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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FY]z*=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +xtR`Y"  
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, qdVExO&  
L~(`zO3f  
)u'("  
&+t,fwlM  
  class filler >@d=\Kyu  
  { *gzX=*;x+?  
public : K29KS)~;W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ib8xvzR6I&  
} ; 7:T 5P  
BI6o@d;=4  
=Wk!mGc  
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: u7<s_M3%N  
A@"CrVE  
L pdp'9>I  
/F 1mYq~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }mw31=2bD  
C_Z[ul  
QFf lx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dPRGL hWF  
21U,!  
7uRXu>h  
F/w!4,'<?5  
二. 战前分析 .Su9fj y%  
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。 'rdg  
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 7nHlDPps)  
"VcG3.  
5 lC"10  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GVp2| \-L  
  /* --------------------------------------------- */ t=ry\h{Pc  
vector < int *> vp( 10 ); < F Cr L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O<h`[1eUjS  
/* --------------------------------------------- */ X/nb7_M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m:~s6c6H  
/* --------------------------------------------- */ iwfv t^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b-+iL  
  /* --------------------------------------------- */ `+QrgtcEy4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q-}J0vu\K  
/* --------------------------------------------- */ hQgi--Msw'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BY$%gIB6>  
R('44v5JQp  
~Hs a6F&F  
~z!U/QR2  
看了之后,我们可以思考一些问题: _, ;c2  
1._1, _2是什么? w_I}FPT<(:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Aj4i}pT  
2._1 = 1是在做什么? &`63"^y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X Jy]d/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _A \c 6#  
(byFr9z  
'5eW"HGU]`  
三. 动工 vV| u+v{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sT3O_20{  
@Tzh3,F2  
p9 |r y+t  
q$s0zqV5  
template < typename T > #x&1kHu<  
class assignment e p;_'  
  { C;;dCsiV5  
T value; pFD L5  
public : |k+Y >I&  
assignment( const T & v) : value(v) {} y4Plm.  
template < typename T2 > 6kKIDEX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X4Eq/q"  
} ; r>`65o  
 >kK  
e ?H`p"l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g(MeCoCc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6P!M+PO  
dM7-,9Vc  
Vo"\nj  
f|_iHY  
  class holder Ssr P  
  { 6546"sU  
public : FbHk6(/)  
template < typename T > *}0g~8Gp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ? S>"yAoe  
  { %Sfew/"R0  
  return assignment < T > (t); -mG3#88*  
} <D pi M`  
} ; rRL:]%POT  
qI"@ PI!s  
+kQ$X{+;8  
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: Ah28D!Gor  
{cKKTDN  
  static holder _1; s&!g )  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zD-.bHo>.  
O%y.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $ T.c>13  
而不用手动写一个函数对象。 X5527`?e  
*^Wx=#w$V  
izow=}  
+^!&-g@(  
四. 问题分析 S!k cC-7  
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。 o6ec\v!l-  
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。 +PY LKyS>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \:\rkc9LI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sUcx;<|BC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -D0kp~AO4N  
z'MOuz~Y  
五. 问题1:一致性 u:3~Ius  
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?| ZPY#<^WOzr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _CBG?  
[L"(flY(E  
struct holder Edc<  8-  
  {  J O`S  
  // :}v&TQ  
  template < typename T >  ">*PH}b  
T &   operator ()( const T & r) const ub6=^`>h  
  { kc\^xq~  
  return (T & )r; cRK1JxU  
} [GX5jD#  
} ; JV Fn=Mw  
_1 f!9ghT\  
这样的话assignment也必须相应改动: V,fSn:8%M  
egxh  
template < typename Left, typename Right > $3|++?  
class assignment :a R&t#<"E  
  { 2}[)y\`t3  
Left l; l_y:IY$"  
Right r; U|={LU  
public : #)2'I`_E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lk6UT)C  
template < typename T2 > f3]Z22Yq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I1S*=^Z_U  
} ; DDyeN uK  
L\XnTL{  
同时,holder的operator=也需要改动: WrQe'ny  
c%yhODq/  
template < typename T > %,E\8{I+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  PW x9CT  
  { +;tXk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U@!e&QPn  
} +LCpE$H  
F??})YX  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o nt8q8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D$+9`  
T$)&8"Xya  
return l(rhs) = r; $+!/=8R)  
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。 >}%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +1~Y2   
z;JyHC)  
template < typename Tp > UmcPpZ  
class constant_t '.r_6X$7Jt  
  { <spVUp  
  const Tp t; +] >o@  
public : Eq=~SO%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {b6| wQ\  
template < typename T > m-4P*P$X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kHygif !I4  
  { FCnOvF65  
  return t; $8vZiB!"  
