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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M,P:<-J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5OC3:%g  
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, Wt! NLlN8  
4eS(dPI0  
)"^ )Nk  
}4xz,oN  
  class filler jiLt *>I  
  { )`m/vYKWL  
public : 6x! q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `V Rt{p  
} ; W; ?'  
/I q6'oo  
':T6m=yv  
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: K_BF=C.k  
9 N@N U:M+  
XO4rrAYvW  
0bR})}a+Yg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .^uYr^( |[  
mRY~)< !4&  
'FGf#l<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7vK}aOs0  
j;i7.B"[  
d##'0yg   
VW\~OH  
二. 战前分析 mybjcsV4  
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。 :8Jn?E (36  
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 KEvT."t  
/9 soUt  
*'ex>4^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z T#j.v  
  /* --------------------------------------------- */ Klk[ h  
vector < int *> vp( 10 ); 4krK CD>|G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ai(J%"D"  
/* --------------------------------------------- */ /s^O M`5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AP_2.V=Sn  
/* --------------------------------------------- */ 9WsGoZP n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EU-=\Y  
  /* --------------------------------------------- */ M\ {W&o1!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F;_L/8Ov1  
/* --------------------------------------------- */ 1t7S:IZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ` SO"F,  
mkOj&Q  
QBfsdu<@^  
MUU9IMFJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z'L}x6  
1._1, _2是什么? `l8^n0-  
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。 Wo+'j $k  
2._1 = 1是在做什么? ;.P9t`*  
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。 }J&[Uc  
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。 K\]ey;Bd  
<UcbBcW,  
AHre#$`97  
三. 动工 8P'zQ:#RV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z6I^HG{:  
7+vyN^XJ"5  
Q(Dp116  
4^mpQ.]lO  
template < typename T > K)C9)J<  
class assignment U^$o< 2  
  { 1]uHaI(  
T value; k6vY/)-S  
public : jI(}CT`g  
assignment( const T & v) : value(v) {} ovn)lIs  
template < typename T2 > ?lYi![.o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hDJ84$eVZ  
} ; |?Z;tAF!  
cR+9^DzA  
wv8WqYV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P]4C/UDS-~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |-c)OS3#D  
> ^b6\  
x;cjl6Acm  
U0/X!@F-  
  class holder 9_mys}+  
  { N| dwuBW  
public : ]_yk,}88d  
template < typename T > k%?fy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )o<rU[oD]C  
  { #lM :BO  
  return assignment < T > (t); )r#^{{6[v  
} gZ*8F|sg  
} ; 1} {bHj  
{VPF2JFB[  
A3C#w J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9:!<=rk  
9I:H=5c  
  static holder _1; _[8BAm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c:Tw.WA  
P%v7(bqL4+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0?]*-wvp  
而不用手动写一个函数对象。 TlD)E  
zice0({iJ  
(#WE9~Sru  
I |?zSFa  
四. 问题分析 h[SuuW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !biq7f%6#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QQ4  &,d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ON{&-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]:B|_| H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y5L%_ {n  
]urrAIK  
五. 问题1:一致性 ~G!>2 +L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1k2+eI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &y?L^Aq  
iEG`+h'  
struct holder 'OKDB7Ni  
  { @<5?q: 9.8  
  // ho#]i$b}f2  
  template < typename T > >z*2Og#1  
T &   operator ()( const T & r) const o7N3:)  
  { v7+f@Z:N*  
  return (T & )r; N'nI ^=  
} Re3vW re  
} ; w{J0K; L  
4@D 8{?$~Q  
这样的话assignment也必须相应改动: FpjpsD~ Qu  
\vVGfG?6  
template < typename Left, typename Right > d^"<Tz!  
