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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5W? v'"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZD>a>]  
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, OJAIaC\  
#z'uRHx%=0  
Dw<k3zaW  
+}xaQc:0|  
  class filler h"+ `13  
  { MV>$BW  
public : ]3iH[,KU3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Jc6R{C  
} ; ?.=}pAub  
|JF@6  
.L6Zm U  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .;7> y7$*  
-O!/Jv"{,[  
rN)V[5R#M  
{a(&J6$VE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "&.S&=FlI  
Dnf*7)X  
LOy0hN-$b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 = u[#2!  
hr05L<?H  
*f%>YxF  
txgQ"MGA%  
二. 战前分析 aGZi9O7G}  
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。 3r+.N  
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 nC1zzFFJ  
Y?J"wdWJNB  
/4\wn?f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7R4z}2F2  
  /* --------------------------------------------- */ mEyK1h1G @  
vector < int *> vp( 10 ); 4QOEw-~w&s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); An*~-u9m  
/* --------------------------------------------- */ `Z"Q^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~@ jY[_  
/* --------------------------------------------- */ \b=Pj!^gwb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wI B`%V  
  /* --------------------------------------------- */ I pzJ#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (6l+lru[  
/* --------------------------------------------- */ Cqii}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RwI[R)k  
gD`>Twa&6  
WYB{% yf   
=Z=o#46JY  
看了之后,我们可以思考一些问题: a, Q#Dk  
1._1, _2是什么? ZK;zm  
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。 jHXwOJq %  
2._1 = 1是在做什么? 'y]\-T  
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。 FTc.]laO  
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。 mrIh0B:`  
7\]E~/g  
7/7Z`  
三. 动工 sg'pO*_&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /S5| wNu  
<@wj7\pQ  
9,j-V p!G  
[r+ZE7$2b"  
template < typename T > hpTDxh'?$C  
class assignment :cu #V  
  { $$b 9&mTl#  
T value; m5mu:  
public : !`1'2BC  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8r"+bhGx~  
template < typename T2 > xx{!3 F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q+4tIrd+  
} ; m,C1J%{^  
lif&@o f  
FR2= las"z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \^I>Q _LU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q9w~A-Oh`1  
RrU BpqA  
bVP"(H]  
}_=eT]  
  class holder JSh.]j<bJL  
  { WJ<^E"^  
public : (=D&A<YX  
template < typename T > lj+u@Z<xA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W>-Et7&2  
  {  w 4[{2  
  return assignment < T > (t); oh# \]c\f  
} 8-<:i  
} ; "-@[R  
4_Dp+^JF  
SBA?^T  
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: g&/T*L  
iq( )8nxi  
  static holder _1; 6aM*:>C"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rZ8`sIWQt  
*m?/O} R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bfo["  
而不用手动写一个函数对象。 lHgs;>U$  
Q.K,%(^;a  
cGjPxG;  
McB[|PmC  
四. 问题分析 {G?N E  
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。 9tF9T\jW  
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。 #o1=:PQaC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  : ]C~gc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RKPO#qju\F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ua!aaq&  
6@DF  
五. 问题1:一致性 fb^fVSh>  
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?| ]_N|L|]M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 95el'K[R  
)"Ztlhs`#  
struct holder d!eYqM7-G  
  { x.S3Zi}=  
  // M4as  
  template < typename T > ;!(<s,c#:  
T &   operator ()( const T & r) const *z@>!8?  
  { j?'GZ d"B  
  return (T & )r; 98^V4maR:  
} t!RiUZAo  
} ; !47n[Zs  
<[w=TdCPs  
这样的话assignment也必须相应改动: #%DE;  
):iA\A5q[  
template < typename Left, typename Right > -GxaV #{  
class assignment m*JaXa  
  { g+z1  
Left l; eM8}X[  
Right r; %c4Hse#Y  
public : $|8!BOx8t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HTG%t/S  
template < typename T2 > gEjdN.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ob8qe,_'  
} ; -B +4+&{T  
% >=!p  
同时,holder的operator=也需要改动: `nu''B H  
$< JaLS  
template < typename T > V:joFRH9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {;2PL^i  
  { 3W N@J6?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AIZ]jq  
} .[_L=_.  
