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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o@_q]/Mh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Oz75V|D  
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, 7zl5yK N  
] 7[ 3>IN  
v8wq,CYV  
s-NX o  
  class filler mtpeRVcF  
  { .97])E[U  
public : <jBF[v9*m(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +i6GHBn~J  
} ; xBj 9y u  
1>.Ev,X+e  
\:P>le'1  
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: DcS+_>a\{l  
ob!P ;]T  
_f7 9wx\B  
,=uD^n:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W Tcw4  
c rQ8q;:  
h! ,v/7=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;gD})@  
%6t:(z  
av(6wht8  
Ml`:UrU  
二. 战前分析 e_^26^{q  
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。 7kC^ 30@T3  
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 +Z,;,5'5G  
2/U.| *mH  
#QZe,"C9`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5frX   
  /* --------------------------------------------- */ 9v#CE!  
vector < int *> vp( 10 ); k<z )WNBf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xPdG*OcX!  
/* --------------------------------------------- */ \wmN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .w:DFk^E]b  
/* --------------------------------------------- */ PgAf\.48a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pP1|&`}ux  
  /* --------------------------------------------- */ ,S\CC{!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S0$8@"~=  
/* --------------------------------------------- */ y1z4ik)Sd@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ufj,T7g^  
AI2~Jp  
[=C6U_vU  
v<k?Vu  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;cNv\t  
1._1, _2是什么? y-Fo=y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^ G]J,+  
2._1 = 1是在做什么? -$\y_?}  
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。 }YQX~="  
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。 Xa[.3=bV?  
)Dm s  
@ 8(q$  
三. 动工 ,.S~ Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9p85Pv [M=  
2 'l'8  
zg>zUe bA  
SV4E0c>  
template < typename T > C-xr"]#]  
class assignment @b\$yB@z  
  { `&qL(66  
T value; $yP*jO4i  
public : 5; C|  
assignment( const T & v) : value(v) {} VCYwzB  
template < typename T2 > , };& tR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #-rH1h3*q  
} ; 0^ _uV9r  
XoK:N$\}t  
$L `d&$Vh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'JtBZFq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P-[-pi@  
/|w6:;$;mn  
`6;?9NI  
e v}S+!|U  
  class holder +SzU  
  { RIR\']WN  
public : uuEV_"X  
template < typename T > 6dQ-HI*Y#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a9e>iU  
  { 2 B1q*`6R  
  return assignment < T > (t); P.se'z)E  
} 85= )lu  
} ; rCEyQ)R_}  
!"AvY y9  
h#I>M`|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: TJd)K$O>  
.D~;u-%|F  
  static holder _1; fy1|$d{'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mc lkEfn  
W_293["lS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S)(.,x  
而不用手动写一个函数对象。 + /G2fhE  
{L971W_L  
2YL?,uLS  
+bxYG D  
四. 问题分析 KRbvj  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c2SO3g\"i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >dXGee>'M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e)IzQ7Zex  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2y\E[jA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _rMg}F"  
AF{\6<m  
五. 问题1:一致性 yZ7&b&2nLn  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (y'hyJo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zC:ASt  
b)#hSjWO#  
struct holder -:^U_FL8un  
  { n)/z0n!\  
  // ZmqKQO  
  template < typename T > QpH'PYy  
T &   operator ()( const T & r) const W-f=]eWg  
  { >gQ>1Bwvi  
  return (T & )r; uh_RGM&  
} *tFHM &a  
} ; "s-"<&>a(  
a~`eQ_N D  
这样的话assignment也必须相应改动: k8yEdi`  
Eh`7X=Z7E  
template < typename Left, typename Right > Ufj`euY  
class assignment ,^r9n[M4M  
  { )iX~}7  
Left l; o#)C^xlQ  
Right r;  'c&Ed  
public : T.F!+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QhFV xCA  
template < typename T2 > "9uKtQS0o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3yme1Mb  
} ; yF:1( 4  
0 JS?;fk  
同时,holder的operator=也需要改动: bRDYGuC  
e ,'_xV  
template < typename T > OKZV{Gja  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 234p9A@  
  { o 11jca|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xq4O@V  
} `RT>}_j  
iXkF1r]i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &AMl:@p9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 urc| D0n  
+QavYqPF  
return l(rhs) = r; ^0 )g/`H^>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 G't$Qx,IC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f)rq%N &  
o|^3J{3G  
template < typename Tp > %Xd[(Q)  
class constant_t 5ta `%R_  
  { 4B;=kL_f  
  const Tp t; M^Yh|%M  
public : ja'T+!k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,,.QfUj/&  
template < typename T > 6- YU[HF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZoqZap6e  
  { P[-E@0h)-t  
  return t; Kn{4;Xk\  
} u#fM_>ML  
} ; G Vr1`l  
TqQB@-!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /HEw-M9z  
下面就可以修改holder的operator=了 j;Gtu  
N% B>M7-=  
template < typename T > wu6;.xTLl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Paq4  
  { g-k|>-h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nAato\mM  
} j_[tu!~  
+E+p"7  
同时也要修改assignment的operator() ",t?8465y  
**0~K";\  
template < typename T2 > n6>#/eUH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'BxX0  
现在代码看起来就很一致了。 AN m d!  
