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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -,M*j|   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h";0i:  
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, l3d^V&Sk  
7e{w)m:A  
)1PZ#  
Km5#$IiP;  
  class filler c$cb2V7,  
  { WUVRwJ 5  
public : QKj-"y[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [k"@n+%  
} ; 7^{M:kYC!  
?w{lC,  
P1<Y7 +n  
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: (J c} K  
W?a{3B   
9?VyF'r=  
^E)Kse.>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YbMeSU/sX  
`Qf$]Eoft  
K$S:V=y%r7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z9:erKT   
7pB5o2CD0  
j,q8n`@  
E0;KTcZi  
二. 战前分析 .hYrE5\-  
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。 6$1dd#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ZRDY `eK  
? o@5PL  
0]x gE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hXsd12  
  /* --------------------------------------------- */ BPp`r_m8w}  
vector < int *> vp( 10 ); /Iwnl   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gW{<:6}!*  
/* --------------------------------------------- */ pYtG%<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d(.e%[`  
/* --------------------------------------------- */ U@W3x@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v/n4Lp$W^  
  /* --------------------------------------------- */ KeU|E<|!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w2-:!,X  
/* --------------------------------------------- */ H4s^&--  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `[hc{ynO|  
W|IMnK-  
ff.(X!  
+T*=JHOD  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]*I:N  
1._1, _2是什么? wVSM\  
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。 dP>~ExYtm  
2._1 = 1是在做什么? rToZN!q\S  
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。 K>=KsG  
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。  yN9k-IPI  
Lu.D,oP  
dGxk ql  
三. 动工 @Q!Jzw#B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +_.k\CRms  
k[TVu5R  
_lWC)bv`  
3j'A.S  
template < typename T > m5!~PG:_  
class assignment I r8,=  
  { W'aZw9  
T value; b2}>{Li0  
public : q|An  
assignment( const T & v) : value(v) {} Bw;gl^:UG  
template < typename T2 > )e#KL$B)v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cT2&nZ  
} ; (mO{ W   
~d0:>8zQR  
D{-h2=V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l@;UwnI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bYPkqitqz  
j7(sYo@x7  
 HaJs)j  
[i[*xf-B  
  class holder ,2t|(V*"&  
  { 4LG[i}u.N  
public : #@ClhpLD  
template < typename T > V=$ pXpro%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /_WA F90R?  
  { t>hoXn^-  
  return assignment < T > (t); 'eyzH[l,(  
} 0P{^aSxTP  
} ; g=Gd|  
\a<7DTV  
[&_7w\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: 2C6o?*RjyY  
Q6Ay$*y=D  
  static holder _1; &a;{ed1B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {Ad4H[]|]  
nt 9LBea  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BiFU3FlTf  
而不用手动写一个函数对象。 *~h@KQm7  
1X8P v*,  
U yb-feG  
a&^HvXO(>(  
四. 问题分析 \d'>Ky;GD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [Rj_p&'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `w&A;fR! H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;;4>vF#*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]_"c_QG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d}RU-uiW  
(Q]Ww_r~  
五. 问题1:一致性 ABx< Ep6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Mb!b0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?|i C-7{8L  
Wg!<V6}  
struct holder u=6LPwiI  
  { 00 9[`Z  
  // vpg*J/1[  
  template < typename T > +YJpVxYmZ  
T &   operator ()( const T & r) const Ad}Nc"O  
  { Exb?eHO  
  return (T & )r; +6~y1s/B[  
} @u>:(9bp  
} ; +^6a$ N  
KgH_-REN  
这样的话assignment也必须相应改动: #Dz. 58A  
3(oB[9]s  
template < typename Left, typename Right > i5*BZv>e  
class assignment QmKEl|/{u  
  { .),Fdrg  
Left l; LJgGX,Kp  
Right r; (y^svXU}a  
public : qg06*$%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )MWbZAI  
template < typename T2 > Nx;Oz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @e#{Sm  
} ; <#ng"1J  
>2s31 {  
同时,holder的operator=也需要改动: F"^/R  
WHy r;m3)  
template < typename T > TFZxk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #rI4\K  
  { D[ v2#2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;%Zu[G`C  
} f q&(&(|  
01 <Ti"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K^Ho%_)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I_s*pT  
[9C{\t  
return l(rhs) = r; +zg3/C4 S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .[:y`PCF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8zO;=R A7%  
ts/Ha*h  
template < typename Tp > n`X}&(O  
class constant_t ._[uSBR'  
  { {O!B8a    
  const Tp t; B%I<6E[D  
public : xyrlR;Sk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Eh+m|A  
template < typename T > NtG^t}V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {U)q)  
  { O %1uBc  
  return t; O?f?{Jsx  
} Gm[XnUR7V  
} ; A~ @x8  
bo-lT-I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 > ofWHl[-  
下面就可以修改holder的operator=了 YJF|J2u  
LO;6g~(1  
template < typename T > ,R}9n@JI^Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^4C djMF-E  
  { S@ @#L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W+i&!'  