&q9T9A OS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5 sX+~Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X(NLtO w  
6Yln, rC  
return l(rhs) = r; RCpR3iC2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4%4 }5UYN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~sh`r{0  
1jcouD5?H  
template < typename Tp > }~L.qG  
class constant_t {tWf  
  {  qi^7  
  const Tp t; 9iQq.$A.  
public : uLV#SQ=bZN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `x*Pof!Io  
template < typename T > +{oG|r3L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c24dSNJg,  
  { U>Slc08N  
  return t; Qnsi`1mASr  
} iUN Ib  
} ; VXwU?_4J.  
Vh4X%b$TV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rbWP78  
下面就可以修改holder的operator=了 -Ps!LI{@  
*_d7E   
template < typename T > ;>Ib^ov  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZpQ)IHA.  
  { cPlZXf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]Gsv0Xk1  
} 3ca (i/c  
{ttysQ-  
同时也要修改assignment的operator() te-jfmu2  
?82xdp g  
template < typename T2 > 7fZDs j:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wi)_H$KII  
现在代码看起来就很一致了。 9dx/hFA  
Q~#Wf ?  
六. 问题2:链式操作 .(cw>7e3D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R\!2l |_  
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。 I=`U7Bis"  
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。 Fj2BnM3#  
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。 ;~m8;8)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uxr #QA  
S4_YT@VD%  
template < typename T > o6.^*%kM'  
struct result_1 :74y!  
  { u0 `S5?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T4Pgbop  
} ; W')Yg5T  
VY7[)  
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: _l8 9  
\!.B+7t=I  
template < typename T > *Q "wwpl?  
struct   ref [1Qo#w1  
  { +nFu|qM}  
typedef T & reference; <Z mg#  
} ; lR6@ xJd:@  
template < typename T > n{ar gI8wF  
struct   ref < T &> m#| 9hMu  
  { Q+{xZ'o"Z  
typedef T & reference; A P?R"%  
} ; &w_j/nW^'  
vN;N/mL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G[uK-U  
(x;@%:3j$  
template < typename T > <L8'!q}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oqO(PU  
  { @@Kp67Iv  
  return l(t) = r(t); 8V`WO6*  
} EE06h-ns  
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。 &5B'nk"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2} /aFR  
3 /g~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 (c=6yV@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: / *#r`A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 - M4J JV(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dO! kk"qn  
最后的布局是: ^BikV  
                Add *av<E  
              /   \ hj*pTuym  
            Divide   5 Q{>+ft U  
            /   \ <lPm1/8  
          _1     3 \wz6~5R  
似乎一切都解决了?不。 l<58A7  
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。 [}E='m}u9+  
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。 `EA\u]PwQ  
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: 61C7.EZZ;  
FpmM63$VN[  
template < typename Right > 2*;~S4 4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H)kwQRfu  
Right & rt) const 9<6;Hr,>G  
  { |6sp/38#p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q376m-+  
} un mJbY;t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q4#m\KK;i9  
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。 _{YWXRC#  
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。 /K@XzwM  
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。 ;PF<y9M  
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。 +SR+gE\s0  
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? ohGJ1  
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: /|6N*>l)y  
;#W2|'HD  
template < class Action > 5IGX5x  
class picker : public Action JzQ_{J`k  
  { y4?0j:  
public : ~ D j8 z+^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'urafE4M  
  // all the operator overloaded l`lk-nb  
} ; {T$9?`h~M  
Cgk<pky1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 y@S$^jk.  