class assignment /xmUu0H$R  
  { ~U+SK4SK:o  
Left l; wV- kB4^4  
Right r; lPL>8.j  
public : aZGX`;3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u?[dy n  
template < typename T2 > J>(I"K%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hX\z93an  
} ; yDBS : \  
9ZjSM,+  
同时,holder的operator=也需要改动: IKhpe5}  
[,s{/OM  
template < typename T > HE911 lc:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x35(i  
  { ]+O];*T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iX 0s4  
} &K@2kq,  
ek~bXy{O`  
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。 ngM>Tzirt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uc@f#(-  
~C6Qp`VF  
return l(rhs) = r; ^;0.P)yGA  
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。 ~GJJ{Bm_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y#HDJ=2  
o:u *E  
template < typename Tp > f5jxF"oGNo  
class constant_t Wu]D pe  
  { x{IxS?.j+  
  const Tp t; Sns`/4S?6Z  
public : ^ sxcBG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z-*/jFE  
template < typename T > `N%q^f~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Rckqr7q  
  { n gA&PU  
  return t; J1kG'cH05  
} 9$7tB  
} ; i9?$BZQ[R  
fI@4 v\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tPh``o  
下面就可以修改holder的operator=了 J8[N!qDCj  
W|_^Oe<  
template < typename T > c` ^I% i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1PLxc)LsG  
  { z>$AZ>t%J$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SB R=  
} $CXKeWS=Q.  
c}K>#{YeB  
同时也要修改assignment的operator() N0EJHS,>e  
8Qtd,  
template < typename T2 > kWs"v6B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [ix45xu7  
现在代码看起来就很一致了。 yZJR7+  
DuJbWtA  
六. 问题2:链式操作 vCE1R]^A.]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 __jFSa`at  
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。 5yO %|)  
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。 qE73M5L&  
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。 %,Fx qw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dQ+{Dv3A  
03aa>IO  
template < typename T > 6X{RcX]/  
struct result_1 C]{:>= K  
  { [hU5ooB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~$7fU  
} ; .0$$H"t  
:Z0m "  
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: 5N=QS1<$5  
Q)oO*CnM!-  
template < typename T > (vHB`@x  
struct   ref cY1d6P0  
  { G5~ Jp#uA  
typedef T & reference; qF!oP  
} ; lc%2fVG-e  
template < typename T > {MK.jw9/  
struct   ref < T &> 4?GW]'d  
  { ]AjDe]  
typedef T & reference; (dl7+  
} ; 6`$HBX%.K  
zX+NhTTB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ph(bgQg  
9\F:<Bf$#  
template < typename T > 3=( Gb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e)I-|Q4^%  
  { uH'n.d"WG  
  return l(t) = r(t); IyvJwrO  
} g~EJja;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NijvFT$V1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \%fl`+`  
0Q]@T@F.  
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 ^(5Up=.EA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :]&O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .6I*=qv)NA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]oy>kRnb {  
最后的布局是: X.)caF^j  
                Add Lyjt$i W%  
              /   \ @"[xX}xK;  
            Divide   5 5.st!Lp1  
            /   \ `Oxo@G*@}W  
          _1     3 M~ =Bln5  
似乎一切都解决了?不。 $GI2rzh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ROZOX$XM  
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。 )%e`SGmp  
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: zNe>fZ  
CF|c4oY82  
template < typename Right > *` }Rt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r q2]u  
Right & rt) const g]B! 29M  
  { 2, bo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R2uekpP  
} iwJeV J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e C\;n  
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。 [kfLT::mT  
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。 }Yd7<"kp  
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。 ~";GH20  
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。 7A!E~/nSC  
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? $]eU'!2)  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: obYXDj2  
:by EXe;3  
template < class Action > w}*2Hz&Q!  
class picker : public Action <5oG[1j  
  { fB~BVYi  
public : >z&|<H%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4`(b(DL]  
  // all the operator overloaded EJF*_<f9O  
} ;  \*5`@>_  
I$Z8]&m  
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。 ,{{e'S9cy  
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: \UKr|[P  
/%W&zd=%#  
template < typename Right > CxyL'k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \>}G|yL  
  { rnB-e?>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Y;ljQ  
} p[kEFE,%  
UZsn14xSA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d9'gH#f?  
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。 TF_~)f(`  
sn.Xvk%75  
template < typename T >   struct picker_maker a>1_|QB.  
