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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {-lpYD^k3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %E5b }E#  
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, $ x:N/mMu`  
`8S3Y  
q^:VF()d_z  
5rmU9L  
  class filler yVp,)T9  
  { yM`u]p1  
public : ?5jLN&A3 G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Se_]=>WI  
} ; '$c9S[  
`yP`5a/  
g60k R7;\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +TyN;e   
P@keg*5@  
h!ogH >S~  
b8_F2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |j-ng;  
Jt[,V*:#  
LRg]'?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yIcTc  
B]H8^  
[_nOo`  
@TQ/Z$y  
二. 战前分析 O5aXa_A_u  
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。 @gfW*PNjlP  
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 lKB9n}P  
,zdGY]$  
i!RfUod  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gx8!AmeX  
  /* --------------------------------------------- */ S2e3d  
vector < int *> vp( 10 ); .$H"j>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ``P9fd  
/* --------------------------------------------- */ ,l6,k<   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 71y{Dwya  
/* --------------------------------------------- */ +ZwoA_k{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A .Wf6o  
  /* --------------------------------------------- */ 2Kf/Id1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^;'8yE/  
/* --------------------------------------------- */ &y}7AV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tfN[-3)Z  
@ ?M\[qeF@  
Q#G xo  
'Y#'ozSQv  
看了之后,我们可以思考一些问题: m$_b\^we  
1._1, _2是什么? e`S\-t?Z  
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。 v2E<~/|  
2._1 = 1是在做什么? 5 ty2e`~K  
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。 I`_I^C3  
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。 lKw-C[  
. }/8 ]  
$L 8>Ha}  
三. 动工 rD~/]y)t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .wD $Bsm`t  
`!/[9Y#Hp  
L/[VpD  
$3 P De  
template < typename T > pa1<=w  
class assignment 5E-;4o;RI(  
  { M2|!,2  
T value; H7GI`3o  
public : ZX` \so,&,  
assignment( const T & v) : value(v) {} DH yv^  
template < typename T2 > 2t9UJu4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $Yt|XT+!&  
} ; @t~y9UfF  
7;o:r$08&}  
S )rr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 60vmjmXl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \1jThJn  
yAryw{(  
jel:oy|_  
Ig t*8px  
  class holder C[<}eD4bV  
  { {KNaJ/:>W  
public : Vf&U`K  
template < typename T > D9[19,2r`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1oej<67PdJ  
  { hqvhnqQk  
  return assignment < T > (t); V!+iq*Z|=  
} $C;i}q#  
} ; b^Z2Vf:k]  
?E"192 ,z@  
D[/fs`XES  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'EiCT l  
L@{'J  
  static holder _1; qC> tni%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vo@7G@7K(  
]JjS$VMauX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X|T|iB,vT  
而不用手动写一个函数对象。 J)>DsQ+Cj  
SjB"#E)  
hm1s~@oEm  
Jg;[k  
四. 问题分析 @01.Pd   
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。 iHGVR  
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。 bRxI7 '  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GIM/T4!)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {6v.(Zlh$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Eo6N'h>h  
VGc*aQYa  
五. 问题1:一致性 fA6IW(_bi  
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?| &T,|?0>~=J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K9#kdo1 2  
dn#I,xa`  
struct holder v:P]o9Oj8  
  { n?fy@R  
  // PaI\y! f  
  template < typename T > H54RA6$>  
T &   operator ()( const T & r) const x vs=T  
  { .jCGtR )%  
  return (T & )r; * @4@eQF  
} 9fEe={ B+  
} ; 'Gn>~m  
Y1-dpML  
这样的话assignment也必须相应改动: [7I bT:ph  
_u[tv,  
template < typename Left, typename Right > 1?Y>Xz  
class assignment <-v zS;  
  { m[}k]PB>  
Left l; Ic2?1<IZA  
Right r; r E+B}O  
public : S[zvR9AW&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $H@SXx  
template < typename T2 > CM_hN>%w[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4=^_VDlpd  
} ; ]o<]A[<  
Kz"3ba}KH  
同时,holder的operator=也需要改动: idYB.]Y(  
eTa_RO,x  
template < typename T > y(J~:"}7)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^/ "}_bR  
  { Ab@ G^SLX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eM<N?9s  
} D.a>i?W  
Q/S ^-&~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y"mFUW4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Keh=>K)T  
>5 -1?vi  
return l(rhs) = r; G4@r_VP\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k`:zQd^T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ..} P$  
l r&7 qu  
template < typename Tp > qPQIcJ  
class constant_t 'dKfXYY1`N  
  { +l7)7qKx  
  const Tp t; l(Rn=?  