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: U`(ee*}o  
k_#ak%m/  
template < typename Right > t%0VJB,Q2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yW=::=  
  { y&$A+peJ1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gV's=cQ  
} KxJ!,F{>H  
 ~d.Y&b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ju@c~Xm  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 EHJ.T~X  
t\dN DS  
template < typename T >   struct picker_maker *a M=Z+  
  { ,q`\\d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xx~Bp+  
} ; O m|_{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I3L<[-ZE  
  { "<N*"euH  
typedef picker < T > result; 8b& /k8i:  
} ; VPJElRSH  
BA:VPTZq  
下面总的结构就有了: e8a+2.!&\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Hk3sI-XkA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 sUO`uqZV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Di6?[(8  
至此链式操作完美实现。 ,]F,Uu_H7  
W aRw05r  
YoNDf39  
七. 问题3 Jq-]7N%k/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \;B iq`  
y'q$ |  
template < typename T1, typename T2 > AO4U}?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,?%Zc$\LW  
  { b4 6~?*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +Mb.:_7'  
} Rh{f5-  
eF$x1|  
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: (mpNcOY<D  
z43M] P<  
template < typename T1, typename T2 > m=:9+z  
struct result_2 'o2Fa_|<#  
  { Dw.J2>uj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c7k~S-nU  
} ; zR:L! S  
A|4[vz9>H  
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? &K#M*B ,*p  
这个差事就留给了holder自己。 ""G'rN_=Bi  
     =j]<t  
}o(-=lF  
template < int Order > N:/D+L  
class holder; kVMg 1I@  
template <> &U#|uc!+  
class holder < 1 > Q Z  
  { *L^,|   
public : n b?l TX~  
template < typename T > .|70;  
  struct result_1 |0b`fOS  
  { I+!0O  
  typedef T & result; kgP0x-Ap  
} ; +'HqgSPyb  
template < typename T1, typename T2 > XNkn|q2  
  struct result_2 UB@+c k  
  { K+3=tk]W9u  
  typedef T1 & result; +I|vzz`ZVr  
} ; KkbDW3-  
template < typename T > 7Ovi{xd@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^jZbo {  
  { \r+ a GB  
  return (T & )r; [RhO$c$[\  
} ea 'D td  
template < typename T1, typename T2 > SY\ gXO8k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ",; H`V  
  { ##>H&,Dp[  
  return (T1 & )r1; qo bc<-  
} Ve; n}mJ?  
} ; @qAS*3j  
aX'*pK/-  
template <> YU'E@t5  
class holder < 2 > e*NnVys  
  { ?CPahU  
public : BW4J>{  
template < typename T > on `3&0,.  
  struct result_1 )3EY;  
  { hz@bW2S.  
  typedef T & result; W^l-Y %a/o  
} ; 0x@ mZ  
template < typename T1, typename T2 > )jP1or  
  struct result_2 %>{0yEC  
  { @:#eb1 <S  
  typedef T2 & result; lt8|9"9<  
} ; 4|DWOQ':  
template < typename T > M .mfw#*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s;Q!X ?Q  
  { Ad_h K O  
  return (T & )r; -[.[>&`/  
} HG^'I+Yn  
template < typename T1, typename T2 > 1=V-V<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Mxvq9vaD  
  { MQ8J<A Pf-  
  return (T2 & )r2; |CRn c:  
} *$g-:ILRuZ  
} ; fE mr^ R  
$>LQ6|XRu  
X'iWJ8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 wFZP,fQ9l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &tj!*k'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4.t-i5  
%EB/b  
return l(i, j) = r(i, j); /%^#8<=|U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y76gJ[y jn  
H4+i.*T#  
  return ( int & )i; ep{FpB  
  return ( int & )j; ]h5tgi?_l  
最后执行i = j; eJ-nKkg~a  
可见,参数被正确的选择了。 C,4e"yynb  
fz "Y CHe  
61U09s%\0  
.Z *'d  
N;`n@9BF  
八. 中期总结 O:K2Y5R?B  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: uwGc@xOgg,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nqUV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zj'9rXhrM1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z *x'+X  
j0q&&9/Jj  
CpT jJXb  
3u0RKLc\  
r9?Mw06Wc5  
EfT=?  
