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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u^, eHO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1R-WJph  
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, fS?}(7  
H}?"2jF  
id+ ~ V  
?k@^U9?R  
  class filler Ir#]p9:x  
  { [>![ViX  
public : lha)4d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #x*\dL  
} ; 7H.3.j(L  
?fW['%  
0fu*}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: 8 kvF~d ;  
z9Z4MXl  
\(_(pcl  
/*P) C'_M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2ci[L:U  
z.lIlp2:  
=U'!<w<-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9k /L m  
AO, o|,#4F  
S#kYPe  
s@zO`uBc  
二. 战前分析 (1 (~r"4I  
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。 Uo?4o*}  
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 /g$G G9  
/z! Tgs4  
r3  qKT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PzOnS   
  /* --------------------------------------------- */ ;6:9EEd  
vector < int *> vp( 10 ); bMn)lrsX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o%7-<\qS  
/* --------------------------------------------- */ Me79:+d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S4\a"WYg  
/* --------------------------------------------- */ 90#* el  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <2N{oK.  
  /* --------------------------------------------- */ G9|2 KUG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /yHjd s  
/* --------------------------------------------- */ /k8I6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :{+~i.*  
rGQ2 ve  
KRz~3yH{ c  
{]2^b)  
看了之后,我们可以思考一些问题: eAmI~oku  
1._1, _2是什么? Om^(CAp  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 fLnwA|n=  
2._1 = 1是在做什么? f0vO(@I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #9gx4U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 KLvAe>#,  
p[w! SR%=  
LN~mKoW  
三. 动工 ]DKRug5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q 9fK)j1$  
EB| iW2'  
dP?prT  
M!+J[q  
template < typename T > ?z`={oN  
class assignment oUwo!n}  
  { 3CgID6[Sy  
T value; GF6o  
public : ,A'| Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} "I66 @d?  
template < typename T2 > cI P.5)Ca  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /v^ '5j1o  
} ; h;,1BpbM  
f-3CDUQ`  
fGb}V'x}r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 udu<Nis4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {.542}A  
1~ W@[D  
bn )1G$0|  
k:I,$"y4  
  class holder OHi.5 (  
  { +}O -WX?  
public : #B<EMGH  
template < typename T > }[Z'Sg]s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g3].STz6w  
  { OKAU*}_  
  return assignment < T > (t); Ym 1vq=  
} ]f#s`.A~  
} ; L/ Q[N^ (^  
o!:Z?.!  
1l$2T y+ =  
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: 0u1ZU4+EC  
QuqznYSY{  
  static holder _1; Qn7T{ BW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PQDLbSe)\  
 +=jS!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bhxs(NO  
而不用手动写一个函数对象。 yI 2UmhA  
3("C'(W  
=nHKTB>  
iP0m1  
四. 问题分析 kzKej"a;  
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。 q)i %*IY  
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。 ?D6uviQg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6LBdTnzUd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S s+F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wkM1tKhy/  
nS04Ha  
五. 问题1:一致性 .26mB Xr  
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?| K f/[Edn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q0NFz mG  
.Q%Hi7JMi  
struct holder ,c4HicRJ#  
  { X>8,C^~$1  
  // g3z/yj  
  template < typename T > F%h3?"s  
T &   operator ()( const T & r) const 8@;]@c)m  
  { G9f6'5 O  
  return (T & )r; Ea&|kO|  
} Fp/{L  
} ; C3}:DIn"w  
>G:Q/3jh  
这样的话assignment也必须相应改动: ~ubvdQEW  
hI'WfF!X  
template < typename Left, typename Right > F{0\a;U@^  
class assignment !l9{R8m>eJ  
  { pcy;]U ?  
Left l; xj3 qOx$  
Right r; WeM38&dWY  
public : 6;Z -Y>\c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +4s]#{mP  
template < typename T2 > $Z:O&sD{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s0/O/G?  