} ZgK[,<2  
} ; Kur3Gf X  
]KdSwIbi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iqm]sC`  
下面就可以修改holder的operator=了 ~v"4;A 6  
@&p:J0hbp  
template < typename T > uT:'Kkb!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :jlKj}4A  
  { ,$s NfW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M?l/_!QB  
} z{Z4{&M  
(3~h)vaJ  
同时也要修改assignment的operator() jR[VPm=  
82l$]W4  
template < typename T2 > lKWe=xY\B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u0 myB/`  
现在代码看起来就很一致了。 (Ild>_Tdb`  
2CcUClP$  
六. 问题2:链式操作 gb+iy$o-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =jXBF.  
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。 jYDpJ##Zb  
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。 q{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。 f?vbIc`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R8|H*5T?+  
M#%l}  
template < typename T > L/\s~*:M  
struct result_1 ])F*)U  
  { (iQ< [3C=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0z&]imU  
} ; @+Ch2Lod  
{\zTE1X9  
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: 3/_rbPr  
6 G.(o  
template < typename T > C.qN Bl*  
struct   ref uH*moVw@5  
  { $eHYy,,  
typedef T & reference; }C-K0ba7  
} ; LCBP9Rftvd  
template < typename T > U9"g;t+/   
struct   ref < T &> w5fVug/;P  
  { #uTNf78X  
typedef T & reference; O0^m_  
} ; )Y4;@pEU  
9o%k [n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #gW"k;7P  
8/W(jVO(-  
template < typename T > pmda9V4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nv$>iJ^~H  
  { 5j'7V1:2  
  return l(t) = r(t); WB)pE'5  
} BoJpf8e'-e  
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。 bu0i #  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zF: :?L~  
M%&1j >d  
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 +;r1AR1)x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0?V{u`*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0zQ~'x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7R5m|h`M  
最后的布局是: a]H&k$!c  
                Add ob3)bI oM  
              /   \ _[)f<`!g_V  
            Divide   5 pLYLHS`*  
            /   \ |D*a"*1+A  
          _1     3 wrP3:!=  
似乎一切都解决了?不。 aSse' C<a  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 74_':,u;]~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }%75 Wety  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: z)%Ke~)<\@  
mD5Vsy{Pb  
template < typename Right > ]{Y7mpdB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3+[;  
Right & rt) const ~8JOPzK  
  { 88x2Hf5I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "L4ZE4|)  
} GJs{t1 E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]S0=&x@,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 DpCe_Vb%M  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F\u]X  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z.}Z2K  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "+XF'ZO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? SfSWjq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: #,[z}fq  
hTc :'vq  
template < class Action > ^O0trM>h-  
class picker : public Action 8I8{xt4   
  { [_T6  
public : Ly46S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h 8<s(WR  
  // all the operator overloaded P*|qbY  
} ; h ?_@nQ!  
xiv8q/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Vp$<@Y  
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: D`'h8:\  
.(^%M 2:6  
template < typename Right > zK_Q^M`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ''^2rF^  
  { y$Fk0s*>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }!uwWBw`  
} Gq=tR`.  
*j~ObE_y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ECsb?n7e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?`= <*{_o  
~%eZQgqA*  
template < typename T >   struct picker_maker c( _R xLJ  
  { bV$g]->4e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uK%0,!q  
} ; \J(kevX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _TwE ym.V  
  { &8;Fi2}(L  
typedef picker < T > result; / z m+  
} ; g-pEt#  
h e=A%s  
下面总的结构就有了: [jz@d\k$_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &E]<KbVx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }0[<xo>K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P^aNAa  
至此链式操作完美实现。 `*o ko[\3  
(fYYcpd,k  
sF Ph?  