public : u"HGT=Nl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b(0<,r8  
template < typename T > .$&^yp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -!PJHCLd  
  { j}^w :W76  
  return t; o]<Z3)  
} ~!$"J}d}<  
} ; PFJ$Ia|  
axnlI*!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aJ+V]WmA  
下面就可以修改holder的operator=了 pp@ Owpb  
V'i-pn2gyu  
template < typename T > '#+&?6p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =Wcvb?;*  
  { }p~2lOI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oPKLr31zt  
} [Z$H <m{c-  
B7 s{yb  
同时也要修改assignment的operator() WQ9e~D"  
Y*NzY*V\  
template < typename T2 > VE+H! ob A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e$~[\ w  
现在代码看起来就很一致了。 <8:h%%$?  
<F7a!$zQ  
六. 问题2:链式操作 ' h7Faj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uN`/&_$c  
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。 8qyEHUN2q  
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。 UMGiJO\yH  
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。 7zG r+Px  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]*=4>(F[  
gA2Wo+\^bq  
template < typename T > T`x|=}  
struct result_1 c2P}P* _  
  { JXc.?{LL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (GC]=  
} ; m{Q #f\<  
;xwcK-A  
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: $XF$ n#ua  
9nG^_.}|  
template < typename T > 2o SM|  
struct   ref XO <0;9|  
  { h5P_kZJ  
typedef T & reference; ;XN|dq  
} ; "8f4s|@ 3  
template < typename T > P6v ANL-B  
struct   ref < T &> QL7b<xDQC*  
  { 1&dtq,|N  
typedef T & reference; E=8'!  
} ; 1&MCS%UTL  
83vMj$P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RDdnOzx  
Ev7.!  
template < typename T > ,\M77V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y ^+x<  
  { U,#~9  
  return l(t) = r(t); ]X6<yzu&+l  
} p\&O;48=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D4L&6[W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Bv<gVt  
;iKLf~a a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p{w-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x%EGxs;>^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :r*hY$v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fl`U{03  
最后的布局是: 8US#SI'x  
                Add GLf!i1Z  
              /   \ r9ulTv}X  
            Divide   5 J p?XV<3Z  
            /   \ h.EI(Ev"GN  
          _1     3 E{\CE1*  
似乎一切都解决了?不。 $lxpwO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 gC1LQ!:;Oi  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k6b ct@7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X)3(.L  
JWb +  
template < typename Right > Z}S[fN8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;E.]:Ia~  
Right & rt) const "6jt$-?  
  { QY;(Ny/(y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t{>K).'  
} cfIC(d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =dGp&9K,fw  
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。 pCE GZV,d@  
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。 B7f<XBU6>  
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。 O)q4^AE$  
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。 6|eqQ+(A  
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? a`' >VCg  
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: ozRO:*51  
+YvF+E  
template < class Action > gy.UTAs N  
class picker : public Action  LSC[S:  
  { On*I.~  
public : ga +, P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]d1'5F][H  
  // all the operator overloaded 9 5,]86  
} ; V#ELn[k  
&Gt{9#  
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。 5&n:i,  
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: uRb48Qy2  
=> (g_\  
template < typename Right >  R0Vt_7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Eg)24C R 4  
  { DzpWU8j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H\>{<`sD;f  
} @AZNF+ \W$  
yI^Yh{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )gdeFA V  
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。 I/(U0`%  
:M"+  
template < typename T >   struct picker_maker F=qILwd  
  { u !BU^@P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rCw 4a?YS  
} ;  nYx /q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @\g}I`_M  
  { x {NBhq(4  
typedef picker < T > result; G J%^hr`P  
} ; 0Q{lyu  
B=cA$620  
下面总的结构就有了: Ic0Sb7c  
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。 in1rDN%Vi  
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。 D)-LZbPa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HgY@M  
至此链式操作完美实现。 "&={E{pQ  
liS'  
8!2)=8|f  
七. 问题3 !P{ /;Q  
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。 |Y!^E % *  
cNd&C'/N  
template < typename T1, typename T2 > `Q*`\-8J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JQKXbsXS  
  { *ak0(yLn)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -9dZT  
} (u 7Lh>6%  
6y^ zC?  