} ; $D1ha CL  
x~V[}4E%>  
同时,holder的operator=也需要改动: 3PE.7-HF  
4yxQq7 m,  
template < typename T > I/`"lAFe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8@t8P5(vL  
  { UGSZg|&6#*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D5,]E`jwu  
} 3>KEl^1DB  
c_3B:F7  
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。 iApq!u,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 & Q3Fgj  
lI<jYd 0fZ  
return l(rhs) = r; GGp.u@\r  
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。 uzBQK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w}ji]V}  
Zz0bd473k?  
template < typename Tp > &BRk<iwV  
class constant_t L[x`i'0B  
  { 9MMCWMV  
  const Tp t; G&ck98  
public : 0 0N[ : %  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .xN<<+|_v'  
template < typename T > AJ\&>6GZ(b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zmo2uUEd  
  { i "h\*B=  
  return t; % T({;/  
} Sc7 Ftb%  
} ; DZSS  
:C:6bDQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %L=e%E=m  
下面就可以修改holder的operator=了 AS7L  
Az&>.*  
template < typename T > iFd !ED  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const { ADd[V  
  { 3`bQ0-D;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;P91'B~t  
} {7o3wxsS  
/65YHXg,  
同时也要修改assignment的operator() -G(me"Cu  
wZ(1\ M(  
template < typename T2 > fz(YP=@ZnP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #EH=tJgO|J  
现在代码看起来就很一致了。 ;|q<t  
C?\(?%B  
六. 问题2:链式操作 iXDG-_K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9{u=  
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。 #AJW-+1g.=  
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。 =I# pXL  
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。 YnEyL2SuU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (/A.,8Ad  
I0m7;M7 P  
template < typename T > 731Lz*IFg  
struct result_1 K!6T8^JH  
  { hY`<J]-'`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S%iK);  
} ; M+ +Dk7B  
EtcT:k?y  
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: cibl j?"Wi  
|p:4s"NT  
template < typename T > bf_ > ?F^  
struct   ref $e\s8$EO  
  { bo\ bs1  
typedef T & reference; 76l. {TXF  
} ; EpS/"adI-!  
template < typename T > ,X|Oe@/  
struct   ref < T &> 0Y8gUpe3P6  
  { $gl|^c\  
typedef T & reference; zG9FO/@av  
} ; cXq9k!I%  
%g9y m@s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0z>IYw|UB  
`=(<!nXJx  
template < typename T > C m:AU;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bBi>BP =  
  { %p 6Ms  
  return l(t) = r(t); }b456J  
} %3`*)cp@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  ``/L18  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k8s)PN  
Cog}a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o<nM-"yWb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {8m&Z36E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qw0k-t0=4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G<CD 4:V  
最后的布局是: #:?:gY<  
                Add BZ?w}%-MO  
              /   \ JG;}UuHYM  
            Divide   5 OLx;j+p  
            /   \ }ILBX4c  
          _1     3 b$@I(.X:  
似乎一切都解决了?不。 "09v6Tx  
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。 |b\a)1Po:  
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。 z};|.N}  
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: ja9u?UbW  
]!TE  
template < typename Right > bPTtA;u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dk7x<$h-h0  
Right & rt) const JZ}zXv   
  { S<T 'B0r8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?= 7k<a~  
} }XUL\6U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |eRE'Wd0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zfop-qDOc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 kwp%5C-S  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 'd N1~Pa  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ozY$}|sjDT  
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? H^'%$F?Ss  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: G ]h  
F:jNv3W1  
template < class Action > +(!/(2>~  
class picker : public Action >a975R*g  
  { -7!L]BcZ.  
public : V?OTP&+J%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p-j6H  
  // all the operator overloaded +&\. ]Pp  
} ; Kb ]}p  
,~3rY,y-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,|*Gr"Q=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "EpH02{i  
,x\qYz+7|  
template < typename Right > q]1p Q)\'p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *$O5.`]  
  { :?UcD_F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <oXBkCi0r  
} 3[Q7'\  
E,d<F{=8,o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W$X/8K bn  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Fug4u?-n  
53hX%{3  
template < typename T >   struct picker_maker +tk`$g  
  { Z,p@toj'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d%I7OBBx@  
} ; /,S VG1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t;+b*S6D  
  { [Q:mq=<Z%  
typedef picker < T > result; i=/hLE8T*  
} ; ^zTe9:hz/\  
&w9*pJR %  
下面总的结构就有了: 8 AW}7.<5  
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。 v#gXXO[P1  
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。 B.=n U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (1cB Tf  
至此链式操作完美实现。 Jt}`oFQ5l  
:2KPvp 7?  