九. 简化 h/Y'<:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N"ST@/j.A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TB31- ()  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: La[V$+Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3ckclO\|>  
  +-*/&|^等 `Urhy#LC  
2. 返回引用。 493*{  
  =,各种复合赋值等 ?}Y]|c^W  
3. 返回固定类型。 oQJtUP%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pd$[8Rmj_  
4. 原样返回。 5)X=*I  
  operator, cFXp  
5. 返回解引用的类型。 GTHt'[t@;  
  operator*(单目) $%f&a3#  
6. 返回地址。 ~a2}(]  
  operator&(单目) 5[0?g@aO  
7. 下表访问返回类型。 f _:A0  
  operator[] j1<Yg,_.p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /PKNLK  
  operator<<和operator>> &UFZS94@r  
F8ulkcD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Kc\fu3Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }x ,S%M-  
apn*,7ps65  
template < typename Left > 1|:KQl2q  
struct value_return UPGtj"2v-  
  { Q/Rqa5LI:  
template < typename T > {n=|Db~S  
  struct result_1 :k#HW6p  
  { #<xm.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^<6[.)  
} ; \{NO?%s0p  
VIbq:U  
template < typename T1, typename T2 > o4WDh@d5S  
  struct result_2 N2o7%gJw  
  { /gas2k==^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \Oo Wo  
} ; %a7$QF]  
} ; izR"+v  
~}Pfu  
P$,Ke<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [#iz/q~}  
NHE18_v5  
下面我们来剥离functor中的operator() Dha1/g1q  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  ~$J2g  
ia? c0xL  
return l(t) op r(t) [G3E%z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yt2PU_),  
return op l(t) LR3*G7  
return op l(t1, t2) ?q [T  
return l(t) op y1#1Ne_  
return l(t1, t2) op  L"aeG  
return l(t)[r(t)] 2`-Bs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VxBo1\'  
2Khv>#l  
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: =EsavN  
单目: return f(l(t), r(t)); (;,sc$H]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s#GLJl\E_P  
双目: return f(l(t)); qg$ <oL@~~  
return f(l(t1, t2)); }-`4DHgq  
下面就是f的实现,以operator/为例 nr#|b`J]  
u%!@(eKM-  
struct meta_divide 'c~4+o4co  
  { W%Fv p;\`  
template < typename T1, typename T2 > moE2G?R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [N'h%1]\  
  { .]K%G\*`:  
  return t1 / t2; Vt ohL+  
} 1E$|~   
} ; wgA_38To  
y)<q /  
这个工作可以让宏来做: to&m4+5?6  
[-x7_=E#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k;W XB|k  
template < typename T1, typename T2 > \ `H+ lPM66  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4&iCht =  
以后可以直接用 Z30A{6}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "wc<B4"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2Z%O7V~u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IVmo5,&5(  
E(|>Ddv B&  
8cQ'dL`(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 yh=N@Z*zP  
8b=_Y;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5LMw?P.<  
class unary_op : public Rettype LH6 vLuf  
  { }PpUAt~g  
    Left l; _ x*3PE  
public : >R=|Wo`Ri  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wKHBAW[i]  
fXB0j;A  
template < typename T > `F6C-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p b,. r  
      { b`_Q8 J  
      return FuncType::execute(l(t)); B7%U_F|m  
    } FgO)DQm  
_vZOZKS+  
    template < typename T1, typename T2 > IGN1gs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B/C,.?Or  
      { -F>jIgeC2v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I}Q2Vu<  
    } J=yTbSN\v  
} ; 3uMy]HUQ  
DTs;{c  
\`"ht  
同样还可以申明一个binary_op ']oQ]Yx0  
w*Ihk)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {>;R?TG]$  
class binary_op : public Rettype .|=\z9_7S8  
  { &.ACd+Cd  
    Left l; <-0]i_4sK  
Right r; w#J2 wS  
public : A)KZa"EX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8XbT`y  
mV m Gg,  
template < typename T > I 2DpRMy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !o-@&q  
      { YbLW/E\T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |nF8gh~}  
    } y?!"6t7&  
ET >](l9  
    template < typename T1, typename T2 > uIrG*K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |&jXp%4T  
      { Rva$IX ^]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  C.QO#b  
    } eiOW#_"\  
} ; 9ll~~zF99|  
t >sE x:  
"h ^Z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )CyS#j#=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2BobH_ H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J-4:H gx  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b>$S<td  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  LIdF 0  
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。。。 Hr4}3.8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O1kl70,`R  
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) L4f3X~8,b  
下面是修改过的unary_op I O> yIU[  
GH xp7H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DeYV$W B  
class unary_op yppo6HGD  
  { D3A/l  
Left l; S@sO;-^+  
  u-C)v*#L  
public : s<o7!!c  
iyog`s c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 39jG8zr=Z[  
TB^$1C  
template < typename T > w*MpX U<  
  struct result_1 wdZ/Xp9]  
  { #89!'W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =rK+eG#,  
} ; >OK^D+v"j  
8.~kK<)!  