  { gQXB=ywF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K x7'm1  
} ; <+0TN]?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Knd2s~S  
  { xW`,@a }  
typedef picker < T > result; 8KQD w:  
} ; y]dA<d?u  
7 (}gs?&w  
下面总的结构就有了: $kc*~V~   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >5,nB<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b:OQ/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vjfV??XSU  
至此链式操作完美实现。 Gag=GHG  
<{ Z$!]i1  
EfTuHg$pe  
七. 问题3 XeGtge/}T  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w 0V=49  
t-, =sV  
template < typename T1, typename T2 > I-=H;6w7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J Iw=Bs  
  { /hx|KC&:e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @j|B1:O  
} VR/*h%  
p3sR>ToJ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BQWe8D  
1:L _qL  
template < typename T1, typename T2 > 9DAk|K  
struct result_2 ]z^*1^u^ig  
  { G-vBJlt=t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q4'Vb  
} ; bZf18lvij:  
s]tBd !~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !|SVRaS  
这个差事就留给了holder自己。 Rn"Raq7Cn*  
    s>A!Egmo  
"`QI2{!l  
template < int Order > IWRo$Yu  
class holder; "r:i  
template <> &mG1V  
class holder < 1 > f{m,?[1C,  
  { %fv;C  
public : 9KqN .  
template < typename T > FCk4[qOp7  
  struct result_1 |H.i$8_A  
  { nUgZ]ag=G  
  typedef T & result; `7f><p/q  
} ; @|N'V"*MT  
template < typename T1, typename T2 > Z9TUaMhF  
  struct result_2 _ct18nh9  
  { `|{6U"n  
  typedef T1 & result; "kYzgi  
} ; -uE2h[X|  
template < typename T > @xO?SjH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PT`];C(he  
  { 7W{xK'|]  
  return (T & )r; u]D>O$_ s  
} V*$(Tt(  
template < typename T1, typename T2 > qIO<\Y l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?PMF]ah  
  { 1XwW4cZ>:  
  return (T1 & )r1; 5BztOYn,  
} 6:(R/9!P  
} ; efK3{   
G>3]A5  
template <> a\UhOPFF  
class holder < 2 > QG|KZ8uO  
  { R(i2TAaaU  
public : +PCsp'D d  
template < typename T > Vy+%sG q"  
  struct result_1 +c8cyx:^f  
  { R%(ww  
  typedef T & result; JTK0#+?  
} ; 9PU9BYBG  
template < typename T1, typename T2 > r35'U#VMk?  
  struct result_2 UL46%MFQ\  
  { 500qg({2]  
  typedef T2 & result; 7]i=eD8  
} ; 3?}W0dZ$d  
template < typename T > :X?bWxOJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?|&plf |  
  { !<ae~#]3 P  
  return (T & )r; M~6x&|2  
} kpe7\nd=>  
template < typename T1, typename T2 > P3due|4M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }G:5P3f  
  { LC!ZeW35  
  return (T2 & )r2; R)%1GG4  
} M"E ]r=1  
} ; c]pO'6]  
nDdF(|Qt  
2'R& K  
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> >。 V4('}Q!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :s Mc}k?9S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F(-1m A&-  
K3c(c%$<R  
return l(i, j) = r(i, j); 0 .& B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 33R_JM{  
CoZXbTq  
  return ( int & )i; 5]Wkk~a  
  return ( int & )j; Kg#5 @;  
最后执行i = j; v7"Hvp3w  
可见,参数被正确的选择了。 m &U $V  
[vIHYp  
JD\:bI  
m[@7!.0=  
`7;I*|  
八. 中期总结 a]-.@^:_i  
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: ]Z@+ |&@L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }F*u 9E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F-=W7 D:[c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G 4jaHpPi  
;'o:1{Y  
/r4QDwu  
s}~'o!}W  
Jy,Dcl  
B:YUb{CJ  
九. 简化 o'W[v0> L-  
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。 Cq7EdK;x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nDR)UR  
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:  c`'2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lgxG:zAC  
  +-*/&|^等 0FDfB;  
2. 返回引用。 Q%xvS,oI  
  =,各种复合赋值等 :Sh>  
3. 返回固定类型。  TP6iSF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uZyR{~-C  
4. 原样返回。 H8>u:  
  operator, u&iMY3=  
5. 返回解引用的类型。 /Z:\=0`  
  operator*(单目) uT5sLpA|6  
6. 返回地址。 Pkr0| bs*  
  operator&(单目) Y.O/~af  
7. 下表访问返回类型。 I2@pkVv3z  
  operator[] &Rgy/1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e ;4y5i  
  operator<<和operator>> oGzZ.K3 A  
9zj^\-FA_l  
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。 $K)9(DD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r?e)2l~C8j  
C|kZT<,]  
template < typename Left > ,0^:q)_  
struct value_return `+~@VZ3m  
  { R@=Bk(h  
template < typename T > WJG&`PP  
  struct result_1 rPV\ F  
  { ( }DCy23  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; */B-%*#I.  
