  
template < class Action > ~ ^   
class picker : public Action [/n@BK  
  { $P%cdJT0  
public : )%n $_N n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "J+4  
  // all the operator overloaded %so{'rQl  
} ; _F|}=^Z`  
g+<[1;[-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r}D#(G$  
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: {[L('MH2|  
\ a(ce?C  
template < typename Right > B_b5&M@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [8[<4~{  
  { Y#=MN~##t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T5.^ w  
} m&'!^{av  
&"hEKIqL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &%t&[Se_~  
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。 _u~0t`f~  
've[Mx  
template < typename T >   struct picker_maker be5N{lPT@;  
  { lNWP9?X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b >k2@  
} ; e6jA4X+a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |(PS bu  
  { ,_,*I/o>B  
typedef picker < T > result; (hQi {  
} ; Z|ZB6gP>h1  
urCTP.F  
下面总的结构就有了: *yjnC  
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。 kY{$[+-jR  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 LNHi }P~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 { w sT  
至此链式操作完美实现。 v'S5F@ln  
]6Awd A  
`r~3Pf).4  
七. 问题3 9 Qa_3+.B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZrZDyXL  
K4YD}[  
template < typename T1, typename T2 > 7v0AG:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =oI6yf&8 Z  
  { n+YUG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ecQ,DOX|b  
} 10OkrNQ  
uKvdL "  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =6Gn? /{  
kLU-4W5t  
template < typename T1, typename T2 > DrC"M*$!  
struct result_2 yBIX<P)vE'  
  { yTZ o4c "  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !@N?0@$/  
} ; uN>5Eh&=Pf  
h8(>$A-  
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? PwthYy  
这个差事就留给了holder自己。 0\B{~1(^  
    0 _MtmmL.  
5$cjCjY  
template < int Order > w-LENdw  
class holder; :2,NKdD  
template <> \hBzP^*"n  
class holder < 1 > ~dpf1fP  
  { Qx8(w"k*  
public : CS(2bj^6 D  
template < typename T > p:W]  
  struct result_1 .jk A'i@  
  { ;e/F( J  
  typedef T & result; &);P|v`8  
} ; kV4Oq.E  
template < typename T1, typename T2 > 3JBXGT0gJ  
  struct result_2 6ST(=X_C  
  { nhjT2Sl  
  typedef T1 & result; C])s'XTs  
} ; IOdxMzF`m  
template < typename T > C1UU v=|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ugE!EEy[^  
  { ubOXEkZ8N  
  return (T & )r; 2{vAs  
} [Z#Sj=z  
template < typename T1, typename T2 > b:p0@|y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -GHd]7n  
  { {+E]c:{  
  return (T1 & )r1; JTm'fo[  
} c"Vp5lo0  
} ; Ro"'f7(v.  
PoPR34] ^J  
template <> jlU6keZh`  
class holder < 2 > vB{i w}Hi!  
  { yGAFQ|+  
public : ^7YNM<_%@  
template < typename T > gD4vV'|  
  struct result_1 6L$KMYHE  
  { 4"(rZWv  
  typedef T & result; Dd pcov  
} ; ,p#B5Dif/  
template < typename T1, typename T2 > L~Peerby  
  struct result_2 -`* 'p i  
  { m6n%?8t  
  typedef T2 & result; 'Kbrz  
} ; wL="p) TO.  