} 48)D%867.;  
629ogJo8  
同时也要修改assignment的operator() ;TL>{"z`x  
1b<[/g9  
template < typename T2 > hO2W!68  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 39bw,lRPV  
现在代码看起来就很一致了。 S|O#KE  
YRyaOrl$<  
六. 问题2:链式操作 bR<XQHl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v$Xoxp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 AEd9H +I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 u =lsH  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 EGzlRSgO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Prrz>  
;NF:98  
template < typename T > A"6&   
struct result_1 `(xzCRX  
  { @CS%=tE}U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )  D5JA`  
} ; s)#TT9BbV  
L\q-Z..  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xHe "c<  
S;tvt/\!Z  
template < typename T > <l< y R?  
struct   ref M%OUkcWCk  
  { -ZoAbp$  
typedef T & reference; jd.w7.8  
} ; |<JBoE]3B  
template < typename T > WO*dO9O  
struct   ref < T &>  Q!(qb  
  { hX:yn:P~  
typedef T & reference; |?v+8QL,;t  
} ; PnH5[4&k  
Nk<H=kw+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /}k?Tg/  
CUx-k|\  
template < typename T > h#Z~x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }?*$AVs2q  
  { t')%; N  
  return l(t) = r(t); tlgg~MViS  
} ,L; y>::1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {[bB$~7Eu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -HRa6  
g6@^n$Y  
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 $U'*}S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xu@+b~C\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l - ~PX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X.AE>fx*h  
最后的布局是: f.:0T&%G  
                Add SqVh\Nn  
              /   \ HMw}pp:  
            Divide   5 -kb;h F}.  
            /   \ ,7;euV5X  
          _1     3 0y%s\,PsT  
似乎一切都解决了?不。 EJ(z]M`f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ki(0s  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 W(EN01d\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Kc`#~-`,(  
GmZ2a-M  
template < typename Right > x5k6"S"1,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h5lngw  
Right & rt) const %Lom#:L'  
  { {m" I-VF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WyUa3$[gO  
} 9 xFX"_J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 54Vb[;`Kkb  
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。 e09QaY  
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。 vkLyGb7r<  
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。 0e j*0"Mq  
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。  >1q:-^  
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? mzcxq:uZ5  
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: 7e Hj"_;  
\F<C$cys\  
template < class Action > R.rE+gxO1  
class picker : public Action y 27MG  
  { Zig3WiD&  
public : <q=]n%nX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RA}Y$}^#'  
  // all the operator overloaded c1 1?Kq  
} ; &&Otj-n5  
"F?p Y@4  
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。 \o5/, C  
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: IW=%2n(<1  
wdRk+  
template < typename Right > j#9n.i %h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X + B=?|M  
  { zI_pP?4;.q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rc}#4pM8  
} Kk>va->R  
oSH]TL2@Cd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WB"90!  
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。 9)'wgI#  
rR(\fX!dg  
template < typename T >   struct picker_maker fAD {sg  
  { 6t4{aa!L|9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; , 1il&  
} ; Lp{/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,DCrhk  
  { L F!S`|FF  
typedef picker < T > result; !{XVaQ?x  
} ; (~^KXJ{->  
<#lNi.?.  
