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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p)ZlQ.d#Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^F?H)[0  
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, jn\\,n"6  
JXj`  
VhSKtD1  
xSb/9 8;  
  class filler ~s^&*KaA  
  {  1 ,PFz  
public : mC~W/KReA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c%~'[W04\  
} ; {yyg=AMz  
svpWABO  
! # tRl  
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: ECkfFE`  
q\#3G  
@7lZ{jV$  
54F([w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8zj09T[  
B_5q}Bp<  
Wr)% C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >mF`XbS  
Wc3!aLNx  
|[34<tIN  
C,PCU<q  
二. 战前分析 j{_MDE7N  
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。 M/V >25`  
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 +G/~v`Bv  
e^'?:j  
M`?/QU~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LR)is  
  /* --------------------------------------------- */ ip5s'S~  
vector < int *> vp( 10 ); 6\o.wq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 66L*6O4  
/* --------------------------------------------- */ SgXXitg9+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r.ajw&J2  
/* --------------------------------------------- */ p'w[5'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [F/xU  
  /* --------------------------------------------- */ xC;$/u%'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n; rOH[P  
/* --------------------------------------------- */ F$ h/k^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kg]( kP  
95 ]%j\  
X<9DE!/)  
Jy|Mfl%d  
看了之后,我们可以思考一些问题: .j&jf^a5  
1._1, _2是什么? 2:DpnLU5  
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。 g"Ii'JZ?  
2._1 = 1是在做什么? wFqz.HoB  
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。 =D[h0U  
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。 b1*6)  
oub4/0tN,~  
jilO%  "  
三. 动工 Y6N+,FAk+J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3F.O0Vz  
[2\`Wh:%P  
V GvOwd)E  
|x5 w;=  
template < typename T > ]`4 QJ ;#  
class assignment Osy5|Ts  
  { *<0g/AL  
T value; |d`?wm-  
public : 2!6Kzq  
assignment( const T & v) : value(v) {} y mE`V  
template < typename T2 > VR:b1XWX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } shn-Es*  
} ; +?@qu x!  
v<c Hx/  
dJ&s/Z/>E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >y8Z{ALQ5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `GDYL7pM(  
PRah?|*0s  
?=4t~\g?  
;q^YDZ'  
  class holder kXjpCtCu  
  { sIy$}_  
public : AMm O+E?  
template < typename T > v Cmh3TQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mE7Jv)@  
  { x)U;  
  return assignment < T > (t); (CV=0{]  
} ~Igo 8ykl  
} ; RI*%\~6t?  
rFK *  
AN1bfF:C  
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: z`2d(KE?  
``z="oD  
  static holder _1; 0,3 ':Df  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $?GO|.59  
7> ]C2!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HZ}'W<N  
而不用手动写一个函数对象。 (Z5#;rgem  
X'F$K!o*,:  
 Uh8ieb  
uJ y@  
四. 问题分析 $Yxy(7d7w  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 52 A=c1kb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [}Iq-sz;0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bbM !<&F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mT9\%5d3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 68>zO %  
?d0Dfqh_  
五. 问题1:一致性 ;Dgp !*v=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lyeoSd1AN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {p\KB!Y-  
24Tw1'mW  
struct holder 18HHEW{  
  { u'b_zlW@  
  // ;(,Fe/wvC  
  template < typename T > a RwBxf  
T &   operator ()( const T & r) const 'ng/A4  
  { vJ' 93 h  
  return (T & )r; LYF vzw>M  
} -XyuA:pxx  
} ; \* #4  
.KSGma6]  
这样的话assignment也必须相应改动: ?!66yn  
`qgJE_GC  