} ; *@'\4OO  
p]d3F^*i  
template < typename T1, typename T2 > } k[gR I]  
  struct result_2 * \@u,[,  
  { Pv.z~~l Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u!([m; x|  
} ; )v!>U<eprD  
} ; MB,;HeP!  
';buS -|6  
Sm2 |I6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z3K~C_0Cnu  
;>o}/h  
下面我们来剥离functor中的operator() dP(*IOO.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X<4h"W6  
H26'8e  
return l(t) op r(t) \lVX~r4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {1^9*  
return op l(t) t:m2[U_}  
return op l(t1, t2) ;Ry )^5Q  
return l(t) op z5CZ!"&v  
return l(t1, t2) op MtAD&+3$  
return l(t)[r(t)] !BHIp7p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sF?N vp  
oWVlHAPj  
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: cGw*edgp6  
单目: return f(l(t), r(t)); Aj06"ep  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4'pg>;*.  
双目: return f(l(t)); ]XEkQ  
return f(l(t1, t2)); N 3)OH6w"  
下面就是f的实现,以operator/为例 * pN,@ZV$  
Ws[[Me, =  
struct meta_divide .S&S#}$/]  
  { 1MdVWFKXV  
template < typename T1, typename T2 > 1!RD kZw e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jP6;~[rl  
  { s1XW}Dw  
  return t1 / t2; W! FmC$Kc  
} tk5Bb`a  
} ; 24 S,w>j  
%J\1W"I?  
这个工作可以让宏来做: d;KrV=%30s  
{ U a19~'>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qci<cVgP  
template < typename T1, typename T2 > \ NfcQB;0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $smzP.V  
以后可以直接用 : 0Nd4hA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )J+vmY~&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0(VQwGC[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f<ABs4w  
%p?u ^rq  
kStWsc$;+T  
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 Y418k  
vB, X)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LV{a^!f`y  
class unary_op : public Rettype V|vU17Cgy  
  { t#mW`rGE_  
    Left l; /OaLkENgvf  
public : .L%_#A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a3]'%kKp  
"V:B-q  
template < typename T > JMN1+:7i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +0;n t  
      { Y'kD_T`f,  
      return FuncType::execute(l(t)); -nG3(n&wB  
    } $H^hK0?'  
<#ujm fD  
    template < typename T1, typename T2 > o Wg5-pMWZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dq+rEt  
      { ymybj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pU)wxv[~  
    } c]O3pcU  
} ; tsq]QTA*  
\}t(g}7T  
Y+ P\5G  
同样还可以申明一个binary_op  ' -[  
]t]s/;9]K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sj003jeko  
class binary_op : public Rettype ptGM'  
  { zLue j'  
    Left l; 4`)B@<  
Right r; 3.B|uN  
public : j&) +qTV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H-?SlVsf  
GWRKiTu9  
template < typename T > F?e_$\M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _QfA'32S  
      { #sy)-xM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R1/ )Yy  
    } erYpeq.  
