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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ob|v$C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &8hW~G>(m  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, eyG[1EEU  
]O&yy{yYK  
aa\?k\h'7X  
CjLiLB  
  class filler 6' 9zpe@`  
  { {N@tJ,Fh{  
public : D1cnf"y^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *.+N?%sAP)  
} ; 6tup^Rlo;$  
#x(3>}  
]9hhAT44  
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<%y+v  
(^^}Ke{J  
oC(.u?  
RHuc#b0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lt#3&@<v  
cd)}a_9  
{$v>3FG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }*vO&J@z  
_sF Ad`  
0#/Pc`z C  
H@`lM~T[  
二. 战前分析 ePTN^#|W  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]u"x=S93  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l,ra24  
d 2z!i^:  
r%%<   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (sEZNo5n  
  /* --------------------------------------------- */ 1|5TuljTd  
vector < int *> vp( 10 ); N0UZ%,h\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pY(S]i  
/* --------------------------------------------- */ 9HD5A$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v\Zq=,+  
/* --------------------------------------------- */ tdnd~WSR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {Ty?OZ  
  /* --------------------------------------------- */ \7 }{\hY-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'BNZUuUl  
/* --------------------------------------------- */ ShMP_?]P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6?= ^8  
t flUy\H>  
g715+5z[  
"mAMfV0  
看了之后,我们可以思考一些问题: VPOp#;"%  
1._1, _2是什么? VBe&of+  
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。 BXLw  
2._1 = 1是在做什么? kj'  
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。 iayxN5,  
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。 }K9Ji]tOK:  
7OLchf  
q ?m<9`  
三. 动工 z A@w[.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G/V0Yn""  
iI!g1  
n$ZxN"q <  
Xh`Oin}<  
template < typename T > :A`jRe.  
class assignment =}[m_rp&  
  { l7uEUMV  
T value; yeN(_t2.  
public : #,rP1#?  
assignment( const T & v) : value(v) {} K=!?gd!Vw  
template < typename T2 > u1/q8'RW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 420cbD3a  
} ; 4j~WrdI*  
wKAxUPzm  
s7:w>,v/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;Dc\[r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o^<W3Z  
 fG|+ !  
10$:^  
@wa<nY d  
  class holder qnf\K}   
  { 'jBtBFzP-  
public : Sigu p#.p  
template < typename T > .jRv8x b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |@*   
  { UymhBh  
  return assignment < T > (t); QjyJmW("Z  
} jN2Xoh9  
} ; ()yOK$"  
q4ej7T8  
@{x+ln1r  
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: e[t1V/ah  
EtA,ow  
  static holder _1; <`*v/D7\02  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U<U?&hB\@  
M,bcTa8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^%Fn|U\u  
而不用手动写一个函数对象。 7dXh,sD  
luV_  
FSS~E [(DL  
Y~I6ee,\  
四. 问题分析 =8x-+u5}rK  
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。 P%Wl`NA 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。 t}Kzh`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  h]?[}&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ((tWgSZ3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "gq _^&  
L&qY709  
五. 问题1:一致性 T2i\S9X  
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?| [`=:uUf3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2%t!3F:  
vmT6^G  
struct holder 2Jn?'76`  
  { a|@1RH>7H  
  // LrnE6 U9  
  template < typename T > D}EH9d  
T &   operator ()( const T & r) const \t]aBT,  
  { JL&ni]m  
  return (T & )r; 'pl){aL`@u  
} 4t0-L]v4.*  
} ; g<N3 L [  
&}vc^io  
这样的话assignment也必须相应改动: B~/ejC!  
