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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UjibQl 3:m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r @C2zF7  
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, P^m+SAAB  
+./c=o/v  
XMhDx  
Y[%1?CREP  
  class filler HScj  
  { +|}R^x`z  
public : GMmz`O XN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g8^\|  
} ; W>C!V  
v*Tliw`-U  
hsV+?#I  
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: )aoB -Lu  
\zj _6Os  
s_]p6M  
$=dp)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V]b1cDx{  
&<I*;z6%t  
*r!f! eA:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 { 3``To$  
m87,N~DP  
k=w;jX&;`  
mk>L:+  
二. 战前分析 -H1mKZDPP  
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。 2p\CCzw  
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 ~wnTl[:  
6OYXcPW'  
#Mo`l/Cwp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n8(B%KF  
  /* --------------------------------------------- */ p7(Pymkd  
vector < int *> vp( 10 ); '\%c"?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V:F;Nq%+j  
/* --------------------------------------------- */  w0QN5?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e&[gde(  
/* --------------------------------------------- */ qW]gp7jK4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  >)ZX  
  /* --------------------------------------------- */ =`2nv0%2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CU =}]Y  
/* --------------------------------------------- */ +EJwWDJ!%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +|.}oL^}G  
!_GY\@}  
4)D#kP  
mhnjY K9  
看了之后,我们可以思考一些问题: PfX{n5yBW8  
1._1, _2是什么? hW*2Le!I  
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。 DO<eBq\O  
2._1 = 1是在做什么? VM{`CJ2  
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。 H+ra w/"  
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。 {Z[yY6Nu  
c>fLSf  
F-}-/N]o q  
三. 动工 :LRR\v0HM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TJ(PTB;  
_'&N01  
'!`%!Xg  
e;b,7Qw  
template < typename T > ~82[pY  
class assignment o?\)!_Z|  
  { Ore$yI}!m  
T value; UnNvlkjq9  
public : )#-27Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4GJ1P2  
template < typename T2 > 'B}pIx6k~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tB.;T0n  
} ; =jD[A>3I  
RAR0LKGX  
7t-j2 n`<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /nXp5g^6(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &{QB}r  
&SS"A*xg  
'$Jt}O  
${'gyD  
  class holder GF~^-5  
  { rUfW0  
public : GZT}aMMSJ  
template < typename T > khT&[!J{>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K#M h  
  { `;fh<kv  
  return assignment < T > (t); J*6I@_{/ U  
} ;ak3 @Uee  
} ; xVoWGz7  
O$x-&pW`g  
8 o8FL~&]  
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: m^ zx &  
{ frEVHw  
  static holder _1; WO*yJ`9]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I Vy,A7f  
Bc}<B:q%b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `7jm   
而不用手动写一个函数对象。 Fk D  
X:-X3mV9{  
:NU-C!eT  
s# w+^Mw$  
四. 问题分析 Qo  
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。 rh2pVDS  
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。 IWu^a w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i]GBu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !s,<h U#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c 5P52_@  
c?) pn9  
五. 问题1:一致性 6A M,1  
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?| l^xkXj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qGkrG38K  
~ C5iyXR  
struct holder L*tXy>&b.  
  { kN9S;o@)  
  // X@+:O-$  
  template < typename T > &n<jpMB  
T &   operator ()( const T & r) const |Ix6D  
  { x$CpUy{6  
  return (T & )r; oT 8  
} !boKrSw  
} ; qt]QO1pAd  
Af=%5%  
这样的话assignment也必须相应改动: cNC\w%  
.Q"3 [  
template < typename Left, typename Right > OdQ >h$ gZ  
class assignment o0-e,F>u  
  { XBhWj\`(T  
Left l; QOuy(GY  
Right r; bI[!y#_z4  
public : N-^\X3X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /iif@5lw{  
template < typename T2 > +Smv<^bW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |}Mkn4  
} ; sxL;o >{  
4\pA^%73  
同时,holder的operator=也需要改动: d1e'!y}R5  
&o"Hb=k<  
template < typename T > }=A6Jv(j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T.ub! ,Y  
  { :&yRvu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !Go(8`>  
} VK`_ Qc#B  
W3UK[_qK  
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。 `m<="No  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6AUzS4O  
I#eIm3Y?  