template < typename T1, typename T2 >  yOKI*.}  
  struct result_2 abEmRJTmW  
  { -!9G0h&i|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nxHkv`s k  
} ; Y4(  
l lsfTrp  
template < typename T1, typename T2 > *\q d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MJrR[h]  
  { 'P}0FktP`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (4EI-e*6  
} !g.?  
qjc4.,/  
template < typename T >  RX5dO%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8KNZ](Dj  
  { b_):MQ1{  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4'Zp-k?5`  
} d`6 ' Z  
V470C@  
} ; qyNyBr?  
e~':(/%|5;  
"wHFN>5B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D#)b+7N-  
好啦,现在才真正完美了。 d^6M9lGU  
现在在picker里面就可以这么添加了: MqUH',\3  
1!gbTeVlY  
template < typename Right > '`<w#z}AF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ! v0LBe4  
  { Wxe0IXq3Nn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e 3TI|e_  
} &8 x-o,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 J)C/u{o  
K96<M);:g  
(!N|Kl  
JO< wU  
?I@W:#>o  
十. bind ia 73?*mXT  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3%ZOKb"D*  
先来分析一下一段例子 *=c1d o%F  
mdg i5v  
VU d\QR-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} baK$L;Xo:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "FKOaQ%IH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 # N cK X  
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>N8F^}~O  
我们来写个简单的。 uR r o?m<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4_cqT/  
对于函数对象类的版本: 0_t`%l=  
J9[r|`gJ(  
template < typename Func > :[!j?)%>  
struct functor_trait abLnI =W`  
  { uU25iDn  
typedef typename Func::result_type result_type; e@OX_t_  
} ; f`=-US  
对于无参数函数的版本: ^]-6u:J!  
/~f'}]W  
template < typename Ret > NTI+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }~e%J(  
  { H+Sz=tg5  
typedef Ret result_type; 3;s\OW`  
} ; .h4 \Y A  
对于单参数函数的版本: qeZ? 7#Gf  
46&/gehr  
template < typename Ret, typename V1 > /d<P-!fK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~La>?:g <+  
  { EJNU761  
typedef Ret result_type; fsWTF<Y  
} ;  'CkIz"Wd  
对于双参数函数的版本: 'y3!fN =h  
Fun^B;GA:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vOpK Np  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7s{GbU\  
  { %Qdn  
typedef Ret result_type; kq,ucU%>p  
} ; 1^(ad;BC y  
等等。。。 ;x@~A^<el  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "~C,bk  
8q}q{8  
template < typename Func > exUu7& *:  
struct func_return xjj6WED  
  { ?oHpFlj  
template < typename T > eM?I$ePTN  
  struct result_1 <3C*Z"aQ>|  
  { -I,$_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wT8DSq  
} ; 'u |c  
`, Tz Q  
template < typename T1, typename T2 > VZmLS 4E  
  struct result_2 ByNn  
  { D\NKC@(M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l&Q`wR5e  
} ; h'&%>Q2  
} ; W+ko q*P  
oEKvl3Hz_  
=w 2**$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #Kex vP&*  
e [mm  
template < typename Func, typename aPicker > 'Xq| Kf (  
class binder_1 X=fYWj[H,  
  { )ea>%  
Func fn; 8i#2d1O  
aPicker pk; {:$>t~=D  
public : f5VLw`m}.8  
]*[ 2$  
template < typename T > XG{zlOD+  
  struct result_1 &H/'rd0M  
  { D (?DW}Rqs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iN8zo:&Z  
} ; lB vR+9Qw  
xH"/1g  
template < typename T1, typename T2 > ::{Q1F  
  struct result_2 /zVOK4BqN+  
  { B; h"lv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !/i{l  
} ; 9c,'k#k  
YvyNHW&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mQ 26K~  
=Qj{T  
template < typename T > .Una+Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lbl?k5  
  { a>I+]`g  
  return fn(pk(t)); _ y8Wn}19f  
} 'Nn zk  
template < typename T1, typename T2 > ""F5z,'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ep3N&Imp  
  { $OkBg0  
  return fn(pk(t1, t2)); 9oR@U W1  
} ^sEYOX\  
} ; PB`Y g  
jrr*!^4|  
Mhf5bN|wQ  
一目了然不是么? &n}f?  