&3'zG)  
template < typename Left, typename Right > vX"jL  
class assignment gj1l9>f>]a  
  { aKkY)  
Left l; YX 19QG%  
Right r; He)dm5#fg  
public : F` ]s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9Q*zf@w  
template < typename T2 > \}NZ] l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R,[+9U|4V  
} ; >)S'`e4Gu  
ekO*(vQ~  
同时,holder的operator=也需要改动: Ix'GP7-m_  
}J\KnaKo  
template < typename T > LQ=Fck~[r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i+B tz-  
  { -xc'P,`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q4&<RWbT^  
} ^W<uc :L7  
8rgNG7d  
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。 %dA7`7j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b. oA}XP  
Q OP8{~O  
return l(rhs) = r; Se&%Dr3Nv  
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。 AC/82$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )ia$pe s  
d#wK  
template < typename Tp > 8sxH)"S  
class constant_t ?u /i8  
  { { w:9w  
  const Tp t; _K|513I  
public : n{r _Xa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0P6< 4  
template < typename T > e+>&? x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E| =~rIKN  
  { U2VnACCUZs  
  return t; ^LJ?GJ$g  
} j 1#T]CDs  
} ; _gi?GQj  
L[9]Ez$2+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s7TV@Y)  
下面就可以修改holder的operator=了 JIyIQg'5i  
LuIs4&[EW  
template < typename T > \m;"KyP+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ 6{U*vs  
  { 80qe5WC.2u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kVb8$Sp  
} >VWH bo  
#3act )m  
同时也要修改assignment的operator() zMQ|j_ l9E  
Qr l>A*  
template < typename T2 > _w>9Z>PR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rC!~4xj-  
现在代码看起来就很一致了。 Q!dNJQpb  
"Hw%@  
六. 问题2:链式操作 1ssEJ; #s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r)SwV!b  
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。 /R44x\nhr  
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。 _K"X  
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。 Dx<CO1%z-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :X;AmLf`2u  
/IN/SZx  
template < typename T > ^04|tda  
struct result_1 RW. >;|m  
  { /K]<7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oZ(T`5  
} ; sw715"L  
?krgZ;Jj  
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: I*^3 Z  
Qv@Z#  
template < typename T > |%~sU,Y\(  
struct   ref .5x+FHu7  
  { g+98G8 R  
typedef T & reference; *"D8E^9  
} ; enGjom  
template < typename T > -dn\*n5  
struct   ref < T &> )gR !G]Y  
  { :h+gSvn:  
typedef T & reference; X6dv+&=?  
} ; e-#!3j!'  
7}<05 7Xn'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L)o7~M  
%CP:rAd`M.  
template < typename T > -a[] #v9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v*7lJNN.  
  { ?Q)z5i'g#  
  return l(t) = r(t); eY1$s mh t  
} HwH Wi  
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。 n8eR?'4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uI I:Y{G  
0#rv.rJ{  
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 !be6}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %?3\gFvBo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2I#4jy/g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f: h.O# d>  
最后的布局是: t zhkdG  
                Add TKsze]/q  
              /   \ Uaho.(_GP  
            Divide   5 ='0f#>0Q  
            /   \ 89@e &h*  
          _1     3 {g>k-.  
似乎一切都解决了?不。 })R8VJ&C/  
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。 YolO-5  
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。 -m:i~^ u  
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: d4#Q<!r  
l ^*GqP5  
template < typename Right > /IS j0"/$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?N,'1I  
Right & rt) const 38%xB<Y  
  { E Cx_ [|3{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); < ealt  
} K`nI$l7hg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j3bTa|UdT  
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。 [9WtoA,kx  
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。 _|S>, D'  
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。 _ G!lQ)1  
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。 [y73 xF   
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? onM ~*E  
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: Ne<"o]_M  
p0xd c3  
template < class Action > tj ,*-).4%  
class picker : public Action Eg"DiI)7  
  { aPq9^S*  
public : ai(<"|(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U/2g N H  
  // all the operator overloaded ]Ph~-O  
} ; x7X"'1U  
0(|BQ'4~H  
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。 .(,4a<I?%N  
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: R<gC,eV<=  
0}YR=  
template < typename Right > Rla4XN=mf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dUtxG ~9  
  { Y WSo:)LY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pCz;km  
} "msCiqF{z  
Tw{H+B"uVz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,#1ke  
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。 WYQJ +z5  
FX"%  
template < typename T >   struct picker_maker bh&,*Y6=  
  { @^y/V@lDm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *hAeA+:  
} ; G qI^$5?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2hV#3i  
  { {4 !%'~  
typedef picker < T > result; 22\Buk}?  