return l(rhs) = r; R,Zuy( g  
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。 `^AbFV 3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `H$s -PX  
|+6Z+-.Hg  
template < typename Tp > };oRx)  
class constant_t zQ{ Q>"-  
  { ("/*k  
  const Tp t; $ O}gl Q  
public : 1\YX|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ccz:NpK+  
template < typename T > qjR;c& qR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8e>;E  
  { 8g>jz 8  
  return t; 8YkP57Y%[Z  
} BCUw"R#  
} ; eE7 R d>  
5B'-&.Aj+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q 4 Ye  
下面就可以修改holder的operator=了 |<y[gj4`T/  
KH pxWq  
template < typename T > KXw \N!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const um ,/^2A  
  { N)poe2[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]`m|A1(  
} m.K"IXD  
]?``*{Zqy  
同时也要修改assignment的operator() ;k b^mJE  
h(/|`   
template < typename T2 > ] (MXP,R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7h&xfrSrD  
现在代码看起来就很一致了。 twgU ru  
dUO~dV1  
六. 问题2:链式操作 EzNmsbtZ(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hNx`=D9[7  
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。 d0-}Xl  
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。 }GkEv}~t  
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。 =1yUH9\,b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BOwkC;Q[  
~Ag !wj  
template < typename T > ,}{E+e5jh7  
struct result_1 ?'T>/<(  
  { $Fr2oSTT)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  )_j.0a  
} ; rcI(6P<*  
D<xPx  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: U7PA%  
)%^oR5W  
template < typename T > 4D58cR}  
struct   ref  ~-M7  
  { boN)C?"^h  
typedef T & reference; *[.\ S3K`  
} ; 6Ir ?@O1'!  
template < typename T > T$}<So|  
struct   ref < T &> 42m`7uQ  
  { 8 6L&u:o:  
typedef T & reference; h)y"?Jj  
} ; :hMuxHr  
/_}v|E0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mnil1*-c0  
W;KHLHp-  
template < typename T > &q":o 'q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d+&V^qLJ  
  { m k -" U7;  
  return l(t) = r(t); v0$6@K;M4G  
} 9MHb<~F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ny=CtU!z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (Mtc&+n{  
 =_ rn8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 V7lDuiAI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -q+Fj;El  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0A1l"$_|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kN}.[enI~  
最后的布局是: u8?ceM^r  
                Add R8],}6,;E}  
              /   \ zb;' }l;+  
            Divide   5 l>qCT  
            /   \ t#P)KcWOt  
          _1     3 HvTi^Fb\a  
似乎一切都解决了?不。 <M$hj6.tn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 QT|mN  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 CS"p[-0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &UzZE17R  
{g @ *jo&  
template < typename Right > @'}X&TN<a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -TD6s:'  
Right & rt) const D J<c  
  { Zb9@U: \  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }(hE{((o  
} MnX2sX|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z4f5@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 U3za}3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 RsV<*s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 t8P>s})[4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 55!9U:{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^ MddfBwk  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =} vG|  
8L|C&Ymj  
template < class Action > ,$}Q#q  
class picker : public Action G+%ZN  
  { M.IV{gj  
public : Lqch~@E&%#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} . }=;]=  
  // all the operator overloaded 3)3'-wu  
} ; %hTe%(e  
k~q[qKb8y:  
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。 +pF z&)?  
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: N7;E 2 X  
i5AhF\7F9  
template < typename Right > (=PnLP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >Y \4 v}-  
  { st+Kz uK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BryMq !  
} ZR#UoYjupb  
ntF(K/~Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GB !3Z  
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。 :JN3@NsK  
/NkZ;<uxJ  
template < typename T >   struct picker_maker bX6*/N  
  { K GI]W|T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b#y}VY)?  