>uB?rGcM  
六. 问题2:链式操作 1\m[$Gs:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b_krk\e@S  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 aKDKmHd  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;1=1:S8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <=&`ZH   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r<EY]f^`u  
R^fPIv`q  
template < typename T > uMv,zO5  
struct result_1 bWS&Yk(  
  { FxY}m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3`?7 <YJ  
} ; T<>,lQs(a  
.43'HV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Y-z(zS^1  
zI uJ-8T"  
template < typename T > =%O6:YM   
struct   ref =I5>$}q_&,  
  { (L:>\m&NO  
typedef T & reference; n&/ `  
} ; DfD&)tsMQ  
template < typename T > l&zilVVm  
struct   ref < T &>  > |=ts  
  { H41?/U,{  
typedef T & reference; ty!`T+3  
} ; *>}@7}f  
E&w7GZNt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nFCC St$  
^DLfY-F+j  
template < typename T > 6|=f$a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2[yd> (`  
  { pllGB6X  
  return l(t) = r(t); d1T!+I  
} RP|`HkP-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。 DCa^ u'f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -i|}m++  
cVpp-Z|s8  
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 IPpN@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y.k~Y0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !BF; >f`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G_JA-@i%  
最后的布局是: 372rbY  
                Add u#~RkY7s  
              /   \ ; 2#y7!  
            Divide   5 Jpq~  
            /   \ t?gic9 q  
          _1     3 $I>w]  
似乎一切都解决了?不。 NxY#NaE:?4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^76]0`gS  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 re<{ >  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ="H%6S4'  
|Ez>J+uye(  
template < typename Right > 6MW{,N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P+sW[:  
Right & rt) const 3?yg\  
  { ]EAO+x9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i]4I [!  
} n@i HFBb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WwFm*4{[o  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 q2j{tP#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >=>2m2z=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v?$:@9pAk  
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。 :cECRm*  
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? o|:b;\)b  
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: "sCRdx]_  
+\A,&;!SR  
template < class Action > U)gH}0n&  
class picker : public Action =WATyY:s  
  { ;'K5J9k  
public : w& #]-|$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &z3o7rif$  
  // all the operator overloaded 0d&6lqTo  
} ; T -2t.Xs  
aXYY:;  
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。 Y.UFbrv  
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: Vb_4f"  
,4$>,@WW~  
template < typename Right > 0OE:[pR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x9g#<2w8  
  { p6@)-2^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n\DV3rXI9  
} t:Q*gW Rh  
Lq^)R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %$L{R  
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。 f}e`XA?  