template < typename Left, typename Right > Og npzN  
class assignment  zVa+5\Q  
  { {XCrjO|  
Left l; ?yb{DZ46  
Right r; 5`DH\VD.j  
public : zK92:+^C   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BkeP?X  
template < typename T2 > m>!#}EJ|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } el%Qxak`"  
} ; sJlKN  
HXQ rtJ  
同时,holder的operator=也需要改动: lTP02|eK  
u5_fM*Ka  
template < typename T > 5b'S~Qj#r$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qsRh ihPX  
  { &$Lm95  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iT"Itz-^#  
} *)1z-rH`  
IA4(^-9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *2MTx   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w1b <>A?87  
n58jB:XR(  
return l(rhs) = r; SAJ=)h~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Jx<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -tdG} Gu  
wp*1HnWj8Y  
template < typename Tp > tK H!xit  
class constant_t -*2X YTe  
  { BxU1Q&  
  const Tp t; (I.`bR  
public : >>D i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -EaZ<d[|0  
template < typename T > Hv\*F51p=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y c kbc6F  
  { <k6xScy$}  
  return t; WU\bJ}  
} Se`N5hQ  
} ; ($W 5fbu  
gEsR-A!m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /f<(K-o]  
下面就可以修改holder的operator=了 i#=X#_ +El  
zY+Et.lg]^  
template < typename T > 3(&F.&C$$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EYG E#C; d  
  { M(uB ;Te  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9a%@j ]  
} nW_  
v!xrUyN~m  
同时也要修改assignment的operator() |Ze}bM=N  
&:*+p-!2<  
template < typename T2 > %#a%Luq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hrnql  
现在代码看起来就很一致了。 _'U?!  
E;H(jVZ  
六. 问题2:链式操作 dCTpO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |/;5|  z  
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。 fZ fiiE~7J  
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。 M3 u8NRd5|  
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。 %U7f9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4/WCs$  
x?'%  
template < typename T > ;hJ*u  
struct result_1 8-ssiiJ}gh  
  { Uc0'XPo3I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ="R6YL  
} ; ie5ijkxZ(  
yZ$;O0f&&  
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: ?/MXcI(  
-%l, Zd9  
template < typename T > Y j\yO(o/  
struct   ref qL.Y_,[[  
  { U(4_X[qD  
typedef T & reference; E(_I3mftm  
} ; nk 9 K\I  
template < typename T > zEfD{I  
struct   ref < T &> m0\}Cc  
  { F@bCm+z-  
typedef T & reference; K<JP9t6Qd  
} ; b'5pQ2Mq  
{VG[m@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #%"TU,[+  
5q`)jd!*)  
template < typename T > *+4iBpyiB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N-YZ0/c  
  { l:yAgm`  
  return l(t) = r(t); /,Id_TTCO  
} 'a?.X _t  
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。 $ow`)?sh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F)kLlsp  
<9tG_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 vXQmEIm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <# r.}T.l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7h/Q;P5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0]W]#X4A  
最后的布局是: g 'a?  
                Add kQlcT"R  
              /   \ =w$"wzc  
            Divide   5 %E7.$Gj%  
            /   \ z2V8NUn  
          _1     3 rOr1H!  
似乎一切都解决了?不。 = S8>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6_K#,_oZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 aEdJri  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >/kG5]zxY  
%]$p ^m  
template < typename Right > @SG"t,5s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +u:O AsR  
Right & rt) const "gajBY  
  { 8A u<\~p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ND1%s &  
} g4SYG)'R+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yf)|ws?!  