} ; QWxQD'L'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N\Hd3Om  
  { 8bK}& *z<  
typedef picker < T > result; []Fy[G.)H  
} ; ~z'0~3  
t6"4+:c!>  
下面总的结构就有了: 8WyG49eic  
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。 S`l CynGH  
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。 9<YB &:<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -[7.VP   
至此链式操作完美实现。 p5 [uVRZ  
-!}1{   
.6'T;SoK>  
七. 问题3 5$#<z1M.&  
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。 ~j 4=PT  
]':C~-RV{  
template < typename T1, typename T2 > (%r:PcGMEV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u3<])}I'  
  { WkO .  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I3L1|!  
} x[?_F  
wXZ-%,R -D  
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: Zn^E   
P#0 _  
template < typename T1, typename T2 > FE5R ^W#u-  
struct result_2 y%GV9  
  { MUo?ajbqOd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~ACB #D%  
} ; >Y,7>ahyt  
*PI3L/*  
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? ^Uf`w7"iY  
这个差事就留给了holder自己。 O7K))w  
    vd ;wQ  
IR>K ka(B  
template < int Order > "E8!{  
class holder; LNg1q1 P3  
template <> K)14v;@  
class holder < 1 > !uZ+r%  
  { ]MHQ "E?  
public : &B.r&K&  
template < typename T > dn5v|[dJ  
  struct result_1 q{@Wn]!k  
  { q3[LnmH  
  typedef T & result; UkYQ<MNO  
} ; i3~!ofTb  
template < typename T1, typename T2 > F+6ZD5/  
  struct result_2 p!691LI  
  { O3_Mrn(R  
  typedef T1 & result; ! of7]s  
} ; jab]!eY  
template < typename T > X-duG*~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H{V-C_  
  { e,x@?L*  
  return (T & )r; 'l}3Iua6qk  
} vIREvj#U  
template < typename T1, typename T2 > m=K XMX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^w HMKC  
  { .SsIU\[)  
  return (T1 & )r1; f^]AyU;F:  
} a} /Vu"  
} ; jn7} jWA  
$ -y+97  
template <> 646ye Q1  
class holder < 2 > M&K@><6k,k  
  { ufJFS+?  
public : <hea%6  
template < typename T > CxRp$;rk  
  struct result_1 M{S7ia"s  
  { 0{ ,zE  
  typedef T & result; s%:fB(  
} ; y >OZ<!`  
template < typename T1, typename T2 > MPB6  
  struct result_2 zZxP= c  
  { }J*&()`  
  typedef T2 & result; *Z]| Z4Q/`  
} ; GWhZ Mj  
template < typename T > i-<=nD&?t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A`r9"([-A  
  { Ao\Vh\rQkq  
  return (T & )r; ^AM_A>HnG  
} :b>|U"ux  
template < typename T1, typename T2 > q5 A+%#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ELPJ}moWZ  
  { e%P;Jj476  
  return (T2 & )r2; {, |"Rpd  
} `~}7k)F(  
} ; X=hgLK^3<,  
U\[V !1O  
4A&e+kz&:R  
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> >。 {$t*Mb0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BuYDw*.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W(8g3  
{aL$vgYT1  
return l(i, j) = r(i, j); :}-u`K*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =oTYwU  
U&5zs r  
  return ( int & )i; W wE)XE  
  return ( int & )j; WU4i-@Bm8  
最后执行i = j; sHuz10  
可见,参数被正确的选择了。 V588Leb?  
qh'BrYu*  
JA}'d7yEa  
? 1{S_  
@Otc$hj  
八. 中期总结 KC u6:)6'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^ZlV1G;/W@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %(Ys-GeGr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ""+*Gn 7^8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pd1m/:  
Psa8OJan  
kziBHis!  
a(~Yr A%~  
u s0'7|{q  
>2:Sv1T  
九. 简化 c 2@@Rd~M  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ##_Za6/n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C]H <L#)ZU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v6VhXV6$|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i6CYD  
  +-*/&|^等 Ak1)  
2. 返回引用。 QT$1D[>  
  =,各种复合赋值等 c #!6  
3. 返回固定类型。 $ ddYH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I3Lsj}69  
4. 原样返回。 "k|`xn  
  operator, qtN29[x  
5. 返回解引用的类型。 UT~2}B9fc  
  operator*(单目) E, fp=.  