} ; Tv<iHHp  
AC=cz!3iB  
下面总的结构就有了: \^kyC1  
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。 ^lT$D8  
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。 aW7{T6.,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 . *>LD  
至此链式操作完美实现。 $jb0/  
N:!XtYA<  
mD:d,,~  
七. 问题3 :4h4vp<  
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。 R0;c'W)  
a}a_&rf~Z  
template < typename T1, typename T2 > p#O#M N*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zh'TR$+\hO  
  {   /I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =y8HOT}8  
} ^>uzMR!q5  
+15j^ Az  
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: h:(Jes2  
-gh',)R   
template < typename T1, typename T2 > l!\C"f1o,  
struct result_2 %*<k5#Yq  
  { <pGPuw|~I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g# :|Mjgh  
} ; {a9Z<P  
??{(.`}R~  
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? -8qLshQ  
这个差事就留给了holder自己。 9Ps:]Kp!vN  
    ]DdD FLM  
4x=rew>Ew  
template < int Order > Mk= tS+  
class holder; Hjli)*ev  
template <> M|FwYF^  
class holder < 1 > +&tY&dQQB  
  { *9%<}z  
public : E=w$r  
template < typename T > ?V#%^ 57p  
  struct result_1 bK; -Xcm  
  { 0G9@A8LU  
  typedef T & result; B4R!V!Z*  
} ; 'g#Ml`cm  
template < typename T1, typename T2 > fyx-VXu  
  struct result_2 TQ" [2cY  
  { iwCnW7:  
  typedef T1 & result; Es zwg  
} ; [9a0J):w{  
template < typename T > bOux8OHt*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oo3ZYA  
  { x2/|i? ZO  
  return (T & )r; jDcE_55o  
} ;=hl!CB  
template < typename T1, typename T2 > b]~X U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wCeSs=[  
  { 5?k_Q"~  
  return (T1 & )r1; ~*Ve>4  
} HGB96,o f9  
} ; 4XQv  
iBxCk^  
template <> B+ GPTQSTb  
class holder < 2 > OCo=h|qBp  
  { b=-<4Vu*\  
public : b ^ ly  
template < typename T > J @"wJEF  
  struct result_1 d7^:z%Eb|  
  { W+a>*#*  
  typedef T & result;  ~MyP4x/  
} ; /J3e[?78u  
template < typename T1, typename T2 > X.,SXNS+B  
  struct result_2 5bv(J  T  
  { XYWGX;.=  
  typedef T2 & result; V>@NkQ<|y  
} ; aCX](sN  
template < typename T > {{f%w$r(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LcE!e%3  
  { }@4m@_gR?  
  return (T & )r; }0?642 =-  
} +KDB^{  
template < typename T1, typename T2 > I5F oh|)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h(]O;a-  
  { d4[M{LSl  
  return (T2 & )r2; 0Apdhwk~  
} @pYAqX2  
} ; )#T(2A  
]&yO>\MgJB  
Mmbb}(<  
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> >。 '\l(.N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %#02Z%?%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :doP66["!  
0fXdE ;M3  
return l(i, j) = r(i, j); kE,~NG9P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qUx!-DMY  
m=PSC Ib  
  return ( int & )i; odny{ePAf  
  return ( int & )j; eek5Xm  
最后执行i = j; >6=yxCJ  
可见,参数被正确的选择了。 KKa"Ba$g  
Bca\grA  
9,82Uta  
Sq UoXNw  
'_g8fz 3  
八. 中期总结 W&}R7a@:<~  
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: MT$OjH'Q`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^] Lr_k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7}%3Aw6]S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^g~Asz5]  
&y mfA{s  
6fY(u7m|p  
hqFK2 lR  
g*b%  
%$Wt"~WE"O  
九. 简化 '-4);:(^  
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。 N3MMxm_u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O%tlj@?  