i+(>w'=m  
七. 问题3 kMW9UUw  
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。 )*_G/<N) |  
.(/HUQn  
template < typename T1, typename T2 > "'t f]s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,|z@ Dy  
  { UB+~K/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /*;a6S8q  
} \5tG>>c i  
3XB`|\:  
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: t;Z9p7rk  
k>i`G5Dh  
template < typename T1, typename T2 > )^8[({r~  
struct result_2 R<f F ^^  
  { p8XvfM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q~#>MB}".  
} ; _N:$|O#  
&KBDrJEX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5mV!mn:H:  
这个差事就留给了holder自己。 13 h,V]ak  
    8+Tv@  
%AJ9fs4/  
template < int Order > Q\zaa9P  
class holder; %7 -(c  
template <> <V)z{uK  
class holder < 1 > NA$)qX_  
  { u`wD6&y*  
public : { k=3OIp  
template < typename T > KaMg [ G  
  struct result_1 p*<I_QM!  
  { 4r83;3WXs  
  typedef T & result; /pkN=OBR  
} ; sMAj?]hI$  
template < typename T1, typename T2 > Q7e4MKy7  
  struct result_2 LK4NNZf7  
  { ">!pos`<C  
  typedef T1 & result; uO]|YF  
} ; 3=U#v<  
template < typename T > >o13?-S%e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +5I5  
  { G11KAq(  
  return (T & )r; =\u,4  
} oMemF3M  
template < typename T1, typename T2 > UhDf6A`]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l?IeZisX  
  { 94O\M RQ*  
  return (T1 & )r1; Z,AY<[/C  
} lO|LvJyx  
} ; y+Nw>\|S  
1`|Z8Jpocj  
template <> zOA~<fhT  
class holder < 2 > J~J+CGT~2  
  { i._RMl5zg  
public : $DfK}CT  
template < typename T > 117lhx].'  
  struct result_1 UrciCOQf  
  { Bx\ o8k  
  typedef T & result; 9;I%Dv  
} ; W$wX[  
template < typename T1, typename T2 > &b^_~hB:q  
  struct result_2 i,"Xw[H*s  
  { 9i 9 ,X^=  
  typedef T2 & result; %'g)MK!e  
} ; %Iflf]l  
template < typename T > l x;87MDs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jP/Vqe%%8  
  { ;=IJHk1&  
  return (T & )r; <sm"3qs"_  
} vO$cF*  
template < typename T1, typename T2 > ` ;mQ"lO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \"RCJadK  
  { eD(5+bm  
  return (T2 & )r2; {[:C_Up)f  
} r aOuD3  
} ; N LQ".mM+  
|*w)]2B l  
:zo5`[P  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *k#"@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [ *It' J^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z.SKawm6T  
*-fd$l.  