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: L/u|90) L  
+ay C 0  
template < typename T1, typename T2 > Ir JSU_  
struct result_2 >>{):r Z  
  {  R[m-jUL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?^~ZsOd8B  
} ; PlB3"{}0Q  
.s<0}<Aq>  
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? -- %XkO  
这个差事就留给了holder自己。 XCI  
    Nw. )O  
] 0R*F30]  
template < int Order > $[X][[  
class holder; I7U/={[J  
template <> 3 P0z$jh"H  
class holder < 1 > E3'I;  
  { Pn9".  
public : WHC/'kvF  
template < typename T > r-T1^u  
  struct result_1 `<tRfl}qs  
  { kqeEm {I  
  typedef T & result; c^w^'<  
} ; M]o]D;N~l  
template < typename T1, typename T2 > vl/!w2  
  struct result_2 Cj>HMB}  
  { Zz} o  t  
  typedef T1 & result; PY.HZ/#d  
} ; Kl.*Q  
template < typename T > G `|7NL   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t`6]eRR  
  { $ #!oejLD  
  return (T & )r; ;}Jv4Z  
} {gzQ/|}#z-  
template < typename T1, typename T2 > nT|WJ%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q b^{`  
  { bVcJ/+Yx|  
  return (T1 & )r1; W7!Rf7TK  
} - egTZW-  
} ; uYebRCdR  
boiP_*|MY  
template <> 4(htdn6\  
class holder < 2 > zYM2`(Z 5B  
  { qq!ZYWy2  
public :  wp~}1]g  
template < typename T > 4Y?fbb<  
  struct result_1 &~eCDlX /  
  { [lIX&!T"  
  typedef T & result; )y] Dmm  
} ; <7y/)b@  
template < typename T1, typename T2 > |4DN2P  
  struct result_2 pS8\B  
  { ;\th.!'rn  
  typedef T2 & result; w#1BHx  
} ; 4 6v C/  
template < typename T > ">7xSWR*4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LHtO|Utn(  
  { ddL3wQ  
  return (T & )r; ;X+0,K3c  
} >C,0}lj  
template < typename T1, typename T2 > rZ,qHM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PZ/ tkw  
  { ~xG/yPl  
  return (T2 & )r2; V(cU/Aia^  
} l8E))oz1T  
} ; t5 >ma:^j  
q2#Ebw %]  
%rB,Gl:)g  
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> >。 1a9' *[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [`tOhL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RV@B[:  
f/L8usBXq  
return l(i, j) = r(i, j); 1o5kP,)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0VvY(j:hp  
~d&&\EZ  
  return ( int & )i; &DGqY5=  
  return ( int & )j; G!`%.tH  
最后执行i = j; zji9\  
可见,参数被正确的选择了。 eLT3b6'"?  
~V(>L=\V;  
6\l F  
t _ CMsp  
#>_t[9;  
八. 中期总结 .;31G0<w2  
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: u"5/QB{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J4]"@0?6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C2LG@iCIE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iOm&(2/  
3T(ft^~  
!_Y%+Rkp0  
;nh_L(  
],AtR1k  
At>e4t2@  
九. 简化 }vZfp5Y  
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。 Kez0Bka  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fV9+FOZn  
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: )2"WC\%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &2:WezDF  
  +-*/&|^等 !rgXB(  
2. 返回引用。 zx)}XOYf  
  =,各种复合赋值等 <O) if^  
3. 返回固定类型。 L]=mQo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @<P;F  
4. 原样返回。 =WN8> <K!  