ZBthU")?  
template < typename T >   struct picker_maker <'*LRd$1  
  { ]ieeP4*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;^*W+,4WB  
} ; AkV#J, 3LC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eMsd37J  
  { u#.2w)!D  
typedef picker < T > result; 9A=,E&  
} ; 4HlQ&2O%#  
M2Qr(K|  
下面总的结构就有了: (A#^l=su  
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。 `^&OF u ee  
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。 eauF ~md,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0h_|t-9j  
至此链式操作完美实现。 KRzAy)8  
Yq KCeg  
%u'u kcL7  
七. 问题3 uXvtfc  
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。 ?tbrbkx  
wHy!CP%  
template < typename T1, typename T2 > fZF@k5*\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HZge!Yp<  
  { }}~|!8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C'x&Py/#  
} :o3N;*o>)0  
+e``OeXog  
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: L,!?Nt\  
GTd,n=  
template < typename T1, typename T2 > .k !{*  
struct result_2 MTn{d  
  { (<9u-HF#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]=BB#  
} ; 4hj|cCrO  
mzgfFNm^G)  
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? Zy/_ E@C}u  
这个差事就留给了holder自己。 ;=z:F<Y  
    @ 6vIap|  
4WB0Pt{  
template < int Order > fJg+Ryo  
class holder; UK!(G  
template <> n[rCQdM&U"  
class holder < 1 > $UwCMPs X  
  { ]f_p 8?j"  
public : bt?5*ETA  
template < typename T > mfr|:i  
  struct result_1 z{QqY.Gu{G  
  { ~"!fP3"e  
  typedef T & result; B@ EC5Ap*  
} ; N!}f}oF  
template < typename T1, typename T2 > %N._w!N<5n  
  struct result_2 ]-# DB^EQ  
  { uY To 9A  
  typedef T1 & result; W>r+h-kR  
} ; J&_n9$  
template < typename T > Le^ n +5x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;xTpE2 -~  
  { SXh-A1t  
  return (T & )r; "tK=+f`NM  
} PKz':_|  
template < typename T1, typename T2 > !N^@4*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m&3xJuKih  
  { gSj,E8-g  
  return (T1 & )r1; R;LP:,)  
} +}AI@+  
} ; "AqB$^S9t  
;^L(^Hx  
template <> -~w'Xo#  
class holder < 2 > $??I/6  
  { HPVEnVn  
public : 2=}FBA,2  
template < typename T > QJ;2ZN,  
  struct result_1 t uX|\X  
  { ueNS='+m  
  typedef T & result; *un^u-;  
} ; u3 D)M%e  
template < typename T1, typename T2 > :`sUt1Fw.  
  struct result_2 DY*N|OnqJ  
  { Y]a@j !  
  typedef T2 & result; %C]>9."  
} ; zH r_!~  
template < typename T > Z\sDUJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]4e;RV-B  
  { zt%Mx>V@  
  return (T & )r; v$9y,^p@e  
} pgo$ 61  
template < typename T1, typename T2 > DmcZta8n]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8P`"M#fI  
  { eMzk3eOJ  
  return (T2 & )r2; 5)40/cBe  
} *qq+jsA6wH  
} ; XWw804ir  
{;oPLr+Z  
J}t%p(mb  
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> >。 :(%5:1W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lTsjxw o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "@n%Z  
dh\P4  
return l(i, j) = r(i, j); =(^3}x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l^ }c!  
b,@/!ia  
  return ( int & )i; l,).p  
  return ( int & )j; HaYo!.(Fv  
最后执行i = j; ;*J  
可见,参数被正确的选择了。 /L 3:  
\)e'`29;  
6LhTBV  
wIgS3K  
[F7hu7zY8  
八. 中期总结 Bw yx c  
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: -\MG}5?!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FI.\%x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X>^fEQq"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v[<T]1=LRC  
6u%&<")4HP  
4M T 7`sr  
qP ,EBE  
'"Nr,vQo  
gG uO  
九. 简化 naNghGQ  
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。  !@sUj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2<6UwF  
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: p7 ~!z.)o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1;iUWU1@  
  +-*/&|^等 ry]l.@o;  
2. 返回引用。 ,%y /kS]  
  =,各种复合赋值等 xD7]C|8o  
3. 返回固定类型。 /{2,zW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OrW  
4. 原样返回。 u? EN  
  operator, Y0> @vTUX  
5. 返回解引用的类型。 n"8Yv~v*2j  
  operator*(单目) EX"yxZ~  
6. 返回地址。 ^rz_f{c]-  
  operator&(单目) L},_.$I?  