hf>JW[>Xo  
    template < typename T1, typename T2 > QNzI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const draY /  
      { ^,'!j/w5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ( du<0J|PT  
    } OOs Y{8xM  
} ; &H;0N"Fn  
q( i|  
$/nU0W  
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 ~c,HE] B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 eiI}:5~ /g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cD Z]r@AQ  
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。 LHKawEZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yb56nd  
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。。。 qYZX, x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5`*S'W}\>  
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) I/rq@27o  
下面是修改过的unary_op {LVii}<  
*xA&t)z(i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BZ<Q.:)  
class unary_op _a"5[sG  
  { Vq2d+ ,fb  
Left l; <H`&Zqqk  
  _C DUUr  
public : F#eZfj~  
#GT/Q3{C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  Zm!T4pL  
uj,YCJ8UZs  
template < typename T > IQf:aX  
  struct result_1 v1<3y~'f  
  { .Ebg>j:\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $(K[W}  
} ; Eb{Zm<TP  
s"?Z jV)`  
template < typename T1, typename T2 > ^.aFns{wv  
  struct result_2 <XiHQ B!  
  { L,M=ogdb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BSYJ2   
} ; d}j%. JJK  
W2P(!q>r]  
template < typename T1, typename T2 > zs:O HEZw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vx62u29m  
  { .;)7)%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pSvRyb.K  
}  0eUK'   
S\b[Bq  
template < typename T > X*hY?'Rp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9`]Gosz  
  { pyYm<dn  
  return OpClass::execute(lt(t)); / E}L%OvE  
} s9+Rq*Qd  
w=H   
} ; jI %v[]V  
2kb<;Eh`G  
8 9o&KF]  
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 I ,8   
好啦,现在才真正完美了。 |fqYMhA U  
现在在picker里面就可以这么添加了: Cl#PYB{1Y  
`,a6su (?  
template < typename Right > ea[vzD]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $X<O\Kna  
  { s)C5u;3!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qM78s>\-h  
} |`vwykhezO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }#):ZPTs  
U|SF;T .  
z,dh?%H>X  
9MP_#M7  
Nc;cb  
十. bind AB(WK9o  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q_iPWmf p*  
先来分析一下一段例子 l@:Tw.+/9  
`R[cM; c2  
BwOIdz%]OY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "?9rJx$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h;" 9.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I<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。 )&/ecx"2Q  
我们来写个简单的。 xs#g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EZs"?A  
对于函数对象类的版本: K(jo[S  
0b=1Ce+0q  
template < typename Func > w{F{7X$^  
struct functor_trait 7m.#No>^  
  { `>ppDQaS)W  
typedef typename Func::result_type result_type; 4# +i\H`  
} ; phCItN;  
对于无参数函数的版本: )LC"rSNx%  
lo!^h]iE!  
template < typename Ret > M02 U,!di  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tzIcR #Z  
  { j xc^OsYj  
typedef Ret result_type; `:b*#@  
} ; W kP`qD3  
对于单参数函数的版本: t;HM  
LX'z7fh  
template < typename Ret, typename V1 > ohU}ST:9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W 6c]a/  
  { hs^K9Jt  
typedef Ret result_type; ) kMF~S|H  
} ; iW%~>`tT  
对于双参数函数的版本: gwGw  
c-VIpA1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;cEoc(<?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3xIelTf*  
  { Xb<>AzEM  
typedef Ret result_type; ;kD UQw  
} ; a^o'KN{  
等等。。。 P,J+'.@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WQ+ xS!ba  
MxgJ+  
template < typename Func > zm!M'|~@7  
struct func_return "5HSCl$r%  
  { =u-q#<h4 ;  
template < typename T > EVlj#~mV  
  struct result_1 6gs0Vm  
  { 9?iA~r|+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R53^3"q~  
} ; {E[t(Ig  
Y&<]:)  
template < typename T1, typename T2 > =PF2p'.o  
  struct result_2 ?$K.*])e  
  { OO2uE ;( 3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A.vf)hO  
} ; {'p < o$(S  
} ; xa'^:H $X  
_\8jnpT:  
|}?H$d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '}^qz#w   
.07"I7  
template < typename Func, typename aPicker > &]h`kvtBC  
class binder_1 8_VGB0~3i  
  { RFLfvD<  
Func fn; d_,Ql708f  
aPicker pk; _NB*+HVo  
public : hFo29oN  
Pr:\zI  
template < typename T > x6)qs-  
  struct result_1 kY?tUpM!TB  
  { K {kd:pr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OwT_W)$  
} ; ,k_"T.w  
J'ZC5Xr  
template < typename T1, typename T2 > &09&;KJ  
  struct result_2 wfv\xHG  
  { 5E]iv^q%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b}DC|?~M  
} ; 'A>?aUq]:  
Gy[anDE&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} et/:vLl13  
Ab]tLz|Z  
template < typename T > <S=( `D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .'&pw }F  
  { 8Ji`wnkXe  
  return fn(pk(t)); c~4Cpy^  
} X 0iy  
template < typename T1, typename T2 > =tbfBK+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I eJI-lo  
  { %Z4*;VwQ  
  return fn(pk(t1, t2)); L}CU"  
} ImG8v[Q E  
} ; <5D4h!  