  operator, j*2/[Eq  
5. 返回解引用的类型。 oTk\r$4eb  
  operator*(单目) f`vWCb  
6. 返回地址。 vy [7I8f{  
  operator&(单目) Af]BR_-  
7. 下表访问返回类型。  l  
  operator[] FM3.z)>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0<A*I{,4L  
  operator<<和operator>> gT[]"ZT7  
6jMc|he  
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。 gRs @T<k2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %>nAPO+e  
F6{ O  
template < typename Left > _0[s]  
struct value_return /W>?p@j+K  
  { aIT0t0.  
template < typename T > q8_E_s-U,  
  struct result_1 p8]XNe  
  { W;Dik%^tg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NWwKp?  
} ; u<"-S63+  
.4 NcaMj  
template < typename T1, typename T2 > PtPx(R3  
  struct result_2 z xgDaT  
  { &B8x0 yi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EP4?+"Z  
} ; g:^Hex?Yfd  
} ; &iuMB0rbu  
R8.@5g_  
c~M'O26bW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r"L:Mu  
1"A"AMZf  
下面我们来剥离functor中的operator() T*k{^=6"!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s Wj:m)  
DbI)tDi5D  
return l(t) op r(t) "@+Z1k-8U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CC6]AM(i  
return op l(t) 3kr. 'O  
return op l(t1, t2) UM1h[#?&V)  
return l(t) op 0kp{`3ce  
return l(t1, t2) op " u]X/ {L  
return l(t)[r(t)] 3DjX0Dx/l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4d`f?8vS  
ktY  
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: /xg1i1Et  
单目: return f(l(t), r(t)); *Ta {  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u<\Sf"fs  
双目: return f(l(t)); 2zsDb'r  
return f(l(t1, t2)); ?YFSK  
下面就是f的实现,以operator/为例 o|KmKC n>  
Fyz1LOH[X  
struct meta_divide d^Cv9%X  
  { &x.5TDB>%  
template < typename T1, typename T2 > o -x=/b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MA=gCG/JD  
  { Ta8lc %0w3  
  return t1 / t2; % Q93n {?  
} ,=u!hg  
} ; yBqKldl  
>U:.5Tch'V  
这个工作可以让宏来做: bT:;^eG"  
[ { F;4> g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V[* <^%  
template < typename T1, typename T2 > \ ~c,+)69"T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZB$,\|^6  
以后可以直接用 UWgPQ%}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y4Jaw2b  
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 sVS),9\}  
(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。。。) a{I(Qh!}  
`cmzmQC  
s|Vbc@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 Y0Rk:Njc  
St3/mDtH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !J }Q%i  
class unary_op : public Rettype {us#(4O  
  { 9Kc;]2m  
    Left l; (Ixmg=C6y  
public : s9b+uUt%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e>HdJ"S`  
t; #D,gx  
template < typename T > ?D@WXE0a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cS|W&IH1  
      { %&$s0=+  
      return FuncType::execute(l(t)); eeUEqM$7EX  
    } :N=S nyz  
I!p[:.t7  
    template < typename T1, typename T2 > U7xQ 5lph  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - [vH4~  
      { F`f8q\Fc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rV/! VJ6x  
    } %\ !3tN  
} ; 4:s!mHcz  
IDt7KJ@hc  
@ ojV8  
同样还可以申明一个binary_op &~N@M!`Dn  
kSqMI'89  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `Yo!sgPO\  
class binary_op : public Rettype hRktvO)K  
  { D14i]  
    Left l; oe1$;K>.7  
Right r; ^' b[#DG>F  
public : V%w]HIhq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !X{>?.@~  
4q`e<!MP)q  
template < typename T > ,6T3:qkkvF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ET=-r  
      { L%[b6<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :8Ql (I  
    } I#:4H2H6  
-*0U&]T  
    template < typename T1, typename T2 > idP2G|Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5l /EZ\q  
      { w;DRC5V>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Lb[`H,}A  
    } ~i9'9PHX@  
} ; `^CIOCK%  
N ._&\fHY  
b~EA&dc  
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 {edjvPlk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kiR+ Dsl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aL0,=g%  
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。 af;~<o a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i{nFk',xX  
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。。。 Xp_G9I,+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %D<>F&h  
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) {wVJv1*l  
下面是修改过的unary_op b#{[Pk,w9  
]@mV9:n{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #BwkbOgr  
class unary_op eQ eucmQd{  
  { 4X:S#z  
Left l; KIHr%  
  ^@AIXBe  
public : ]c$)0O\O  
;{K/W.R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A@#D_[~  
nG !6[^D  
template < typename T > 0%GQXiy  
  struct result_1 u+,  
  { . KzU7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |$.`4h?  