七. 问题3 I!"/I8Y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !eHQe7_  
i"0*)$ h W  
template < typename T1, typename T2 > lSfPOx;*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9=J 3T66U  
  { nt%fJ k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /2Z7  
} ')T*cLQ><  
]`q]\EH  
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: y*Gq VA[  
^S`N\X  
template < typename T1, typename T2 > mg< v9#  
struct result_2 (M?VB*sm0  
  { ov5g`uud  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )gx*;z@  
} ; *:% I|5  
Z,-J tl  
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? ol1J1Zg  
这个差事就留给了holder自己。 x*!*2{  
    Y .E.(\  
bzaweA H  
template < int Order > &lo<sbd.  
class holder; HHerL%/   
template <> g)ofAG2  
class holder < 1 > SmS6B5j\R  
  { \j<aFOT(  
public : : sG/  
template < typename T > l1.eAs5U  
  struct result_1 6P T)  
  { a$EudD#+  
  typedef T & result; y:  ]  
} ; |.b&\  
template < typename T1, typename T2 > )xL_jSyh  
  struct result_2 tb>Q#QB&u  
  { g,G{%dGsk  
  typedef T1 & result; | 2GrOM&S  
} ; iA|n\a~ny,  
template < typename T > hh$i1n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NxzAlu  
  { 24po}nrO  
  return (T & )r; %EYh*g{G  
} gW?Hd/  
template < typename T1, typename T2 > g7w#;E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o4^#W;%w  
  { BC85#sbl  
  return (T1 & )r1; q&&uX-ez5W  
} ,g1~4,hqQ  
} ; <O41 M\,  
#<@_mbQ@|K  
template <> UhXVeGO  
class holder < 2 > <'j ygZ(  
  { #sv:)p  
public : J[UTn'M8]  
template < typename T > #^_7i)=~  
  struct result_1 mC$ te  
  { ?es9j]  
  typedef T & result; ('`mPD,  
} ; qP+%ui5xR  
template < typename T1, typename T2 > s]HJcgI  
  struct result_2 +O1=Ao  
  { #4AqWyp#f  
  typedef T2 & result; ivSpi?   
} ; ?btX&:j2P  
template < typename T > ti<;>P[4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AHT(Z~ C  
  { b%X<'8 z9Z  
  return (T & )r; #bb$Icmtk  
} rW)}$|-Z  
template < typename T1, typename T2 > PKev)M;C+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uZP( -}  
  { Qqd+=mgc  
  return (T2 & )r2; #UnGU,J  
} 5r0Sl89J  
} ; !MOcF5M  
PkOtg[Z  
{\ VmNnw  
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> >。 /AIFgsaY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ; X/'ujg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :FixLr!q  
618bbftx{  
return l(i, j) = r(i, j); G&yF9s)Lvs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^J@ Xsl  
;?gR,AKZ  
  return ( int & )i; G[ q<P  
  return ( int & )j; '<wZe.Q!  
最后执行i = j; (OG>=h8?  
可见,参数被正确的选择了。 CelM~W$=u  
5(DnE?}vo  
rD>q/,X=\  
_z3^.QP  
[5]* Be  
八. 中期总结 K&&YxX~ 3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]2z Gb5s"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NV^n}]ci  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?o d*"M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 602=qb  
5?TjuGc  
%Gjjl*`E  
ks8xxY  
UmCIjwk  
7D4I>N'T  
九. 简化 ~gEd (  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )7F$:*e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s=XqI@  
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: Uc j>gc=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V/8yW3]Xy  
  +-*/&|^等 <h~_7Dn  
2. 返回引用。 "'c =(P  
  =,各种复合赋值等 sv*xO7D.  
3. 返回固定类型。 *L5L.: Ze  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z"!=A}i  
4. 原样返回。 B 3eNvUFZg  
  operator, s`L>mRw`  
5. 返回解引用的类型。 c`V~?]I>  
  operator*(单目) M'xG.'  