return l(i, j) = r(i, j); a+J>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6Q>:vQ+E  
Xu~N97\G  
  return ( int & )i; VI9rezZ*  
  return ( int & )j; Oq% TW|a#  
最后执行i = j; oB!Y)f6H1  
可见,参数被正确的选择了。 UkD\ma  
[O^/"Qk  
d])ctxB  
e0TxJ*  
RLL ph  
八. 中期总结 gCsN\z  
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: Iv3yDL;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /kyO,g$9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H;_Ce'oU(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6W1+@ q  
aY,Bt  
jyF*JQjK4  
4qE4 i:b  
<)LR  
gfN=0Xj4  
九. 简化 \kUQe-:he  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 urkuG4cY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IEm~^D#<=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (||qFu9a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "XV@O jr E  
  +-*/&|^等 Q3=5q w^  
2. 返回引用。 y2?9pVLa\y  
  =,各种复合赋值等 1k:yU(  
3. 返回固定类型。 6~ y'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KC; o   
4. 原样返回。 Wk3-J&QbS  
  operator, 2brY\c F  
5. 返回解引用的类型。 r{d@74  
  operator*(单目) 1 Vc_jYO@  
6. 返回地址。 ECM#J28D  
  operator&(单目) -le^ 5M7  
7. 下表访问返回类型。 TlyBpG=p  
  operator[] F~E)w5?\O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1Zp/EYWa{  
  operator<<和operator>> E <j=5|0t  
6J JA"] `  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S}h d,"I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3  ;F  
2uT6M%OC  
template < typename Left > UE5,Ml~X  
struct value_return ";&PtLe  
  { YwY?tOxBe  
template < typename T > 0e#PN@  
  struct result_1 Z/:yYSq  
  { E Lq1   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;c]O*\/  
} ; 6W3oIt  
]Oo!>iTQi  
template < typename T1, typename T2 > :epB:r  
  struct result_2 p`7d9MV^  
  { 0&| M/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ R8BcO(  
} ; r9bAbE bI  
} ; A0A|cJP  
W[`ybGR<  
oF+yh!~mM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D2D+S  
OOIp)=4  
下面我们来剥离functor中的operator() ,Js_d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .WN&]yr,  
|zfFB7}v  
return l(t) op r(t) Mi(6HMA.SF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7=X6_AD  
return op l(t) p(I^Y{sGI  
return op l(t1, t2) [bo"!Qk%  
return l(t) op iKu3'jZ/O  
return l(t1, t2) op tFn[U#'  
return l(t)[r(t)] =Oh$pZRymu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &Q"vXs6Gt  
BH^*K/ ^  
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: Zp_j\B  
单目: return f(l(t), r(t)); \pK&gdw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); af6<w.i  
双目: return f(l(t)); 6?US<<MQ  
return f(l(t1, t2)); 3K~^H1l  
下面就是f的实现,以operator/为例 r^"sZk#  
b|x B <  
struct meta_divide ,*lns.|n  
  { /#: *hn  
template < typename T1, typename T2 > \j)c?1*$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |SMigSu r`  
  { /i@.Xg@:  
  return t1 / t2; hF^JSCDz l  
} AZNo%!)o  
} ; hr'?#K  
9%ct   
这个工作可以让宏来做: 75R4[C6T  
]!P6Z?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =w_T{V  
template < typename T1, typename T2 > \ oliVaavj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 13 JG[,w  
以后可以直接用 ;2fzA<RkK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K]>4*)A:  
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 u\xrC\Ka  
(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。。。) G5 )"%G.  
4Vf-D% h>a  
H|?r_Ns  
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 F [-D +Nka  
O7Jp ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =r`E%P:  
class unary_op : public Rettype Eqny'44  
  { 4TU\SP8sM  
    Left l; bfJ<~ss/  
public : Q(1R=4?.Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [!KsAsmk  
*}(B"FSO  
template < typename T > -2U|G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Rk(gd  
      { ~k 6V?z}  
      return FuncType::execute(l(t)); n3/ Bs  
    } =.m/ X>  
srImk6YD  
    template < typename T1, typename T2 > #z_.!E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bccf4EyQ Y  
      {  UiK)m:NU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8r,0Qic2K  
    } +W[{UC4b  
} ; 0_^3 |n  
]4*E:  
e *D,2>o  
同样还可以申明一个binary_op \Z~@/OVc  
Pa|*Jcr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >K%+h)%kI  
class binary_op : public Rettype a)+*Gf7?  