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。 k:)u7A+  
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。 LEnP"o9ZW  
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。 7h&`BS  
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。 *Q120R  
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?  ,bp pM  
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: <O)X89dFM  
fA0=Y,pzv  
template < class Action > JgKZ;GM:W  
class picker : public Action NV(4wlh)y  
  { eEGcio}_I9  
public : J K]tcP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IBNQmVRrI  
  // all the operator overloaded TIWLp  
} ; %<#3_}"T|  
k+r9h'd   
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。 cPaWJ+c  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lrX0c$)  
't?7.#,6O  
template < typename Right > ~G:2iSi(#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v[DbhIXU  
  { *[~o~e/YCb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qq7X ",s  
} \ jXN*A  
|-Esc|J(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LI;EfyL  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~ 9~\f  
xP6?es`  
template < typename T >   struct picker_maker JrWBcp:Y  
  { jo3}]KC !  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pH l2!{z  
} ; I&fh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > po2[uJ  
  { /j69NEl  
typedef picker < T > result; l(w vQO  
} ; 4zfRD`;  
aGk%I  
下面总的结构就有了: U;Ll.BFP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 grxl{uIC8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P:, x?T?J^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e=jT]i*cU  
至此链式操作完美实现。 eQax ZMU  
LSu^#B  
>"<k8wn  
七. 问题3 46P6Bwobh  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 69j~?w)^  
&<|-> *v  
template < typename T1, typename T2 > FJ(B]n[>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oYh<k  
  { [+MX$y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Xz .Y-5)  
} "3i80R\w`F  
_X2EBpZp  
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: fxoi<!|iGY  
Ag4Ga?&8ec  
template < typename T1, typename T2 > -6~y$c&c  
struct result_2 1.95 ^8  
  { jy(+ 0F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Cq*}b4^;  
} ; 7}cDGdr  
D@\;@( |  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? H9san5{  
这个差事就留给了holder自己。 |!?WQ[  
    s\C8t0C  
it\DZGsg  
template < int Order > D_n}p8blT  
class holder; ZAX0n!db3  
template <> w0j/\XN 2s  
class holder < 1 > yB4H3Q )  
  { *fH_lG%  
public : pba8=Z  
template < typename T > ,s><kHJ  
  struct result_1 Vl 19Md  
  { 95^i/6Gl!P  
  typedef T & result; Gkv~e?Kc~^  
} ; VwOG?5W/  
template < typename T1, typename T2 > puS&S *  
  struct result_2 m UWkb  
  { =0PRAc  
  typedef T1 & result; w&|R5Q  
} ; bKuj po6  
template < typename T > I!@s6tG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "\/^/vn?  
  { _))I.c=v  
  return (T & )r; QOV}5 0  
} jkF+g$B  
template < typename T1, typename T2 > 5Z9~ &U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z<ajET`)  
  { <wt$Gglk  
  return (T1 & )r1; 'cAc{\)  
} .;HIEj zq  
} ; J}(6>iuQY?  
 gmRT1T  
template <> .5Knbc  
class holder < 2 > )XP#W|;  
  { -.{oqs$  
public : 4N~+G `  
template < typename T > ,'C30A*p  
  struct result_1 {eEC:[  
  { -*|:v67C&  
  typedef T & result; (rr}Pv%yb  
} ; [Y$5zeA  
template < typename T1, typename T2 > -Aa]aDAz68  
  struct result_2 zUs~V`0  
  { `k(u:yGK  
  typedef T2 & result; }qiF^D}  
} ; \9]I#Ih}M  
template < typename T > X%GD0h]X#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s !#HZK  
  { zb5N,!%r  
  return (T & )r; Xb]=:x(  
} I(]BMMj  
template < typename T1, typename T2 > T~%H%O(F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IX<r5!  
  { ~^I\crx,U%  
  return (T2 & )r2; jow7t\wk  
} OGJ=VQA  
} ; Y5ogi )  
2yln7[a  
E &7@#'l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xMD rE?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *O@sh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4E=0qbt8  
\Z)#lF|^  
return l(i, j) = r(i, j); 4!l sk:R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?fK^&6pI  
FXx.$W  
  return ( int & )i; hCzjC|EO~  
  return ( int & )j; #(%t*"IY;  
最后执行i = j; )n7|?@5U  
可见,参数被正确的选择了。 |l|_dn  
9W*.lf  
fokwW}>B[f  
fyI_  
D@8jGcz62  
八. 中期总结 Yd' H+r5b  
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: 0Injyc*bMF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aje^Z=]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -uWKY6 :5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T8n-u b<  
24|  
HWqLcQ d:P  
[tUv*jw%  
AG]W O8f)  
e:N7BZl'c9  
九. 简化 g b -Bxf  
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。 ngP7'1I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6W5d7`A  
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: Lf >YdD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4s9c#nVlu  
  +-*/&|^等 YgCc|W3{  
2. 返回引用。 $v]T8|h  
  =,各种复合赋值等 ajW[eyX  
3. 返回固定类型。 nV'3sUvR#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [#p&D~Du&  
4. 原样返回。 >DL/ ..  
  operator, jm[}M  
5. 返回解引用的类型。 wL;]1&Qq  
  operator*(单目) Fse['O~  
6. 返回地址。 a`#S|'oatC  
  operator&(单目) U\Ct/U&A?  