template < typename T > t&J A1|q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const seBmhe5qR  
  { vIOGDI>  
  return (T & )r; K.Y`/<  
} ,1N|lyV   
template < typename T1, typename T2 > /o'lGvw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y#iz$lX R  
  { f5Gn!xF  
  return (T2 & )r2; xUsL{24  
} Y_+#|]=$B  
} ; 'o#oRK{#  
QRf>lZP  
AguE)I&m  
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> >。 Bps%>P~.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a{hc{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hxgc9Fis  
Q+9:]Bt  
return l(i, j) = r(i, j); rlY0UA,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >L2_k'uE+;  
!W@mW 5J|  
  return ( int & )i; -8Mb~Hfl0  
  return ( int & )j; Ue >]uZ|  
最后执行i = j; rpm\!O  
可见,参数被正确的选择了。 "IT7.!=@9  
%gAT\R_f  
Y'i yfnk  
Xi[]8o  
n>j2$m1[  
八. 中期总结 :e;6oC*"q  
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: DlE,aYB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $">j~!'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nf 8V:y4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z6i~Dy3  
PD.$a-t  
S, AxrQc  
\j62"  
"N6HX*  
"j,vlG  
九. 简化 J~]@#=,v  
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。 nco.j:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DMG~56cTO,  
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: A%W]XEa<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n*wQgC'vw  
  +-*/&|^等 +?o!"SJ  
2. 返回引用。 a- rR`  
  =,各种复合赋值等 -?)^ hbr  
3. 返回固定类型。 iv *$!\Cd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rtJER?A  
4. 原样返回。 \j`0 f=z_  
  operator, 'lA}E  
5. 返回解引用的类型。 :.e'?a  
  operator*(单目) VRQ`-#  
6. 返回地址。 M8X6!"B$Y  
  operator&(单目) zY_J7,0g  
7. 下表访问返回类型。 1#,4P1"  
  operator[] : x&R'wX-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <}{<FXk[  
  operator<<和operator>> ?Te#lp;`~  
"@eGgQ  
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。 :$b` n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l[$GOLeS  
h8`On/Ur_8  
template < typename Left > {fACfSW6  
struct value_return . f ja;aG  
  { y2_rm   
template < typename T > mcd{:/^?  
  struct result_1 f%o[eW#  
  { M=Ze)X\E*'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B.r^'>jQ  
} ; \ T#|<=  
W:RjWn@<  
template < typename T1, typename T2 > :lB`K>)iB}  
  struct result_2  \nEMj,)  
  { =Q(J!f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uMw6b=/U  
} ; w/*G!o- <  
} ; #s~;ss ,  
$\NqD:fgb  
Fa>f'VXx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e&z@yy$  
T-a>k.}y  
下面我们来剥离functor中的operator() x;7l>uR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n/5T{NfG  
P_A@`eU0  
return l(t) op r(t) \PxT47[@e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .gg0rTf=-  
return op l(t) vd lss|  
return op l(t1, t2) bIiun a\  
return l(t) op $.Tn\4z&  
return l(t1, t2) op !{^kH;*u  
return l(t)[r(t)] 3Tu]-.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wz' !stcp  
$,~Ily7w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0beP7}$  
单目: return f(l(t), r(t)); Mm@G{J\\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [o<hQ`&  
双目: return f(l(t)); 4tCM 2it%  
return f(l(t1, t2)); 33DP?nI}  
下面就是f的实现,以operator/为例 /3aW 0/^o  
|qMG@  
struct meta_divide ! eZls  
  { u"qVT9C$=  
template < typename T1, typename T2 > n!z!fh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9PKXQp  
  { F~6]II  
  return t1 / t2; d/9YtG%q  
} #sc!H4  
} ; 62HA[cr&)  
a5#G48'X  
这个工作可以让宏来做: _+B y=B.'  
fc3nQp7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L-w3A:jk  
template < typename T1, typename T2 > \ Nb$0pc1J<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M3-lL;!n  
以后可以直接用 %8n<#0v-|4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C<J*C0vQO  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `6VnL)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A:(|"<lA  
P6GTgQ<'BA  
cIwX sx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -]0:FKW  
FXBmatBck  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v<v;ZR)  
class unary_op : public Rettype O6Py  
  { h&j2mv(  
    Left l; Em&3g  
public : :o^ioX.J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W5Z-s.o  
Hes!uy  
template < typename T > P{)D_Bi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )(G<(eiD  
      { c)#7T<>*'  
      return FuncType::execute(l(t)); GG>53} 7{  
    } @;eH~3P  
6 EqN>.  
    template < typename T1, typename T2 > _5 SvZ;4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j:cu;6|  
      {  t/t6o&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #|E#Rkw!  
    } 6ZI Pe~`  
} ; 01@ WU1IN  
p?$N[-W6-  
D 1.59mHsD  
同样还可以申明一个binary_op Nmx\qJUR(  
` 1+*-g^r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (m2%7f.I  
class binary_op : public Rettype 1SjVj9{:  
  { q,ie)`  
    Left l; <2]h$53y!  