  { +]H!q W:  
    Left l; 0H'G./8  
Right r; }.=wQ_  
public : +'[*ikxD=g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 11A;z[Zk  
5HAAaI  
template < typename T > /b4>0DXT5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -"N vu  
      { JkLpoe81  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e5n"(s"G*[  
    } +rrA>~  
{FN4BC`3+  
    template < typename T1, typename T2 > G)3r[C^[k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FA%BzU5^  
      { hx~rq `{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <{eJbNp  
    } %wJ>V-\e  
} ; 2XjH1  
8)f/H&)>8  
R&/"?&pfa  
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 =| r% lx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q{q;X{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h)r=+Q\'(S  
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。 QT"o"B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .36]>8  
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。。。 Ob|tA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xCu\jc)2  
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) ~!Rf5QA85  
下面是修改过的unary_op b|.<rV'BTt  
B-$ps=G+z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }qhND-9#@  
class unary_op OR10IS  
  { "@xL9[d  
Left l; *>lXCx  
  `7 Nk;  
public : cm>+f^4?n  
~^g*cA t}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %W2 o`W$  
S)^eHuXPI  
template < typename T > jyRz53  
  struct result_1 'z};tIOKJk  
  { #\LYo{op/.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KM oDcAjH  
} ; H ;HFen|  
 zK:2.4  
template < typename T1, typename T2 > 6ZC~q=my  
  struct result_2 \%#luk@:  
  { Oh7wyQiV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Gfle"_4m8  
} ; !@)tkhP  
drB$q [Ak9  
template < typename T1, typename T2 > (%]M a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ #P` 7G  
  { cMAY8$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =A/$[POr  
} MnW"ksH  
;'4Kg@/  
template < typename T > }~ga86:n0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S <++eu  
  { g`H;~ w  
  return OpClass::execute(lt(t)); P#2#i]-  
} :1!k*5  
Vf$q3X  
} ; "Qe2U(Un  
#\O?|bN'q  
JZ"XrS0?  
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 4m_CPe  
好啦,现在才真正完美了。 DV~g  
现在在picker里面就可以这么添加了: idZ]d6  
%wmbFj}  
template < typename Right > o5w =  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1F[W~@jW  
  { hJoh5DIE95  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4~0 @(3  
} r 4+%9)  
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。 -lI6!a^  
$w! v  
t&(\A,ch%  
N6/;p]|  
5S%#3YHY2  
十. bind }vX/55  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n'<F'1SWv  
先来分析一下一段例子 b5UIX Kim  
g;</|Z  
pIvr*UzY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {9h`h08?z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'n "n;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  \.MPjD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >m`<AynJ  
我们来写个简单的。 !4fT<V (  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y ^}c+)t  
对于函数对象类的版本: l|  QQ  
PA${<wyBR_  
template < typename Func > +C`zI~8  
struct functor_trait R"{oj]d;$F  
  { ,) 3Eog\-  
typedef typename Func::result_type result_type; 0d #jiG  
} ; EceD\}  
对于无参数函数的版本: A@ 4Oq  
Qr*7bE(a  
template < typename Ret > [hKt4]R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >Te h ?P  
  { SQI =D8  
typedef Ret result_type; bBXUD;$  
} ; 2@$`xPg  
对于单参数函数的版本: r[kmgPld  
1H7 bPl|  
template < typename Ret, typename V1 > 9rM6kLD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7! #34ue  
  { [!>DQE  
typedef Ret result_type; ;cW9NS3:  
} ; q-d#bKIf  
对于双参数函数的版本: {s~t>Rp+  
E9PD1ADR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +dF/$+t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G297)MFF  
  { eRvnN>L  
typedef Ret result_type; };nOG;  
} ; vo]$[Cp|4  
等等。。。 }Uunlz<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LE4P$%>H  
tLe"i>  
template < typename Func > ]MV=@T^8#  
struct func_return A$XmO}+  
  { 5$"I Uq*  
template < typename T > T Ue=Yj  
  struct result_1 `>skcvkm  
  { rsC^Re:*jr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f-a+&DB9  
} ; aA&}=lm  
=F90SyzTy  
template < typename T1, typename T2 > =&v&qn e9  
  struct result_2 y>_*}>2,O  
  { {x/)S*:Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =9cN{&qf  
} ; )w&k&TY4H  
} ; o_&*?k*  
s N|7   
z Feo8S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !d3:`l<  
J+=+0{}  
template < typename Func, typename aPicker > 0N4+6k|  
class binder_1 |;(0]  
  { Wd/m]]W8Q  
Func fn; %L eZd}v  
aPicker pk; .z&,d&E  
public : a) 5;Od  
 ~xV|<;  
template < typename T > S|v")6  
  struct result_1 k1Thjt  
  { VLs%;|`5D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %SlF7$  
} ; UfAN)SE"  
]9/{  
template < typename T1, typename T2 > 3lD1G~  
  struct result_2 8^|lsB}x?  