下面总的结构就有了: xfA@GYCfT  
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。 tA-p!#V<k1  
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。 4iJ4g%]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .WlZT-  
至此链式操作完美实现。 D`PA@t  
<^adt *m  
3MoVIf1  
七. 问题3 sl*&.F,v=  
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。 UL3u2g;d  
J!iK W  
template < typename T1, typename T2 > u7 {R; QKw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B`|H }KU  
  { !D 9V9p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }nWW`:t kx  
} 3EyVoS6D  
BSg 3  
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: % &i Wc_"  
-7m7.>/M  
template < typename T1, typename T2 > %kiPE<<x  
struct result_2 i",oPz7  
  { C 4\Q8uK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8LlWXeD9  
} ; II(P  
I(+%`{Wv  
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? 9S{0vc/2@  
这个差事就留给了holder自己。 g #[,4o;  
    :JzJ(q/  
\PK}4<x}  
template < int Order > n<MreKixE  
class holder; qZX\riR  
template <> Ai5D[ykX  
class holder < 1 > mA6Nmq%{ F  
  { CDWchY  
public : a`zw5  
template < typename T > E=l^&[dIl  
  struct result_1 NV9H"fI  
  { ]PZ\N~T  
  typedef T & result; @%[ VegT  
} ; H)i%\7F5  
template < typename T1, typename T2 > P6;Cohfh  
  struct result_2 RTeG\U  
  { o`\@Yq$.  
  typedef T1 & result; u'aWvN y+  
} ; ?4lDoP{  
template < typename T > :tBZu%N/N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J.n-4J#@  
  { oCuKmK8  
  return (T & )r; z229:L6"  
} }G 1hB#j  
template < typename T1, typename T2 > |1Pi`^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1fU~&?&-u  
  { x-@6U  
  return (T1 & )r1; A@JZK+WB}  
}  ~b LhI  
} ; 3Uni{Z]Q)  
C07U.nzh  
template <> %1e{"_$O9  
class holder < 2 > `i3fC&?C  
  { IP l]$j>N  
public : ah0  
template < typename T > q<w Q/m  
  struct result_1 T>pz?e^5&  
  { w1 tg7^(@  
  typedef T & result; =bB7$#al  
} ; i{6wns?KMj  
template < typename T1, typename T2 > ?$AWY\  
  struct result_2 doV+u(J~  
  { ob"yz}  
  typedef T2 & result; W1p5F\ wt  
} ; \x+"1  
template < typename T > ^_pJEX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HU+zzTgI  
  { QLe<).S1B2  
  return (T & )r; dX5|A_Ex  
} };@J)}  
template < typename T1, typename T2 > vP{;'R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?<-ins  
  { 7.tEi}O&_g  
  return (T2 & )r2; ;B@-RfP  
} "N*i!h  
} ; n 0CS =  
MyJG2C#R  
HrS  
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> >。 088"7 s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D!CuE7}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [u}2xsSx  
zV"oB9\9O  
return l(i, j) = r(i, j); A J"/T+g_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N"rZK/@}  
~7Jj\@68  
  return ( int & )i; hz~jyH.h_  
  return ( int & )j; 2rJeON  
最后执行i = j; rE&+fSBD  
可见,参数被正确的选择了。 rYwUD7ip  
H{nYZOf/  
"/}cV5=Z  
S2*ER  
W^AY:#eX~Q  
八. 中期总结 lc2RMu  
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: XT0:$0F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [.`%]Z(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #8[iqvE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @CU~3Md*  
%1jApCJ  
9 ?~Y  
-*r]9f6 x  
nfbqJ  
'{(/C?T  
九. 简化 KGoHn6jM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @Xb>GPVe#L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ie%_-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X0"f>.Lg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 --9Z  
  +-*/&|^等 x3++JG  
2. 返回引用。 \<R.F  
  =,各种复合赋值等 9M$N>[og  
3. 返回固定类型。 Ud8*yB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x6c#[:R&  
4. 原样返回。 `bF] O"  
  operator, WDdp(<  
5. 返回解引用的类型。 :&oUI&(o  
  operator*(单目) &G"r>,HU  
6. 返回地址。 \"u3 x.!  