7. 下表访问返回类型。 :'ptuY  
  operator[] >mkFV@`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jWgX_//!  
  operator<<和operator>> s#MPX3itK  
+|f@^-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 YYS0`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O0:q;<>z  
|BYRe1l6l  
template < typename Left > iRBfx  
struct value_return C,zohlpC  
  { )B*t :tN  
template < typename T > kf9X$d6   
  struct result_1 m[2gdJK  
  { Bp{Ri_&A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bK7J}8hH  
} ; &3&HY:yF  
g{LP7 D;6  
template < typename T1, typename T2 > )PZT4jTt  
  struct result_2 V~#tuv  
  { d=^z`nt !R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~G w*r\\+  
} ; 3XKf!P  
} ; sq]F;=[5  
< Z$J<]I  
,//S`j$S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7:~_D7n  
q\)-BXw:  
下面我们来剥离functor中的operator() T{'RV0%   
首先operator里面的代码全是下面的形式: ! P4*+')M  
R#KU^]"(  
return l(t) op r(t) @|!z9Y*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :KO2| v\  
return op l(t) Va8&Z  
return op l(t1, t2) JS77M-Ac  
return l(t) op 6C)_  
return l(t1, t2) op 9 $X-  
return l(t)[r(t)] -qoH,4w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8Y?;x}  
X?Au/  
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: 'q.!|G2U  
单目: return f(l(t), r(t)); .^.z2 e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ce(#2o&`  
双目: return f(l(t)); Ca\6vR  
return f(l(t1, t2)); N21smC}  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;}t(Wnu.  
K^[?O{x^B  
struct meta_divide Ho%CDz z  
  { +[P{&\d4}  
template < typename T1, typename T2 > Zc2PepIg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0YHFvy)  
  { Dh*n!7lD`  
  return t1 / t2; g&.=2uP  
} I@3MO0V^  
} ; &{i{XcqH'  
NVs@S-rpX  
这个工作可以让宏来做: @pxcpXCy  
 _4f;<FL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aDCwI:Li(  
template < typename T1, typename T2 > \ v>56~AJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1eKT^bgM  
以后可以直接用 "5 A! jq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r :dTz  
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 /<3UQLMa  
(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。。。) 1&2>LE/P  
fR|A(u#9  
EQ ttoOO  
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 Wjc'*QCPl  
e# bn#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g=rbPbu  
class unary_op : public Rettype c`W,~[Q<O+  
  { y)*RV;^  
    Left l; H>C=zo,oiC  
public : Cyp'?N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x"~JR\yzKJ  
wS*E(IAl  
template < typename T > Q.[0ct  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mfs?x a  
      { N;gfbh]  
      return FuncType::execute(l(t)); ;\]@K6m/Ap  
    } *`U~?q}  
dRDnJc3  
    template < typename T1, typename T2 > He)%S]RLk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q:(%*sY>  
      { h$*!8=M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ls%MGs9PI  
    } w(rE`IgW  
} ; _Y!IEAU/#  
8- i#8'/x  
n|;Im&,  
同样还可以申明一个binary_op 6wxs1G  
*8Z32c+C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @.C2LIb  
class binary_op : public Rettype % `3jL7|  
  { .u:GjL'$  
    Left l; a =QCp4^  
Right r; wj+*E6o-n  
public : $^ P0F9~0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZW}_DT0  
l ,8##7  
template < typename T > MPV5P^@X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nR~(0G,H  
      { nK,w]{<wG!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hQ i2U  
    } }*-@!wc-N  
Uv.)?YeGh  
    template < typename T1, typename T2 > nlYNN/@"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OCUr{Nh  
      { kl`W\tF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HhpDR  
    } 68 sB )R  
} ; ;fJ.8C  
TN.rrop`#g  
/\Ef%@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9UkBwS`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }}[2SH'nH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~V-XEQA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,'+kBZOv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +H.`MZ=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FtZ?C@1/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T |p"0b A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yLGRi^d#  
下面是修改过的unary_op N$DkX)Z  