Right r; CCG 5:xS  
public : fh`Y2s|:7R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mk#r_:[BS  
Mi.2 >  
template < typename T > I?D=Q $s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A]m*~Vj]  
      { Cl3vp_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OF<:BaRs/  
    }  _:\rB  
Q(<A Yu  
    template < typename T1, typename T2 > \9,lMK[b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OulRqbL2  
      { 2T*kmDp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "*#f^/LS  
    } eWqS]cM#  
} ; #"6l+}  
:i>LESJq  
#tZ!D^GQHq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6%p6BK6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CL2zZk{u_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?x ",VA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Byw EoS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G h+;Vrx  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?M4ig_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UZt3Ua&J  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &c-V QP(  
下面是修改过的unary_op vVtkB$]L  
WrwbLlE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mIf)=RW  
class unary_op BsXF'x<U*  
  { P4"BX*x  
Left l; B> E4,"  
  7Q{&L#;  
public : 4wKCz Py  
Fb<'L5}i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0(c,J$I]Z!  
&kd W(;`  
template < typename T > S".|j$  
  struct result_1 <P1nfH  
  { R5b,/>^'A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MMjewGxe  
} ; 'exR;q\  
< k(n%  
template < typename T1, typename T2 > 8ZV!ld  
  struct result_2 K @&c  
  { VB/75xK_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =UO7!vr;[  
} ; I[Bp}6G  
I|*<[/)]y  
template < typename T1, typename T2 > |b@`ykD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tPiC?=4R  
  { rYPuo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A* qR<cp[  
} `vt+VUNf  
YH^U "\}i  
template < typename T > ^Mm%`B7W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _@\-`>J  
  { 9r\p4_V  
  return OpClass::execute(lt(t)); Se??E+aX  
} |C./gdq  
-"yma_  
} ; -GL.8" c[  
b6e 2a/x  
HHyN\  
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 <AVWT+,  
好啦,现在才真正完美了。 }6u}?>S  
现在在picker里面就可以这么添加了: D {E,XOi  
 1^hG}#6_  
template < typename Right > CiU^U|~'L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %QDAog  
  { 4Vj]bm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ve/.q^JeJ  
} 2bXCFv7}  
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。 ]\ZJaU80I~  
I7XM2xM  
Y]&2E/oc  
A\/DAVnI  
Or/YEt}  
十. bind aAu%QRq  
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。 (8S+-k?  
先来分析一下一段例子 4nd)*0{ f  
\ Ho VS  
N}z]OvnZH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N^`S'FVA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e'|P^G>g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FzsW^u+  
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。 h/aG."U  
我们来写个简单的。 G^P9_Sw]d3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :gkn`z  
对于函数对象类的版本: B_c-@kl   
AA|G &&1y  
template < typename Func > 9Z2aFW9  
struct functor_trait v>hc\H1P  
  { LD|T1 .  
typedef typename Func::result_type result_type; *bcemH8f  
} ; [A uA<  
对于无参数函数的版本: 5?#AS#TD'  
.Pe^u%J6F  
template < typename Ret > ,mp^t2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $f"Ce,f  
  { _}H`(d%N  
typedef Ret result_type; !M6Km(>  
} ; yaC_r-%U&  
对于单参数函数的版本: -> 'q  
'}Jq(ah(  
template < typename Ret, typename V1 > ;M#D*<ucI:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ac43d`wpK  
  { B`%%,SLJ  
typedef Ret result_type; S`spUq1o  
} ; zW95qxXg  
对于双参数函数的版本: SsL>K*t5  
r)w]~)8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L~M6 ca"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x5yZ+`Gc  
  { yle~hL  
typedef Ret result_type; v Dph}Z  
} ; bsWDjV~  
等等。。。 n QOLR? %  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M)nf(jw#G  
IrP6Rxh  
template < typename Func > b\"2O4K,)  
struct func_return F>q%~  
  { B&lF! ]  
template < typename T > }PzYt~Z`@  
  struct result_1 rI]n4>k{  
  { D7N` %A8   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {<^PYN>`  
} ; '6>nXp?)r  
4d]T`  
template < typename T1, typename T2 > ])T_&%  