  operator&(单目) T|&2!Sh  
7. 下表访问返回类型。 }_{QsPx9  
  operator[] 2!4.L&Ki  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >.-$?2  
  operator<<和operator>> hIr$^%  
k-LT'>CWl  
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。 &PAgab2$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _\tGmME37  
X0.-q%5  
template < typename Left > *KXg;777  
struct value_return Twj?SV  
  { l^IPN 'O@  
template < typename T > (BA2   
  struct result_1 9A4h?/  
  { >Lo!8Hen  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XT|!XC!|  
} ; kH43 T  
-*K!JC-  
template < typename T1, typename T2 > L#`9# Q  
  struct result_2 7(<49bb.V  
  { yO6 _G q{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N&0MA  
} ; (&6C,O~n^.  
} ; WR*|kh  
}bv0~}G4  
yMNLsR~rh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QS~;C&1Hl  
`FImi9%F  
下面我们来剥离functor中的operator() PSdH9ea  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G@) I  
:`Kr|3bQ  
return l(t) op r(t) id-VoHd K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O8+[ )+6^  
return op l(t) k:4?3zJI  
return op l(t1, t2) ~EU[?  
return l(t) op {I |k@  
return l(t1, t2) op <(JsB'TK  
return l(t)[r(t)] -?b@6U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vII8>x%*  
bH41#B  
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: J{mP5<8>b  
单目: return f(l(t), r(t)); vtFA#})~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (oxe\Qk  
双目: return f(l(t)); TKc&yAK  
return f(l(t1, t2)); &bJ98 Nxl  
下面就是f的实现,以operator/为例  =&fBmV  
 hh"0z]  
struct meta_divide Yf:utCvv  
  { oQDOwM,  
template < typename T1, typename T2 > $ Yz &x%Lb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  &1Fcwj  
  { 04;y%~,}U/  
  return t1 / t2; .;tO;j |6  
} F!>K8q  
} ; P:k(=CzZ@J  
i&,U);T  
这个工作可以让宏来做: x#0C+cU  
IQ{Xj3;?y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =X X_C nn  
template < typename T1, typename T2 > \ Y%:p(f<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n@L!{zY  
以后可以直接用 >`NY[Mn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^qbX9.\  
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 |->y'V  
(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。。。) g}^ /8rW  
sW2LNE  
;(0:6P8I  
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 ;D8Nya>%  
24N,Bo 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :=L[kzX  
class unary_op : public Rettype HHnabSn}{q  
  { n'*Ljp  
    Left l; 6 qKIz{;  
public : g&0GO:F`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )N=b<%WD   
['km'5uZ^  
template < typename T > Z `\7B e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , D1[}Lr=K  
      { 9_>4~!x`  
      return FuncType::execute(l(t)); [ !R%yD;  
    } !RcAJs'  
Ok`U*j  
    template < typename T1, typename T2 > Mz++SPG7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Mt:^H}Sy  
      { 8&C(0H]1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <Ab:yD`K!  
    } sId5pY!  
} ; ONjc},_  
ygf qP  
>Au<y,Tw  
同样还可以申明一个binary_op hE6tu'  
?^ErrlI_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z],"<[E  
class binary_op : public Rettype ; %Da {  
  { \~)573'  
    Left l; /3TorB~Y  
Right r; >(*jbL]p  
public : t!u*6 W|@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a ;S^<8  
Qx,G3m[}  
template < typename T > |wb7`6g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 I+5  
      { /* O,T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j d8 1E  
    } UKJY.W!w4  
)ED[cYGx  
    template < typename T1, typename T2 > 3 #wj-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |@g1|OWd|  
      { kxmS   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YQ)m?=+J  
    } ^`!Daqk  
} ; \S<5b&G  
72,iRH  
@ubz?5  
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  j%}Jl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0 \#Q;Z2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) * Z:PB%d5  
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。 J7_H.RPa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w?tKL0c  
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。。。 ;gMh]$|"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [dJ\|=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7asq]Y}<  
下面是修改过的unary_op 0c5_L6_z  
dvD<>{U,8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W*<]`U_.  