7. 下表访问返回类型。 Hk,lX r  
  operator[] n ]w7Zj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )S^z+3p  
  operator<<和operator>> Q6=MS>JW]w  
Y2<dM/b/  
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。 a\=-D:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b\?3--q  
qgtn5] A  
template < typename Left > A8J8u,u9  
struct value_return $,TGP+vH  
  { pA<eTlH  
template < typename T > t\8&*(&3F  
  struct result_1 C1d 04Q  
  { 'Q5&5UrBr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c4\C[$  
} ; <yZP|_  
<"?*zx&  
template < typename T1, typename T2 > qU#$2  
  struct result_2 G*B$%?n  
  { GR<c=   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O}QFq14<+  
} ; Rp0|zP,5  
} ; +P|2m"UA  
vv &BhIf3  
tw=K&/@^O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S_2"7  
(#$$nQj  
下面我们来剥离functor中的operator() F"'n4|q4n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e&0NK8&#+  
`m%:rE,  
return l(t) op r(t) =+<d1W`>0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u, eZ6  
return op l(t) #4><r.v3  
return op l(t1, t2) Nsn~@.UuSW  
return l(t) op b$Ln} <  
return l(t1, t2) op fD{II+T  
return l(t)[r(t)] tjj^O%SV<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~Q?!W0ZBE  
CZY7S*fL  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [![ G7H%f  
单目: return f(l(t), r(t)); EWA;L?g|A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J*j5#V];  
双目: return f(l(t)); =h|wwQE  
return f(l(t1, t2)); K#!X><B'  
下面就是f的实现,以operator/为例 +dw!:P &  
%hc'dZ  
struct meta_divide 1* ^'\W.  
  { 0z7L+2#b^  
template < typename T1, typename T2 > `B:"6nW6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?g3 ]~;#  
  { fywvJ$HD]L  
  return t1 / t2; k9mi5Oc  
} *_1[[~Aw  
} ; U]1(&MgV  
\0ov[T N.>  
这个工作可以让宏来做: !,Nwts>m  
0I 5&a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v0#*X5C1'  
template < typename T1, typename T2 > \ {oUAP1V^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JO=1ivZl  
以后可以直接用 b}@(m$W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *tc{vtuu~^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %v{1# ~u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ly7!R$X  
H-I{-Fm  
~zF2`.  
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 ',{7% G9  
oq$w4D0Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (e9fm|n!)|  
class unary_op : public Rettype +?[BU<X6u  
  { f8'MP9Lv  
    Left l; .et ^4V3  
public : 6;+jIkkD)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0/ !,Dn  
LnFWA0y  
template < typename T > J[@um:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *5OCqU+g  
      { Cqx v"NN  
      return FuncType::execute(l(t)); +@<KC  
    } JYm7@gx  
gsPl _  
    template < typename T1, typename T2 > UXH"si:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !VP %v&jKm  
      { !tXZ%BP.u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /(?@mnq_  
    } oY=1C}  
} ; 3A,rHYS  
"NzD1k6.L  
V*RdDF7  
同样还可以申明一个binary_op }T.?c9l X  
?D|\]0eN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k6(r !mc  
class binary_op : public Rettype h2w}wsb0l  
  { C4\,z\Q  
    Left l; 9o0!m Cq  
Right r; j U[ O  
public : a{'Z5ail  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @hif$  
LA%bq_> f  
template < typename T > VK:8 Nk_y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AIRr{Y  
      { FT89*C)oD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &|Np0R  
    } jb[!E^'&>  
W^\d^)  
    template < typename T1, typename T2 > `t (D!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XK A pLz  
      { > cN~U3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VDGCWg6z  
    } MCc$TttaVz  
} ; @5VV|Wt=  
"D][e'  
6!q#x[A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^qvZ XS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @=Fi7M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %o w^dzW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p fT60W[m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A],ooiq<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }uY!(4Rw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VDbI-P&c  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P"_$uO(5x  