最后实现bind FX`>J6l:X  
KD7dye  
Tg)| or/ %  
template < typename Func, typename aPicker > O6a<`]F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _w+:Dv~*a  
  { ?u=Fj_N_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j8{i#;s!"  
} rt~d6|6  
Tc &z:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (U_ujPD ?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 oiT[de\S  
j2.|ln"!  
十一. phoenix {Y=WW7:Qx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~{B7 k:  
K;Uvb(m{&  
for_each(v.begin(), v.end(), |5~#&v_  
( j9 4=hJVKi  
do_ ;jvBF4Lb>  
[ l2rd9 -T  
  cout << _1 <<   " , " #;q dY[v  
] lN?qp'%H`  
.while_( -- _1), lC("y' ::  
cout << var( " \n " ) wyj{zWRJp  
) BsqP?/  
); ,nLy4T&"  
q#ClnG*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ou!2 [oe@M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X0H!/SlS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {V$|3m>:*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xPk8$1meZM  
O%zU-_|*  
Cc' 37~6~P  
template < typename Cond, typename Actor > 8\ +T8(m  
class do_while G"U9E5O  
  { 7>Ouqxh21  
Cond cd; K'Tm_"[u  
Actor act; kmsb hYM)  
public : I{9QeR I  
template < typename T > >WQMqQ^t@  
  struct result_1 Mxsa-?R;v  
  { k,E{C{^M  
  typedef int result_type; EZy)A$|  
} ; \fyRsa)  
N~d?WD\^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ceh j;  
"9P>a=Y  
template < typename T > \y)rt )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { MSkHf=  
  { |\<`Ib4j  
  do THbh%)Zv+  
    { '()xHEGl3  
  act(t); J^nBdofP  
  } 8# >op6^  
  while (cd(t)); F2dHH^  
  return   0 ; $@Rxrx_@M  
} #ASz;$P  
} ; U;V7 u/{  
9T}pT{~V  
4(~L#}:r!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8'.Hyy@;  
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。 ?'#` nx(!  
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。 !M]uL&:  
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。 z(exA  
下面就是产生这个functor的类: nntuLuW  
pV +|o.<C  
+0%w ;'9z  
template < typename Actor > HU }7zK2  
class do_while_actor _ Yx]_Y9I  
  { YTX,cj#D^&  
Actor act; i]y<|W)Q3  
public : @ ZwvBH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G5RR]?@6V  
5C*Pd Wpl  
template < typename Cond > t#/YN.@r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MS>Ge0P("~  
} ; P[#e/qnXu|  
RtP2]O(F  
Xy&A~F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6BHXp# #z  
最后,是那个do_ Ovt.!8  
vNY{j7l/W  
9J*\T(W  
class do_while_invoker Gg3,:A_ w  
  { g^2OkV(  
public : .E1rqBG  
template < typename Actor > <#y[gTJ<'>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const swoQ'  
  { BB$>h}  
  return do_while_actor < Actor > (act); k>Vci{v  
} ZW8vza  
} do_; Y3cMC)  
"3"V3w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C12Fl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gA+qC7=p$  
最后来说说怎么处理break和continue C8:f_mJU  
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。 2K6qY)/_  
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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