class unary_op EDo@J2A  
  { 2 QmUg  
Left l; x]ti3?w  
  MP,*W}@  
public : wF uh6!J  
(OqJet2{+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C' ._}\nX  
&XsLp&Do2  
template < typename T > QP B"E W  
  struct result_1 T,uIA]  
  { PBL^xlg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dNQSbp  
} ; .NT&>X~.V  
I{zE73  
template < typename T1, typename T2 > 'u[o`31.  
  struct result_2 r(i)9RI+(  
  { >p*HXr|o$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2 mZ/ 3u  
} ; N >!xedw=  
\=7=>x_  
template < typename T1, typename T2 > %20-^&zZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @'*#]YU8  
  { aELT"b,x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); winJ@IYW  
} M:M>@|)  
XyphQ}\u  
template < typename T > 6B/"M-YME  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {,FeNf46  
  { 0NtsFPO  
  return OpClass::execute(lt(t)); f#kevf9zc  
} &t/<yq}{  
Sqf.#}u<=  
} ; 0juIkN#  
`^-Be  
3Z:!o$  
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 :5M}Iz7  
好啦,现在才真正完美了。 |/^aL j^u  
现在在picker里面就可以这么添加了: bM^A9BxD  
Kw0V4UF  
template < typename Right > )75yv<L2S,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0t/y~TrBY  
  { HQ`nq~%&(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y"kS!!C>[  
} = )l:^+q  
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。 0D3+R1>_D  
yr9A0F0  
s<_LcQbt{  
pt%~,M _  
(vsk^3R[6  
十. bind kqigFcz!Y  
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。 E'S;4B5?  
先来分析一下一段例子 L +rySP  
+'j*WVE%5  
d<GG (  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uxMy 1oy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k\&IFSp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0rJ\e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 bC4* w O  
我们来写个简单的。 {9.~]dI|L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G'?f!fz;  
对于函数对象类的版本: e4YfT r  
ZYR,8y  
template < typename Func > o*wC{VP_  
struct functor_trait }Q r0T  
  { wy_;+ 'Y  
typedef typename Func::result_type result_type; yp2'KES>  
} ; ?Y6la.bc{  
对于无参数函数的版本: ,gL)~6!A  
-=Eq/s u%  
template < typename Ret > b8{h[YJL2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TaQ "G  
  { ),p]n  
typedef Ret result_type; FQ|LA[~  
} ; vgQhdtt  
对于单参数函数的版本: OU.9 #|qU  
+ersP@G  
template < typename Ret, typename V1 > !/Bw,y ri<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > COan) <Ku  
  { ~0[G/A$]  
typedef Ret result_type; 1_j<%1{sZ  
} ; g?A5'o&Yu  
对于双参数函数的版本: Qk~0a?#y5  
kf^-m/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k$0|^GL8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $E`i qRB  
  { PD}SPOA`U3  
typedef Ret result_type; HzG~I8o(d  
} ; !|Xl 8lV`  
等等。。。 ?`T6CRZhr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Bgk~R.l  
}W@#S_-e8  
template < typename Func > #zSi/r/=1  
struct func_return zy5s$f1IA  
  { x<{;1F,k3  
template < typename T > liCCc;&B;  
  struct result_1 @ yg| OA}  
  { e"o6C\c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %7C%`)T]  
} ; s;-78ejj7  
gf3u0' $  
template < typename T1, typename T2 > hk7(2j7B  
  struct result_2 2sd ) w  
  { >p]WCb'PH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wv7p,9Z[  
} ; '.%iPMM  
} ; +B`'P9Zk@  
<@U.   