  { a.!|A(zw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Or*e$uMIY  
} ; x;p7n 2_  
K~ShV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ej&ZE n  
RbGq$vYol/  
template < typename T > rLzN #Zoi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( 17=|s  
  { "<5su5]  
  return fn(pk(t)); ZAcH`r*  
} ri?>@i-9=  
template < typename T1, typename T2 > Zr U9oy&!C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FqT2+VO~  
  { ap[{`u  
  return fn(pk(t1, t2)); B qA  
} +{F2hEYP  
} ; rfVHPMD0  
w;Jby  
f R?Xq@c  
一目了然不是么? Q7vTTn\  
最后实现bind ~gA p`Q  
G^Q8B^Lg  
8Q2qroT  
template < typename Func, typename aPicker > eub2[,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~$\9T.tre2  
  { :s5wFumD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sWc_,[b  
} cB ,l=/?  
E0o?rgfdq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E"l/r4*f@  
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。 ;&N=t64"  
QSxR@hC  
十一. phoenix Z:2a_A tm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BD (Y =g  
SL O~   
for_each(v.begin(), v.end(), IW<nfg  
( #OT8_D  
do_ Wu!s  
[ 2Vn~o_ga  
  cout << _1 <<   " , " >A RZ=x[  
] 1"4Pan  
.while_( -- _1), 8 o SNnT  
cout << var( " \n " ) } qf=5v  
) vTdJe  
); ;`f14Fb  
&*4C{N  
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: UbnX%2TW  
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 Zr%,F[j?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oY K(=j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Uf ?._&:  
H`:2J8   
.a0]1IkatV  
template < typename Cond, typename Actor > ,L.*95 ,  
class do_while ?E*;fDEC  
  { Sl!#!FGI  
Cond cd; {|E'  
Actor act; rEF0A&5  
public : o;zU;pkB  
template < typename T > 9[5qN!P;y  
  struct result_1 t{ R\\j  
  { 5x=aJl;G  
  typedef int result_type; $Sx(vq6(  
} ; RZgklEU  
Biva{'[m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (T9Q6 \sa  
aJ{-m@/ 5  
template < typename T > $\w<.)"#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5OR2\h!XZt  
  { KmYSYNr@,  
  do @BfJb[A#  
    { wOLDHg_  
  act(t); (qbL=R"  
  } C+m%_6<  
  while (cd(t)); "?X,);5S  
  return   0 ; X>la!}sV  
} x* 9 Xu"?  
} ; <l.l6okp  
T) Zef  
' a>YcOw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )-s9CWJv  
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。 'xP&u<(F  
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。 $1E'0M`  
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。 k Xg&}n7  
下面就是产生这个functor的类: Lhz*o6)  
Sk6B>O<:  
zJ $&`=  
template < typename Actor > '-l.2IUyT  
class do_while_actor $SOFq+-T  
  { s?5vJ:M Xr  
Actor act; mp:xR^5c  
public : Ct<]('Hm(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KL<,avC/  
kdP*{  
template < typename Cond > $A;%p6PO)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m4r<=o  
} ; cSD$I^$oq  
euyd(y$'k  
j6:jN-z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =`KA@~XH4  
最后,是那个do_ ;xl0J*r  
chE}TK  
VrIR!9%:  
class do_while_invoker r6Qsh CA"  
  { Ht"?ajW{  
public : \:m1{+l  
template < typename Actor > KPrH1 [VU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _qO'(DKylC  
  { Tpd|+60g  
  return do_while_actor < Actor > (act); F+SqJSa  
} PrKH{nyJk  
} do_; U!\~LKfA  
xep8CimP'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rQD^O4j R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KDS} "/  
最后来说说怎么处理break和continue @g5qcjD'[  
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。 .nzN5FB U  
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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