下面是修改过的unary_op YB,t0%vTJw  
Sw[{JB;y,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,Hn^z<f   
class unary_op p'94SXO_  
  { RA O`i>@  
Left l; &miexSNeF  
  +iO/m  
public : !>z:m!MlQ  
%rkk>m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `ln1$  
hk>;pU(  
template < typename T > *G5c|Y  
  struct result_1 1.U`D\7mb  
  { c#/H:?q?a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V5`^Y=X(%  
} ; &M />tE Z)  
I+(/TP  
template < typename T1, typename T2 > M*eJ JY  
  struct result_2 %9v@0}5V  
  { <Fz~7WVd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (C;I*cv  
} ; HQP}w%8x  
 vZj`|  
template < typename T1, typename T2 > [ ho (z30k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xiblPF_n3  
  { . T JEUK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,u9M<B<F  
} xdvh-%A4  
&>g'$a<[  
template < typename T > 0k,-;j,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 790-)\:CY  
  { r|Z5Xc  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~|ss*`CT  
} "= / f$Xf  
_aWl]I){5  
} ; ;)AfB#:d  
0\9K3  
o=J9  
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 }J:+{4Yn  
好啦,现在才真正完美了。 m!tx(XsXU  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z3TS,a1I4  
!p/%lU65  
template < typename Right > 8;14Q7,S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z4hrn::  
  { RDqFL.-S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); . #lsic8]  
} :Y,BdU  
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。 /Ci*Az P  
Kf tgOG f  
8T)&`dM6P~  
T:]L/wCj  
BQH}6ueZ  
十. bind wI B`%V  
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 pzJ#  
先来分析一下一段例子 (6l+lru[  
Cqii}  
RwI[R)k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gD`>Twa&6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WYB{% yf   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Isy'{ -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。 7{@l%jx][  
我们来写个简单的。 Ian[LbCWB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QqNW}: #  
对于函数对象类的版本: c9qR'2  
j]|U  
template < typename Func > \s"U{N-  
struct functor_trait 4(6b(]G'#  
  { P O :"B6  
typedef typename Func::result_type result_type; W14F  
} ; =@2FX&&E_  
对于无参数函数的版本: 7>XDNI  
c;0Vs,DUmG  
template < typename Ret > <JMcIV837  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bV8g|l-4(  
  { 40E#JF#  
typedef Ret result_type; jHN +5=l  
} ; -HSs^dP`  
对于单参数函数的版本: g_5QA)4x  
gz2\H}  
template < typename Ret, typename V1 > o8e?J\?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n1 6 `y}  
  { 0Wa}<]:^  
typedef Ret result_type; ~qe%Yq  
} ; 7dsefNPb  
对于双参数函数的版本: 8 C[/dH  
3(TsgP >`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dL7E<?l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y!iZW  
  { 8k q5ud  
typedef Ret result_type; !Z VU,b>  
} ; )i+2X5B`S  
等等。。。 `qJw|u>YpJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !EUan  
sf&]u;^DY  
template < typename Func > V%$/#sza  
struct func_return -*5Rnx|Y{  
  { T\~x.aH`^  
template < typename T > bR@p<;G|  
  struct result_1 =X.LA%Sf=u  
  { Z{&cuo.@<]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }D+}DPL{^  
} ; CLvX!O(~  
{uzf"%VtP  
template < typename T1, typename T2 > pTIf@n6I  
  struct result_2 )95f*wte  
  { |rmg#;/D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {(r6e  
} ; L(&&26Y  
} ; quY:pqG38q  
ca+5=+X7  
eX@L3BKp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F:x [  
h=;{oY<V)?  
template < typename Func, typename aPicker > w$JvB5O  
class binder_1 H":oNpfb  
  { 3R+|5Uq8~  
Func fn; 2-Y<4'>  
aPicker pk; TB0 5?F  
public : A}eOFu`  
mI74x3 [  
template < typename T > .^B*e6DAD  
  struct result_1 pz"0J_xDM  
  { @)J+,tg/7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M4as  
} ; f^W;A"+  
9 (QJT}qC  
template < typename T1, typename T2 > ]U"94S U:)  
  struct result_2 8OgLn?"P  
  { H;RwO@v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N7e"@Ic  
} ; 03C0L&  
,v"YqD+GC5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x.-+[l[1 !  