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: jWiB_8- 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $9+}$lpPd  
  +-*/&|^等 IcoK22/  
2. 返回引用。 {w(6Tc  
  =,各种复合赋值等 7cr+a4T33  
3. 返回固定类型。 T}$1<^NK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tKo ^A:M  
4. 原样返回。 un6grvxr  
  operator, {LbcG^k  
5. 返回解引用的类型。 I`t"Na2i  
  operator*(单目) `T{{wty  
6. 返回地址。 >VE,/?71@  
  operator&(单目) \Z ] <L  
7. 下表访问返回类型。 oS/<)>\Gv  
  operator[] VZ}^1e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T#|Qexz6 @  
  operator<<和operator>> 1G=1FGvP  
sn+i[  
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。 H-nk\ K<|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <)uUAh  
hc"+6xc  
template < typename Left > H"WkyvqXb  
struct value_return 82YTd(yB  
  { $s/N;E!t  
template < typename T > 9-Ikd>9  
  struct result_1 tt{,f1v0t  
  { .2C}8GGC'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fm`hFBKW  
} ; >E#| H6gx  
y)"aQJ>  
template < typename T1, typename T2 > *,%H1)Tj}  
  struct result_2 E O52 E|  
  { cnnlEw/&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c`#E#  
} ; ]V6<h Psi  
} ; Ib*l{cxN  
s!9.o_k  
14]!LgH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w[uK3Av  
YS{])+s  
下面我们来剥离functor中的operator() ]chcRc[!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fS>W-  
W7WHH \L/O  
return l(t) op r(t) oR[,?qu@f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ipQJn_:2  
return op l(t) wlAlIvIT  
return op l(t1, t2) j_L 'Ztu3  
return l(t) op ?NGM<nK;7  
return l(t1, t2) op hW~,Uqy  
return l(t)[r(t)] z~L4BY@z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M+gQN}BAr  
;'`T  
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: up=4B  
单目: return f(l(t), r(t)); d8C?m*3 J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !?D PI)  
双目: return f(l(t)); 4+:Q"  
return f(l(t1, t2)); );kO2 7dg  
下面就是f的实现,以operator/为例 2Y(P hw2%  
qy`@\)S/5  
struct meta_divide Ih;6(5z  
  { `ihlKFX  
template < typename T1, typename T2 > u&I?LZ-=,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TKx.`Cf m  
  { 7ib~04  
  return t1 / t2; _SY<(2s]B  
} mv/'H^"[_  
} ; `4'v)!?  
NN\% X3ri"  
这个工作可以让宏来做: lf4-Ci*X  
k_r12Bu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pD9*WKEf*  
template < typename T1, typename T2 > \ yc8iT`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (*;b\h  
以后可以直接用 we4e>)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [uT& sZxmg  
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 TbXp%O:[W  
(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。。。) )TP 1i  
-;a}'1HOE  
Ett%Y*D+J  
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 (x@|6Sb  
/1zi(z   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \L}Soe'  
class unary_op : public Rettype f>s3Q\+  
  { !e?=I  
    Left l; "A~\$  
public : awB1ryrOF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 89v9BWF  
DxdiXf[j  
template < typename T > j5Vyo>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :7K cD\fCj  
      { \zR@FOl`q  
      return FuncType::execute(l(t)); q{ItTvL  
    } S;kI\;  
&?"(al?  
    template < typename T1, typename T2 > Zgkk%3'^'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M/x49qO#  
      { v(W$\XH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3V?JX5X\  
    } iOkRBi  
} ; e%uPZ >'q  
3lcd:=  
Z `sM(?m  
同样还可以申明一个binary_op \hai  
8~YhT]R=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^q-]."W]t~  
class binary_op : public Rettype q(p]6Ha|  
  { fW~r%u .y  
    Left l; 4:.yE|@h[  
Right r; kO{A]LnAH  
public : X=USQj\A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \HF|&@}hU  
KhIg  
template < typename T > (2RZc].M~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vOy;=0$  
      { ^ #B`GV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?){V7<'?y  
    } 2a'b}<|[(  
5MfbO3  
    template < typename T1, typename T2 > 5,cq-`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y!&6"l$K]  
      { .aV#W@iyK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qF C0$:z&  
    } x ok8  
} ; Hphvsre<  
0"o%=i;  
w[}5qAI5*f  
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 Jte:U*2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KV0M^B|W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a'u:1C^\  
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。 C ?JcCD2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XZde}zUWn  
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。。。 piIj t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VRQ'sn@  
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) [0<N[KZ)  
下面是修改过的unary_op T}d% XMXq  
P&@ 2DI3m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i}"Eu< P  
class unary_op 1O3"W;SR<:  
  { _; /onM   
Left l; LI1OocY.]  