~ C/Yv&58  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 As6)_8w  
r3[t<xlFf  
template < typename Func, typename aPicker > HIPcZ!p  
class binder_1 n!kk~65|  
  { <4l.s  
Func fn; )tN?: l  
aPicker pk; ;B|^2i1Wi  
public : uKR\Xo}  
Lo|NE[b:G  
template < typename T > P<cMP)+K  
  struct result_1 zJnL<Q  
  { ueWR/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  l5ZADK4  
} ; #sz]PZ\  
Wz6]*P`qv  
template < typename T1, typename T2 > "t (1tWO1o  
  struct result_2 5YTb7M  
  { !q~X*ZKse  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8X}^~e  
} ; ":UWowJO  
 D rF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iX8h2l  
1&X}1  
template < typename T > 38V $<w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _L&n&y1+%  
  { f p v= P  
  return fn(pk(t)); PtQQZ"ept  
} .DgoOo%?"  
template < typename T1, typename T2 > Nk lz_ ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wb(*7 &eP:  
  { 2x7(}+eD  
  return fn(pk(t1, t2)); tx^92R2/  
} V+qFT3?-  
} ; ;jRL3gAe)  
2x-'>i_|g  
Gkdm7SV  
一目了然不是么? fkdf~Vb  
最后实现bind Y5n z?a  
G"G{AS  
=]=B}L `  
template < typename Func, typename aPicker > j4E H2v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P_,v5Qx"-  
  { pY^pTWs(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J}x>~?W  
} 7[ZkM+z!  
;V|M3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7MKD_`g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n?y'c^  
m(2G*}  
十一. phoenix L_tjcfVo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AyE%0KmraK  
v57N^DR{  
for_each(v.begin(), v.end(), ^36M0h|R  
( l'|E,N>X  
do_ Bj;\mUsk  
[ J9g|#1G  
  cout << _1 <<   " , " /6Y0q9  
] p@#]mVJ>9  
.while_( -- _1), ]b}B~jD  
cout << var( " \n " ) W\HLal  
) zx ct(  
); l<u{6o  
*y)4D[ z-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [_j6cj]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (F/HU"C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gdOe)il\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \BLp-B1s  
7*+Km'=M  
Kp8fh-4_  
template < typename Cond, typename Actor > uK"^*NEC';  
class do_while 6hp{,8|D"m  
  { +H41]W6  
Cond cd; h8em\<;  
Actor act; OWqrD@  
public : cZ^wQ5=  
template < typename T > q5%2WM]6  
  struct result_1 ])eOa%  
  { ldK>HxM%Z  
  typedef int result_type; 5f8"j$Az  
} ; nlaG<L#  
R|-6o)$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {z=j_;<]  
P= e4lF.  
template < typename T > pG(Fz0b{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jms=YLIAA  
  { :]yg  
  do Bw6L;Vu  
    { Hc M~  
  act(t); kQy&I3  
  } JfbKf~g  
  while (cd(t)); |P>|D+I0  
  return   0 ; z* RSMfRW  
} c& 3#-DNI  
} ; o/WC@!wg K  
/oFc 03d  
J,RDTXqn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \<X2ns@Tf  
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。 6p#g0t  
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。 WK*S4c  
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。 h20Hg|   
下面就是产生这个functor的类: kymn)Ea  
ujx@@N  
#\LZ;&T'N  
template < typename Actor > l~rb]6E  
class do_while_actor <FQFv IKg  
  { _PV*lK=  
Actor act; U,'EF[t  
public : G,=F<TnI'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BB63x Ex  
 #I;D  
template < typename Cond > %&tb9_T)d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rjq a_hxrS  
} ; {\EOo-&A  
p0Gk j-  
ck$M(^)l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U;p e:  
最后,是那个do_ srK53vKMHW  
-TTs.O8P|<  
;SKcbws  
class do_while_invoker };r|}v !~_  
  { [zQ WyDu  
public : GD&htob(  
template < typename Actor > \_ 9rr6^ "  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x,\!DLq:p  
  { hg8Be6G <  
  return do_while_actor < Actor > (act); csDQva\  
} Xu6K%]i^  
} do_; bAiJn<  
yj zK.dM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r|fO7PD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kYlg4 .~M  
最后来说说怎么处理break和continue B.*"Xfr8  
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。 !y. $J<  
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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