  struct result_2 8+~|!)a  
  { ZnB|vfL?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x6~`{N1N M  
} ; / ='/R7~  
} ; z:tu_5w!,  
k@C]~1  
#kEa&Se  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Chx,pcx<  
/aMeKM[L`  
template < typename Func, typename aPicker > 6n.C!,Zmn  
class binder_1  N5GQ2V  
  { D)LqkfJ}z^  
Func fn; T EqCoeR  
aPicker pk; \C E8S+Z%  
public : $30lNZK1m8  
^,Y#_$oR  
template < typename T > GfT`>M?QGK  
  struct result_1 DadlCEZv  
  { c_bIadE{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d\aU rsPn  
} ; O!\\m0\ e  
{-Y% wM8<i  
template < typename T1, typename T2 > xyTjK.N  
  struct result_2 ,n?oNU  
  { `BHPj p>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W 7Y5~%@  
} ;  ^'c[HVJ  
Ke+#ww  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \lpR+zaF  
N)Z,/w 9  
template < typename T > /\M3O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p2~MJ LK4  
  { w;Na9tR  
  return fn(pk(t)); 2s@<k1EdPl  
} lGZ^ 8  
template < typename T1, typename T2 > kC)ye"r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VDq?,4Kb  
  { 7*r7Q'  
  return fn(pk(t1, t2)); $n?@zd@53  
} ,;yiV<AD  
} ; ]\<^rEU  
?-0>Wbg  
@d Coh-Q3  
一目了然不是么? @'EU\Y\l  
最后实现bind Mrlv(1PQT  
J0M7f]  
*:3`$`\54  
template < typename Func, typename aPicker > ( XoL,lJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  Ju#t^P  
  { @t6B\ ?4'T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RE(R5n28,  
} u%vq<|~-  
LCRZ<?O[|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {?' DZR s  
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。 2!b+}+:  
a$SGFA}V  
十一. phoenix 14p <0BG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fWywegh  
"?GA}e"R  
for_each(v.begin(), v.end(), @<O Bt d  
( J!,<NlP0K  
do_ A~6:eappH  
[ wBUn*L  
  cout << _1 <<   " , " ~P85Or  
] x 2\ ,n  
.while_( -- _1), ~I%m[fQ S  
cout << var( " \n " ) O!(M:.  
) Ph'P<h:V  
); kw>W5tNpf:  
I=)u:l c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: emo@&6*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }0Qex=vkO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Wi Mi0?$.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p#UrZKR  
_>8ZL)NQQ  
W4Ey]y"  
template < typename Cond, typename Actor > I]|X6  
class do_while FDA``H~  
  { )Fh+6  
Cond cd; B`x rdtW  
Actor act; Fcc\hV;  
public : A&OU;j]  
template < typename T > fWKI~/eUY|  
  struct result_1 ;x*_h  
  { ~5[#c27E9  
  typedef int result_type; 9H9 P'lx9  
} ; -rSp gk0wL  
RG9YA&1ce  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ykv,>nSXLL  
N|OI~boV%  
template < typename T > $ \j/s:Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G'oMZb ({=  
  { x roo_  
  do `;yfSoY  
    { ;N4A9/)  
  act(t); J|-X?V;ZW  
  } x78`dX  
  while (cd(t)); *UVo>;  
  return   0 ; [=[>1<L>  
} 59;p|  
} ; diF-`~  
p0jQQg  
n 7Mab  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |N%?7PZ(  
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。 fz[o;GTc  
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。 kQ5mIJ9(  
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。 u]K&H&AxT  
下面就是产生这个functor的类: .tv'`  
{k4)f ad\  
e5/f%4YX  
template < typename Actor > i^9,.$<1  
class do_while_actor + niz(]  
  { @N,(82k  
Actor act; z>rl7&[@  
public : zPzy 0lx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' U]\]Wp  
{t<E*5N]a  
template < typename Cond > y:t@X~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $T.u Iq  
} ; i2]7Bf)oV  
cEI "  
{k CCpU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 87; E#2  
最后,是那个do_ :w|ef;  
<'n'>@  
%b 8ig1  
class do_while_invoker K/xn4N_UX  
  { BC:d@  
public : _yH{LUIj  
template < typename Actor > S#h-X(4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;a"g<v  
  { 52X[ {  
  return do_while_actor < Actor > (act); _"_ 21uB  
} PHQ7  
} do_; *Ubsa9'fS  
|/^ KFY"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =VC"X?N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /!7    
最后来说说怎么处理break和continue %y96]e1  
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。 7+!FZo{?  
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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