6. 返回地址。 nc~d*K\!  
  operator&(单目) }Yl=lc vw  
7. 下表访问返回类型。 DG\YZV4  
  operator[] `Cf en8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KUutC :  
  operator<<和operator>> +I n"OR%  
g)A0PvEu  
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。 f B96Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mv.I.EL  
V^z;^mdd  
template < typename Left > )T5h\ZO`;  
struct value_return  ;"^9L  
  { .^S78hr]n  
template < typename T > F\R}no5C  
  struct result_1 h3EDN:FQ  
  { 1$VI\}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E@6r{uZ#  
} ; $tHwJ!<$&  
&U*J{OP|  
template < typename T1, typename T2 > !O6Is'%B  
  struct result_2 ls\E%d  
  { 6a7iLQA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {l&2Kd*  
} ; %QgAilj,  
} ; 2P_^@g  
$F7gH  
~&lJT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wky STc  
%`'z^W  
下面我们来剥离functor中的operator() )xx/di  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K=?F3tX^  
&jZ|@K?  
return l(t) op r(t) >Mz|e(6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w00\1'-Kz  
return op l(t) F` 5/9?;|  
return op l(t1, t2) !#:$u=  
return l(t) op  RhNaYO  
return l(t1, t2) op + 4g%?5'  
return l(t)[r(t)] @n X2*j*u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d.j'0w"   
F]A~~P  
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: r&3o~!  
单目: return f(l(t), r(t)); -,A5^>}%,Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m'(;uR`  
双目: return f(l(t)); >X,Ag  
return f(l(t1, t2)); 6a?$=y  
下面就是f的实现,以operator/为例 `ab\i`g9  
Y0yO `W4  
struct meta_divide \seG2vw$  
  { Rfc&OV  
template < typename T1, typename T2 > %Fg8l{H3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,e FQ}&^A  
  { N%r L=zE  
  return t1 / t2; FgQ_a/*  
} fk7Cf"[w  
} ; NZC='3Uz  
N 3yB1_   
这个工作可以让宏来做: 1|WpKaMoq  
t-m9n*\j1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kad;Wa#h  
template < typename T1, typename T2 > \ -Bo~"q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hRa(<ZK  
以后可以直接用 #f3;}1(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KCh  
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 Mev-M2A  
(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。。。) zt[4_;2Y  
+:]Aqyc\  
EPe]-C`  
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 NVc! g  
PWk ?8dL-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]6B mCh  
class unary_op : public Rettype *Qg5Z   
  { ZE8/ m")  
    Left l; &[ u6oAR  
public : X`3vSCn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R=amKLD?  
4-+ozC{  
template < typename T > #A/]Vs$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t&9as}  
      { [%84L@:h  
      return FuncType::execute(l(t)); %g0z) J  
    } #x5N{8  
w38c  
    template < typename T1, typename T2 > NB3Syl8g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~1=.?Ho  
      { ?z@v3(b[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %O&m#)|  
    } sUbz)BS#.  