} ; tFYo d#  
Kv>P+I'|r  
template < typename T1, typename T2 > IO]%AL(.;  
  struct result_2 +OX:T) 4h6  
  { z!:%Hbh=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L{AfrgN  
} ; _';oT*#  
,e5#wz  
template < typename T1, typename T2 > ! p|d[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <gbm 1iEe  
  { YgW 50)q^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9w( Wtw'  
} 3YOYlb %j  
s^ R i g[  
template < typename T > +*ZF52hy|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6-h(305A  
  { };s8xGW:k3  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7xy[;  
} 1;N5@0%p  
E [b6k&A  
} ; l5esx#([*R  
zY&/^^y  
qA5PIEvdq  
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 Ij9ezNZT=  
好啦,现在才真正完美了。 %[H|3  
现在在picker里面就可以这么添加了: [BzwQ 4  
{ x/~gp  
template < typename Right > ;7w4BJcq']  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cfA)Ui  
  { !f!HVna  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o!>h Q#h  
} ^ woCwW8n  
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。 tunjV1 ,]  
Z@{e\sZ)  
d\A!5/LG  
),]XN#jp(u  
g|rbkK%SoE  
十. bind kKEs >a  
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。 s2ixiv=  
先来分析一下一段例子 :o+&>z  
19.oW49Sw  
;ro%Wjg`}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :FqHMN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R8![ $mkU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q/<?v!h{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b'$fr6"O1  
我们来写个简单的。 p`2w\P3;)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uKE?VNC]  
对于函数对象类的版本: EX9os  
|v31weD8  
template < typename Func > t1MK5B5jH  
struct functor_trait N#zh$0!8bJ  
  { TZYz`l+v  
typedef typename Func::result_type result_type; <b$.{&K  
} ; }6!*H!  
对于无参数函数的版本: $K}Y  
Qy_! +q  
template < typename Ret > S<bsrS*$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;j^C35  
  { 8ZPjzN>c6  
typedef Ret result_type; mKN#dmw6  
} ; JuTIP6 /G  
对于单参数函数的版本: 4%9 +="  
1DT}_0{0Q  
template < typename Ret, typename V1 > 7r,h[9~e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > deVbNg8gs  
  { 99tKs  
typedef Ret result_type; $ =GnoS  
} ; ~rICPR  
对于双参数函数的版本: rI.CCPY~s  
>y{oC5S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L92vb zP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fA{t\  
  { .tH[A[/1 a  
typedef Ret result_type; . \:{6_  
} ; B(B77SOb  
等等。。。 .qGfLvx%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gOL-b9W  
FvVR \a  
template < typename Func > N~t4qlC/  
struct func_return w_h}c$;GK  
  { CPt62j8  
template < typename T > 1b4/  
  struct result_1 #9FY;~  
  { NUp,In_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j8#xNA  
} ; ])3(@.  