*Uh!>Iv;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RpK@?[4s  
class unary_op sRW<me;  
  { K8~d^G  
Left l; +:f"Y0  
  hc1N ~$3!G  
public : `gJ(0#ac  
Gq6*SaTk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TJN4k@\$2  
Si7*& dw=  
template < typename T > aYeR{Y]  
  struct result_1 JLYi]nZ  
  { %RVZD#zr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y(&Ac[foS}  
} ; 6mE\OS-I  
y2v^-q3  
template < typename T1, typename T2 > iwq!w6+  
  struct result_2 F:VIzyMq<  
  { +@UV?"d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @Qe0! (_=  
} ; Z+SRXKQ  
\U0Q<ot/7  
template < typename T1, typename T2 > Jm@oDME_E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4H/OBR  
  { SbZ6t$"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [g,}gyeS(  
} \V:^h [ad  
z?zL97H  
template < typename T > !D6]JPX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $G>.\t  
  { |Tw~@kT@  
  return OpClass::execute(lt(t)); AA_%<zK  
} 7)m9"InDI  
b>k y  
} ; M|-)GvR$J  
N`i/mP  
fA-7VdR`R  
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 =N@t'fOr  
好啦,现在才真正完美了。 }]Tx lSp!;  
现在在picker里面就可以这么添加了: *hrd5na  
V&i;\9  
template < typename Right > CLSK'+l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Xj*Wu_  
  { hZ3bVi)L\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E`q_bn  
} #$vEGY}1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8L XHk l  
G3]4A&h9v~  
E7hhew  
zDp2g)  
Z)!C'cb  
十. bind _@g;8CA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l, wp4 Ll  
先来分析一下一段例子 5f/`Q   
e )ZUO_Q$  
d _ e WcI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q\)F;:|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p<2,=*2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?upM>69{  
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]!"Zq k  
我们来写个简单的。 598i^z{~0%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Al'3?  
对于函数对象类的版本: Bt#N4m[X*|  
^{{q V  
template < typename Func > \9d$@V  
struct functor_trait u>$t'  
  { *VeRVaBl  
typedef typename Func::result_type result_type;  ]k(]qZ  
} ; d3Rw!slIq  
对于无参数函数的版本: ':W[A  
HDKbF/  
template < typename Ret > ] - .aL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b[yiq$K/  
  { 7rA;3?p)  
typedef Ret result_type; 8Y3I0S  
} ; y]im Z4{/  
对于单参数函数的版本: } %z   
aT<q=DO  
template < typename Ret, typename V1 > "ta x?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R3! t$5HG  
  { jal-9NV)!  
typedef Ret result_type; HThcn1u~^b  
} ; ~Z+%d9ode  
对于双参数函数的版本: KG@8RtHsQ  
8f7>?BUS,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G j1_!.T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7|D+Ihy;  
  { C7vxw-o|&p  
typedef Ret result_type; !c-*O<Y  
} ; fV:83|eQ  
等等。。。 .o8t+X'G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &R siVBA  
q =Il|Nb>  
template < typename Func > H[UlY?&+  
struct func_return .l|$dE/E  
  { ExM,g'7  
template < typename T > I|J/F}@p  
  struct result_1 DJ%PWlK5  
  { |'.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &?vgP!d&M  
} ; i&k7-<  
vj*%Q(E6Pt  
template < typename T1, typename T2 > P&q7|ST%N  
  struct result_2 cFv8 Od  
  { qVPeB,kIz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rbQR,Nf2x  
} ; <1 pEwI~  
} ; }i2V.tVB-  
E e]-qN*8  
B;WCTMy}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q9NoI(]e  
_FEF x  
template < typename Func, typename aPicker > Nluoqo ac  
class binder_1 *qMY22X  
  { SB7c.H,  
Func fn; [:V$y1  
aPicker pk; %UM *79  
public : 8X0z~ &  
G\?YK.Y>  
template < typename T > y==CT Y@  
  struct result_1 $SE^S   
  { 1 .X@;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pNIf=lA  
} ; y?:.;%!E  
x m@_IL&P  
template < typename T1, typename T2 > qFNes)_r  
  struct result_2 :ivf/x n  
  { j=J/x:w_e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?rIx/>C9  
} ; g ci    
0^ibNiSP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2m[<]$  
6R5Qy]]E  
template < typename T > ;GI&lpKK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4aY|TN/|  
  { :@)>r9N  
  return fn(pk(t)); MS]r:X6  
} [9 RR8  
template < typename T1, typename T2 > EZj9wd"u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Y~>qGQwh  
  { 9K&:V(gmw  
  return fn(pk(t1, t2)); h} EPnC}  
} AK#1]i~  
} ; '=6\v!  