} ; :PD`PgQ  
xQ#Akd=  
2z.8rNwT  
同样还可以申明一个binary_op " _:iK]  
mS:j$$]u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,_Qe}qFU  
class binary_op : public Rettype XewXTd #x  
  { s("Cn/ZkS  
    Left l; f OM^V{)T  
Right r; 2E3?0DL",  
public : U1>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O2q=gYX>\  
9iGE`1N%E  
template < typename T > Ld\LKwo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @L[PW@:SZ  
      { /lr1hW~Dbk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :kb1}Wu  
    } 8<yV  
X;OsH  
    template < typename T1, typename T2 > ]g>m?\'n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <+T\F;   
      { *K+jsVDY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0q[p{_t`  
    } N)y^</Ya  
} ; ~m?74^ i  
b(#"w[|  
FDF3zzP0  
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 ]dCf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qe5tcv}u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) stg30><  
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。 >'} Y1_S5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [y|^P\D  
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。。。 3$?9uMl#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nDHHYp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {PODisl>\D  
下面是修改过的unary_op 0" U5oP[  
"UQr:/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gur8.A;Y  
class unary_op V[o7J r~  
  { UAsF0&]  
Left l; MAE7A"l a  
  {D_++^  
public : xSpMyXrQ  
7tpAZ<{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mx O W)$f  
3>-[B`dD(  
template < typename T > y|q@;*rGNa  
  struct result_1 jlu`lG*e&  
  { (NH8AS<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @-'/__cgt  
} ; ^M`>YOU2+  
xwTijSj  
template < typename T1, typename T2 > `z9)YH  
  struct result_2 N]1V1c$G*  
  { 1YOg1 n+k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $}qDV> qo  
} ; rNxrQ  
K\RWC4  
template < typename T1, typename T2 > J+ Jt4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AMbKN2h1f  
  { DMF?5GX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J[ e}  
} PD6MyW05%9  
T;i?w  
template < typename T > |-~b$nUe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0LetsDN7I  
  { y;Qy"-)qb  
  return OpClass::execute(lt(t)); D:=t*2-Iv  
} )l`1)Ea~  
't +"k8  
} ; r_b8,I6{]  
QCeMKjCmY  
H@K#|A=a  
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 'e}uvbK  
好啦,现在才真正完美了。 =yl4zQmg$  
现在在picker里面就可以这么添加了: Yo>`h2C4  
x&at^Fp  
template < typename Right > CQ@LmTW[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $Mdbt o~<  
  { LtC~)R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R<"2%oY  
} &Fw[YGJayz  
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。 `TUZZz  
'S =sj}X  
1TKEm9j]u  
$aB /+,  
<f%ujrX  
十. bind +"jl(5Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;avQ1T'{?g  
先来分析一下一段例子 3\;v5D:  
d)N^PJ/  
ZB-QABn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} eymi2-a<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ? m&IF<b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :.Y|I[\E%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 dVa!.q_3  
我们来写个简单的。 }$l8d/_$[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ve)ClH/DW  
对于函数对象类的版本: YPu9Q  
?N:B  
template < typename Func > rvW!7 -R  
struct functor_trait 2;8Xz 6T  
  { $30oc Tt{  
typedef typename Func::result_type result_type; J0=7'@(p  
} ; UcgG  
对于无参数函数的版本: rVY?6OMkd  
t{!/#eQC  
template < typename Ret > )IQ*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k^z0Lo|)'  
  { WP}ixcq#  
typedef Ret result_type; LIF|bE9kd  
} ; u^Vh .g]  
对于单参数函数的版本: jAXR`D  
cv2]*  
template < typename Ret, typename V1 > 2gt+l?O<PS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^EF'TO$  
  { yf!,4SUkU  
typedef Ret result_type; zJ;Rt9<7-  
} ; %;7.9%  
对于双参数函数的版本: z 5'ZN+  
X/l;s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o+NMA (  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mb&lCd ^-  
  { @dl8(ILk'  
typedef Ret result_type; -OrR $w|e  
} ; o]<jZ_|gB  
等等。。。 vYdR ht\(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PY?8 [A+  
3)3Hck  
template < typename Func > KF+mZB  
struct func_return ld.7`)  
  { joqWh!kv7U  
template < typename T > uMvb-8  
  struct result_1 g5i#YW  
  { []zua14F6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [>f]@>  
} ; 6gnbkpYi  
&f-hG3/M  
template < typename T1, typename T2 > ND5$bq Nu?  