  }c|)i,bL  
public : 2XI%z4\)!  
UfIH!6Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D@A@5pvS  
g\^7Q  
template < typename T > "i0{E!,XL  
  struct result_1 ,j\1UAa  
  { =$xxkc.~G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @'>h P  
} ; ^h #0e:7<  
7%DA0.g  
template < typename T1, typename T2 > Q{-T;T  
  struct result_2 *gF8"0s  
  { O(q1R#n-}+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i E p{  
} ; uvC ![j^~  
9jW/"  
template < typename T1, typename T2 > M9so3L<N0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $fZVh%  
  { w6FtDl$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P(AcDG6K  
} |rW,:&;  
n1n->l*HGP  
template < typename T > s\&qvL1D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }\Kki  
  { <4UF/G)  
  return OpClass::execute(lt(t)); .rpKSf.  
} is`O,Met  
N~Zcrt_D  
} ; R8ZI}C1  
En-BT0o  
T7+_/ Qh  
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 t$+[(}@ +  
好啦,现在才真正完美了。 Z ,4G'[d  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q|T9 tc->  
tA;#yM;  
template < typename Right > /A$mP)}tz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yvN;|R  
  { gLp7<gx6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vu7F>{D  
} .$&_fUY  
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。 )/uu~9SFd  
v:.`~h/b  
U4PnQ K,  
-hv<8bC~4  
3jx5Lou)&  
十. bind fu 0]BdM  
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。 i_<Uk8  
先来分析一下一段例子 j\SvfZ0"  
\ct7~!qM  
;F3#AO4(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .]gY{_|x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 En&`m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |,ws3  
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。 yex4A)n9"'  
我们来写个简单的。 R8"qDj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H!6nIS9yxt  
对于函数对象类的版本: V'n4iM  
ZP*(ZU@j=Z  
template < typename Func > PO1|l-v<Yq  
struct functor_trait )o51QgPy  
  { -%I 0Q  
typedef typename Func::result_type result_type; Dx:2/"v  
} ; N5]}m:"pk  
对于无参数函数的版本: 'UW]~  
g+ZQ6Hz  
template < typename Ret > 4\Nt"#U)g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h4N%(?7  
  { Pgdv)i3  
typedef Ret result_type; BZUA/;Hz &  
} ; ~r%>x  
对于单参数函数的版本: $)(K7> P  
ItLP&S=  
template < typename Ret, typename V1 > LA\)B"{J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .LQvjK[N  
  { @ckOLtxE>  
typedef Ret result_type; @)hrj2Jw  
} ; RlW7l1h&  
对于双参数函数的版本: `y%1K|Y=  
fQ.{s Q$@h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |~V`Es +j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '5V#sq;Z  
  { m`3Mev  
typedef Ret result_type; g#Doed.30=  
} ; Z#Q)a;RA  
等等。。。 6<%W 8m\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e 9p+  
t93iU?Z  
template < typename Func > wfE%` 1  
struct func_return Z{#;my*X|  
  { B%~D`[~?  
template < typename T > \@%sX24D  
  struct result_1 ~-dL #;  
  { sPKyg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; moe5H  
} ; N3C 8%  
J3;dRW  
template < typename T1, typename T2 > w =MZi=p  
  struct result_2 R3`Rrj Z  
  { `%a+LU2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; utJz e  
} ; Gb?O-z%8*  
} ; $IdY(f:.:5  
wlY6h4c  
E\ 'X|/$a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ab5uZ0@  
_jhdqON6E  
template < typename Func, typename aPicker > JsA9Xdk`  
class binder_1 0lyCk }c  
  { W;^bc*a_  
Func fn; 74hQ?Atw:  
aPicker pk; $AI0&#NM  
public : bM%c*_$F7  
lMcSe8LBQa  
template < typename T > vW\|% @hW,  
  struct result_1 W@:a3RJ  
  { :zL.dJwa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ":o1g5?  