;\l,5EG  
"Pf~iwfw  
一目了然不是么? PuO&wI]:  
最后实现bind hL5|69E  
N!|wo:  
YF:L)0H'O  
template < typename Func, typename aPicker > @v B!u[{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 39|MX21k  
  { 4H-'Dr=G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tqk\XILG N  
} iyp=lLk  
&w~d_</  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FE{FGM q  
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。 LD g?'y;2  
/SrAW`;"  
十一. phoenix J'2X&2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6DWgl$[[  
w-{c.x  
for_each(v.begin(), v.end(), p"Z-6m~  
( eN~=*Mn(za  
do_ 3{h_&Gbo'D  
[ ,{q;;b9  
  cout << _1 <<   " , " (b6NX~G-:  
] +KEWP\r  
.while_( -- _1), )tpL#J  
cout << var( " \n " ) 9$m|'$p3sG  
) C/&-l{7  
); ,=mS,r7  
Jq^T1_iqn  
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: orvp*F{7[H  
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 $2el&I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;ZG\p TCA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 65m"J'  
?NP1y9Y]i  
rc>6.sM %  
template < typename Cond, typename Actor > \B 7tX  
class do_while k: ;WtBC6j  
  { jZ3fKyp#   
Cond cd; 6Kb1~jY  
Actor act; jb;hcraR  
public :  ^Va1f'g  
template < typename T > H$KTo/  
  struct result_1 i@R 1/M  
  { c7E11 \%&Z  
  typedef int result_type; OaZQ7BGq  
} ; )tnh4WMh}  
?KI,cl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aoa)BNs  
F.v{-8GV  
template < typename T > 1&o|TT/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a+PzI x2  
  { !7&5` q7  
  do =iD 3Yt  
    { 13=.H5  
  act(t); ^w06<m  
  } uL/m u<  
  while (cd(t)); Ji 0 tQV  
  return   0 ; FjI`uP  
} 1~QPG\cdIX  
} ; u4|$bbig  
y<bDTeoo  
Iy3GE[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q8Z<{#oXu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ohGfp9H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AjgF6[B  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [=^3n#WW  
下面就是产生这个functor的类: R+,u^;\  
mju>>\9  
LRMx<X8  
template < typename Actor > :TC@tM~Oy  
class do_while_actor NL0n009"c$  
  { q=qcm`ce  
Actor act; Mzw X>3x  
public : H? y,ie#u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?#YE`]  
{Fe[:\  
template < typename Cond > -{vKus  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +V^;.P</  
} ; td3D=Y  
f! .<$ih  
_aMPa+D=P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yr=Y@~ XL  
最后,是那个do_ 6;qy#\}2  
r s?R:+  
Ktm4 A O  
class do_while_invoker 0|\$Vp  
  { Uwx E<=z  
public : Y0K[Sm>  
template < typename Actor > 1,!(0 5H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W#C*5@8  
  { [o5Hl^  
  return do_while_actor < Actor > (act);  A4<Uu~  
} m&?r%x  
} do_; A1?2*W  
%lGfAYEM=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p >t#@Eu|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JNUt$h  
最后来说说怎么处理break和continue &7wd?)s  
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。 @\P;W(m.i  
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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