  struct result_2 \@K~L4>  
  { gw^'{b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V>Fesm"aq  
} ; WWNu:,  
} ; k^%2_H  
/;Yy@oc  
`N}d}O8   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S/.^7R7{f  
oaK.kOo  
template < typename Func, typename aPicker > JE hm1T  
class binder_1 ?DPHo)w  
  { Z.'syGuV  
Func fn; sHdp  
aPicker pk; _\\ -md:  
public : dFW.}"^c  
CQgcC-)ns]  
template < typename T > *nRNg.i3D  
  struct result_1 T/l1qcf`wT  
  { Lg4YED9#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +6l]]*H  
} ; H=p`T+  
)#C mQXgG  
template < typename T1, typename T2 > RF?DtNuq  
  struct result_2 L&kr{7q  
  { CE ~@}`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _okWQvdH  
} ; RNWX.g)b  
jn JZ# =)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GS;%zdH~  
C5*xQlCq}  
template < typename T > U%>'"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +&5' uAe  
  { .Q* 'r& n  
  return fn(pk(t)); ^:KO_{3E  
} S_ b/DO  
template < typename T1, typename T2 > Xj@+{uvQB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6B" egYv  
  { 0 )}$^TV  
  return fn(pk(t1, t2)); X(*!2uS  
} y 9L14  
} ; QR0(,e$Dl  
g`0moXz  
nlGHT  
一目了然不是么? Fky?\ec  
最后实现bind D-&a n@  
]s_8A`vm  
lG:kAtx4  
template < typename Func, typename aPicker > !L$x:/R9M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?X9U TOx  
  { )C~9E 5E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q@S-f:!  
} $IX\O  
YcDe@Zuwn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @S^ASDuQU7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {ci.V*:"  
2g-` ]Vqb  
十一. phoenix ny*i+4Mb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O.QK"pKD\  
O_~7Glu  
for_each(v.begin(), v.end(), 5,)vJ,fs  
( (xpn`NA  
do_ *O~e T  
[ ]a'99^?\  
  cout << _1 <<   " , " zjl!9M!  
] h6:#!Rg  
.while_( -- _1), cU.9}-)  
cout << var( " \n " ) pUYM}&dX  
) (?0`d  
); bHE2,;o  
A8r^)QJP{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /F)H\*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :-T*gqj|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -NJ!g/ >mM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7[pBUDA  
neZ.`"LV  
u]*0;-tz  
template < typename Cond, typename Actor > % Zjdl  
class do_while <0P5 o|  
  { 8\.b4FNJ  
Cond cd; Vvp[P >  
Actor act; iUi>y.}"P  
public : |{>ER,<-  
template < typename T > &@FhR#pUQ  
  struct result_1 pCi#9=?N  
  { dT"hNHaf  
  typedef int result_type; p4!:]0c  
} ; p'_%aVm7  
+]Zva:$#`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (V:E2WR  
V!_71x\-Q  
template < typename T > KqY["5p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uVE.,)xz  
  { q*7<)VwI  
  do PNs~[  
    { =FP0\cQ.  
  act(t); 4GdX/6C.  
  } 58Xzup_"  
  while (cd(t)); e'%v1-&sP  
  return   0 ; "qz3u`[o  
} rwLAW"0Qz  
} ; B;>{0 s  
K<`osdp=&  
`F YjQ e"p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =@&cHY  
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。 s$ENFp7P  
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。 EOj"V'!  
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。 b?X.U}62_  
下面就是产生这个functor的类: l e4?jQQ@L  
+ZMls [  
@mP]*$00  
template < typename Actor > RGKYW>$0RR  
class do_while_actor )Z 9E=%  
  { 8Me:Yp_Xt  
Actor act; PXzsj.  
public : |1b _*G4|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yZr M.%V  
IYn]U4P.  
template < typename Cond > `]Fx.)C#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ygJr=_iA9  
} ; JxE53ev  
y$FW$Ka  
ajR%c2G;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IJYL s  
最后,是那个do_ !G^L/?z3  
a7zcIwk '{  
. o7m!  
class do_while_invoker `nM/l @  
  { o8/ ;;*  
public : 4;n6I)&.(  
template < typename Actor > ,YTIC8qKr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U$]|~41#  
  { 9{k97D/  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^k5ll=}  
} u0aJu  
} do_; C2LL|jp*  
!tfb*@{;'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wO ?+Nh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |(5W86C,ju  
最后来说说怎么处理break和continue kpL@P oQ/r  
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。 FuI73  
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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