5'NNwc\  
KJV8y"^=Q  
一目了然不是么? 2GORGS%  
最后实现bind xVw@pR;  
=}%#j0a4  
1I`F?MT  
template < typename Func, typename aPicker > aoZ| @x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @!=Ds'MJC  
  { #Lpw8b6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #2s}s<Sc;  
} /='0W3+o*L  
=3c?W&:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (D%vN&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% V5 TN  
<!g]q1  
十一. phoenix ,{!,%]bC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )2RRa^=&  
h$kz3r;b,"  
for_each(v.begin(), v.end(), Cyd/HTNh<  
( |YsR;=6wT  
do_ eM_;rMCr}  
[ >vp4R`  
  cout << _1 <<   " , " Dc@O Mr  
] {daX?N|V  
.while_( -- _1), ~9 .=t'  
cout << var( " \n " ) &n;*'M  
) ,\J 8(,%L  
); 2=- .@,6  
#<< el;n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WI4<2u;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !Pw*p*z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ns%gb!FBJX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mP&\?  
E+i*u   
g}v](Q  
template < typename Cond, typename Actor > F| eWHw?t  
class do_while La )M  
  { jcJ 4?  
Cond cd; &'$Bk5D@G  
Actor act; mFF4qbe  
public : >Xk42zvqn  
template < typename T > ~jL%l  
  struct result_1 ySr,HXz  
  { B^/MwD>%  
  typedef int result_type; %jzTQ+.%]^  
} ; a~7D4G  
_K9`o^g%PJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ).;{'8Q  
x|a&wC2,{  
template < typename T > EL`|>/[J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uP'L6p5  
  { ]UkH}Pt'3  
  do YSeH;<'  
    { UON=7}=$&  
  act(t); zuLW'a6F-  
  } :s_> y_=g  
  while (cd(t)); KAClV%jP  
  return   0 ; D{N8q^Cs9  
} Zu.hcDw1  
} ; d <}'eBT'  
T&_&l;syA  
D!~ Y"4<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p-}X=O$  
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。 :EV.nD7  
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。 eL SzGbKf  
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。 D`JBK?~  
下面就是产生这个functor的类: 6Cj7 =|L7  
@wcF#?J  
,GH`tK_  
template < typename Actor > /xk7Z q  
class do_while_actor i\6CE|  
  { 0$)Q@#  
Actor act; 49; 'K  
public : -'$ob~*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #-;c!<2  
a&_ h(  
template < typename Cond > i=EOk}R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Bu(51wU8  
} ; N]+6<  
13s/m&  
wmr?ANk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ln82pQD2Y~  
最后,是那个do_ XZIapT  
3s%?)z  
XR+ SjCA  
class do_while_invoker E@SFK=`  
  { [7@ g*!+d  
public : L0wT:x*  
template < typename Actor > Wzl/ @CPM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DC8#b`j  
  { *C*ZmC5  
  return do_while_actor < Actor > (act); MLWHO$C~T  
} 4EqThvI{  
} do_; #|b*l/t8  
AY/.vyS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !2|Lb'O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x0<;Rm [u=  
最后来说说怎么处理break和continue &42 ]#B"*  
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。 EwPrh  
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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