} ; fUJ\W"qya  
pPezy:  
template < typename T1, typename T2 > l}Fa-9_'  
  struct result_2 m4@f&6x  
  { #9Fe,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OP-%t\sj>  
} ; +.p$Yi`  
6BPZ2EQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |B0.*te6  
guD?~-Q  
template < typename T > _:tclBc8R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N%2UL&w#B  
  { Ya_4[vR<  
  return fn(pk(t)); /_,} o7@t~  
} c/c%-=  
template < typename T1, typename T2 > CCX!>k]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a%wK[yVp  
  { V r0-/T  
  return fn(pk(t1, t2)); X> *o\   
} F! |?S:X  
} ; kP6P/F|RcZ  
kZlRS^6  
>VAZ^kgi  
一目了然不是么? \sy;ca)[6g  
最后实现bind Z~Mq5#3F  
Q~'a1R  
z~g7O4#  
template < typename Func, typename aPicker > ,8F?v~C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >%"Q]p  
  { R.g'&_zx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kRk=8^."By  
} zn4Yo  
t?-7Z6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j=^b'dyL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n.m6n*sf7  
}/Wd9x  
十一. phoenix g>[|/z P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W biUz2)  
UeRx ^  
for_each(v.begin(), v.end(), TwZvz[u  
( qdn\8Pn  
do_ mX8A XWIa  
[ vWJhSpC[  
  cout << _1 <<   " , " 5T[9|zJs  
] 328(W  
.while_( -- _1), i*9l  
cout << var( " \n " ) `TkI yGr  
) x*#F|N4~',  
); 1%L* 9>e  
]`D(/l'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^}2 ie|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Qa,^;hZWS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !U"1ZsO)l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (u]ajT  
Bc4{$sc"O  
xNNoB/DR  
template < typename Cond, typename Actor > uTRa]D_q  
class do_while -5NP@  
  { B[ f{Ys  
Cond cd; B;8YX>r  
Actor act; tUmI#.v   
public : b8 J\Lm|J  
template < typename T > `>fN? He  
  struct result_1 JlsRP  
  { kWfNgu$xK  
  typedef int result_type; eiZv|?^0  
} ; auP:r  
i3.8m=>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [Cz.K?+#M  
dXh@E 7  
template < typename T > 1Tn!.E *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E<3hy  
  { 3zb;q@JV  
  do AW LKve_  
    { %r5&CUE5?  
  act(t); Y2Mti- \  
  } s)HbBt-  
  while (cd(t)); JF*JF Ob  
  return   0 ; F9e$2J)C  
} W%09.bF  
} ; ]lF'o&v]  
"F+ 9xf&r  
Jkt L|u:k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H ^Xw<Z=  
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。 ( $3j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 'uUp1+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v@k62@;  
下面就是产生这个functor的类: ~?vm97l  
)2oWoZ vi9  
|xH"Xvp:  
template < typename Actor > DR9M8E  
class do_while_actor M[_~7~4  
  { xIF z@9+k  
Actor act; RlX;c!K  
public : GI$t8{M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ',0~\V  
vjJ!d#8  
template < typename Cond > Cc]s94  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~}4o=O(  
} ; ^h^2='p  
+byw*Kk  
8'*z>1ZS5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BzA(yCu$:  
最后,是那个do_ bF' ~&<c  
/-$`GT?l  
d\, 4Wet;#  
class do_while_invoker UL[4sv6\9  
  { ~`hI|i<]  
public : R*TCoEKO  
template < typename Actor > 8N6a=[fv<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^lu)'z%6  
  { AnPm5i.  
  return do_while_actor < Actor > (act); -p ) l63  
} O6OP{sb  
} do_; 9Pd~  
% @Ks<"9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fB"3R-H?O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S#+G?I3w  
最后来说说怎么处理break和continue da!N0\.1T  
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。 ;k7` `  
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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