lPO +dm  
template < typename T1, typename T2 > uEX+j  
  struct result_2 ?&rt)/DV,  
  { 4<(U/58a*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `_Fxb@"R  
} ; z3l(4WP  
} ; u/>+cT6}  
NGq@x%T  
0P7sMCYu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -jdhdh  
.Mb<.R3  
template < typename Func, typename aPicker > 3tu:Vc.:M  
class binder_1 V~! lY\  
  { Tw0GG8(c  
Func fn; U1;<NUg  
aPicker pk; 3Eu;_u_  
public : $l+DkR+  
rS&"UH?c7  
template < typename T > `m7w%J.>n  
  struct result_1 ~H~iKl}|7  
  { [,86||^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dDxb}d x8  
} ; L-z9n@=8\  
Gw1Rp  
template < typename T1, typename T2 > N&jHU+{OU  
  struct result_2 w+W! dM  
  { Cyu= c1D;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fv+t%,++:  
} ; 5[5|_H+0  
0LD$"0v/C3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L=#nnj-  
Uuq*;L  
template < typename T > x?rn< =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2.PZtl  
  { OLs<]0H  
  return fn(pk(t)); K);)$8K  
} 3GVS-?  
template < typename T1, typename T2 > A\:u5(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |zCT~#  
  { 4157!w'\y  
  return fn(pk(t1, t2)); U *K6FWqiB  
} VAnP3:  
} ; -~=?g9fGm6  
"%E<%g  
KbTd`AIL  
一目了然不是么? unD.t  
最后实现bind |D1:~z  
a4E{7c  
-Wm'@4bH  
template < typename Func, typename aPicker > oGvk,mh"(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tQWjNP~  
  { 8_:j.(n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  Jk>!I\  
} )&vuT q'7'  
e<+$E%"7hS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Rx,5?*b$  
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。 g)L<xN8  
[M/0Qx[,  
十一. phoenix ;m#_Rj6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?mn&b G  
57( 5+Zme  
for_each(v.begin(), v.end(), tTE]j-uT  
( =Vat2'>+  
do_ [!ilcHE)  
[ E/@  
  cout << _1 <<   " , " ?DgeKA"A  
] V:<Z   
.while_( -- _1), >QSlH]M  
cout << var( " \n " ) 9!?Ywc>0#  
) 7xh91EU:4  
); U%r|hn3  
!%Bhg?  
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: <i~=-Z(  
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 !D|c2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6]NaP_\0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rd1EA|T  
3-v&ktD&N'  
L}=t"y  
template < typename Cond, typename Actor > 6`WI S4  
class do_while Mi)h<lY  
  { 8DGPA  
Cond cd; Z>PS>6  
Actor act; 4QBPN@~t  
public : 6Wk9"?+1  
template < typename T > noZ!j>f{@l  
  struct result_1 w JF(&P  
  { XIBm8IkF  
  typedef int result_type; g#lMT%  
} ; kca#ssN  
~B\O{5W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %;,4qB  
7* R %zJ  
template < typename T > fLg :+Ue<B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Iax \rQ  
  { >XPR)&t  
  do ? J/NYV  
    { ok1-`c P  
  act(t); !:c_i,N  
  } GJIZu&C  
  while (cd(t)); F/u i(4  
  return   0 ; . L9n  
} ]]9 VI0   
} ; W4q |55  
QB"+B]rV  
Ij2T h]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a"m-&mN  
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。 ]jSRO30H3<  
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。 j~Mx^ivwj  
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。 *:?XbtIK u  
下面就是产生这个functor的类: $6]1T>  
_0o65?F  
[L=M=;{4  
template < typename Actor > @k9n0Qe|F  
class do_while_actor 1vinO!  
  { GG %*d]  
Actor act; ^G14Z5.  
public : ($Q|9>5,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [&pMU)   
1EWskmp  
template < typename Cond > K"cV7U rE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cb }OjM F  
} ; j [4l'8Ek  
Uc9hv?  
E&dxM{`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rN'8,CV  
最后,是那个do_ 8&SW Q  
Q})&c.L  
QYps5zcn  
class do_while_invoker tuJ{IF  
  { kTA4!654  
public : %wco)2  
template < typename Actor > ?Xj@Sx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @$1jp4c   
  { rP IAu[],g  
  return do_while_actor < Actor > (act); Kf#iF*  
} {Ga=; 0  
} do_; Mtc  -  
hcoZ5!LvT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?Kg_bvoR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SN]Na<P  
最后来说说怎么处理break和continue LtGjHB\+  
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。 O-!Q~;3][  
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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