/ m=HG^!  
template < typename T > oq}'}`lw"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X&kp;W  
  { Kr)a2rZ}SL  
  return fn(pk(t)); 1I:+MBGin  
} Bz,?{o6s)Q  
template < typename T1, typename T2 > :OuA)f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =>-Rnc@  
  { Mo^ od<  
  return fn(pk(t1, t2)); -B +4+&{T  
} I_]^ .o1q  
} ; ^0Mt*e{q  
`nu''B H  
Ofs <EQ  
一目了然不是么? $< JaLS  
最后实现bind .mR8q+I6  
<7~'; K  
q<M2,YrbAI  
template < typename Func, typename aPicker > n rjE.+v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q@{Bt{$x  
  { GWfL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $&=S#_HQS  
} vam;4vyu  
\kZ?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !z>6 Uf!{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 kDsFR#w&`  
\.-bZ$  
十一. phoenix T:~vk.Or  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FYpzQ6s~  
Abc)i7!.,.  
for_each(v.begin(), v.end(), j:v@pzTD  
( fb~ytl<  
do_ HAa; hb  
[ yU*8|FQbP  
  cout << _1 <<   " , " nlc "c5;jh  
] p>huRp^w  
.while_( -- _1), $&n=$C&x  
cout << var( " \n " ) F1yqxWHeo  
) a^I\ /&aw'  
); aht[4(XH5  
cz8T  
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: ~nay"g:  
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 e~=;c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JJN.ugT}1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LU!a'H'Q  
vQ 6^xvk]  
xA$XT[D  
template < typename Cond, typename Actor > 4\iOeZRf  
class do_while EFM5,gB.m  
  { YpVD2.jy  
Cond cd; T{-CkHf9Q  
Actor act; ~UP[A'9jJ  
public : _z|65H  
template < typename T > Yo6*C  
  struct result_1 |IzPgC  
  { [<@.eH$hU/  
  typedef int result_type; + R~'7*EI  
} ; 8.O8No:'&  
W:pIPDx1=!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V@g'#= {r  
)6Fok3u  
template < typename T > ]>5/PD,wWy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Odhb  
  { vg32y /l]S  
  do b gK}-EU  
    { Po^?QVJ7  
  act(t); zBzZxK>$  
  } u. F9g #  
  while (cd(t)); VY7[)  
  return   0 ; _l8 9  
} \!.B+7t=I  
} ; UM"- nZ>[  
[1Qo#w1  
+nFu|qM}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <Z mg#  
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。 lR6@ xJd:@  
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。 n{ar gI8wF  
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。 k_rt&}e+Gi  
下面就是产生这个functor的类: Swig;`  
s"r*YlSp"  
G3Hx! YW  
template < typename Actor > g}1B;zGf  
class do_while_actor j8 ^Iz  
  { 52Z2]T c ,  
Actor act; LTQ"8  
public : &]|?o_p3W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  iu=7O  
mn"G_I  
template < typename Cond > 8e1UmM[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3YOq2pW72G  
} ; "*e$aTZB\  
qN9(S:_Px  
-=)H{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }C"%p8=HM  
最后,是那个do_ NJWA3zz   
?BeiY zg  
.ypL=~Rp  
class do_while_invoker ^@s1Z7  
  { Ot_]3:`J~  
public : Y!w`YYKP  
template < typename Actor > z!ZtzD]cb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h+g_rvIG*  
  { /NI;P]s.  
  return do_while_actor < Actor > (act); y.mda:$~=  
} Z&+ g;(g  
} do_; "^})zf~_  
FrGgga$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hF~n)oQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k8&;lgO '  
最后来说说怎么处理break和continue k<CJ{u0<  
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。 P64PPbP  
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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