6. 返回地址。 Lw{'mtm  
  operator&(单目) p|=0EWo4U  
7. 下表访问返回类型。 o&HFlDZ5jO  
  operator[] {"^#CSi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =!2(7Nr  
  operator<<和operator>> 84-7!< 6i  
7=4V1FS6i  
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。 j,g.Eo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E"%G@,|3*  
-\~x^5K  
template < typename Left > v?4MndR  
struct value_return j`"cU$NRM  
  { _MGhG{p7t  
template < typename T > D?cE$P  
  struct result_1 |R>I#NO5  
  { h!1CsLd[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K/LoHWy+n*  
} ; nIqmora  
Jz)c|8U  
template < typename T1, typename T2 > `L "{sW6S  
  struct result_2 >c@1UEwkm  
  { y7#vH<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y &%2  
} ; dRLvej,  
} ; a~;`&Uj  
xwrleB  
r/6h}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u}KEH@yv  
>l!DW i6  
下面我们来剥离functor中的operator() 2<+9lk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2a:JtJLl  
!CuLXuM  
return l(t) op r(t) p"/B3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n&}ILLc  
return op l(t) #)$@Kvm  
return op l(t1, t2) t>%J3S>'ZV  
return l(t) op 2;=xH t  
return l(t1, t2) op <7sGA{  
return l(t)[r(t)] !4 G9`>n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nK|WzUtp  
ZIM 5$JdCv  
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: =ZN~*HLl}  
单目: return f(l(t), r(t)); ]+i~Cbj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i^DZK&B@u  
双目: return f(l(t)); {KalVZX2R  
return f(l(t1, t2)); fwi( qx1=}  
下面就是f的实现,以operator/为例 EXYr_$gRs  
W%cJ#R[o  
struct meta_divide g"L$}#iTsl  
  { fRd^@@,[  
template < typename T1, typename T2 > v/WvT!6V`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |0/~7l  
  { ~!W{C_*N  
  return t1 / t2; _8"%nV  
} qU,u(El  
} ; 3.s.&^  
m%km@G$  
这个工作可以让宏来做: TwXqk>J  
)F) (Hg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yPza  
template < typename T1, typename T2 > \ IPT\d^|f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .`K<Iug1  
以后可以直接用 |Ptv)D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [.NG~ cpb  
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 )R'~{;z }  
(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。。。) Qtpw0t"  
DZ Q=Sinry  
Ljjuf=]  
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 Th)Z?\8zk  
/<$\)|r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &*N;yW""f  
class unary_op : public Rettype F"Y.'my8  
  { Sq,x57-  
    Left l; Q)s[ls  
public : ^p 4 33  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q4,!N(>D  
!nkjp[p  
template < typename T > 3@/\j^U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gK8{=A0c  
      { zn'F9rWx>  
      return FuncType::execute(l(t)); '{?7\+o.x  
    } 69$[yt>KYz  
hln.EAW'Yc  
    template < typename T1, typename T2 > Yq?FiE0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VgO:`bDF  
      { @H^Yf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?@i_\<A2  
    } ]FNqNZ  
} ; sox0:9Oqnf  
$Dm2>:Dmt  
M &g1'zv?/  
同样还可以申明一个binary_op 3b2[i,m<L  
lef,-{X-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R6A{u(  
class binary_op : public Rettype `i,l)X]  
  { *Jy'3o  
    Left l; %cl=n!T  
Right r; j%m9y_rg}  
public : `'Af`u\R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LzW8)<N  
0//?,'.  
template < typename T > K*_5M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ &Ntdn  
      { fvDt_g9oI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pp#xN/V#a  
    } ~<?+(V^D  
,33[/j  
    template < typename T1, typename T2 > n5~7x   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N%k6*FBp~  
      { M(a lc9tn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  ju-tx :  
    } 1sqBBd"=PY  
} ; j[Y$)HF  
kIlc$:K^  
axSJ:j8  
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  M[^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ueyz@{On~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +; P8QZK6  
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。 /Jjub3>Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =skw@c ^  
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。。。 PYYK R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4Y)rgLFj  
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) s^@?+<4:  
下面是修改过的unary_op I$Bu6x!  
&?R2zfcM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .S l{m[nV8  
class unary_op `5V=U9zdE  
  { McRAy%{z  
Left l; c&{1Z&Y  
  .K=r.tf~  
public : ?+]prbt)  
3~I|KF7x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M?i U$qI  
\{HbL,s  
template < typename T > rff=ud>Jf  
  struct result_1 \pXs&}%1,F  
  { h~]G6>D9)>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OO Hw-MW  
} ; ]ZD W+<  
`u z R!^X  
template < typename T1, typename T2 > vU:FDkx*nn  
  struct result_2 '@$YX*[  
  { 0UJ% tPS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WU wH W  
} ; []'gIF  
}9k/Y/.  
template < typename T1, typename T2 > 4&}V3"lg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H]6i1j  
  { 2qw-:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ''{REFjK7  
} vr,8i7*0  
`OL@@`'^{S  
template < typename T > Xu4C*]A>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g>m)|o'  
  { _6b?3[Xz  
  return OpClass::execute(lt(t)); \{Q d  
} 3D"2yTM(  
RObo4  
} ; Rqi= AQ  
Vq'\`$_  
5r*5Co+  
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 eI+<^p_j2  
好啦,现在才真正完美了。 77FI&*q  
现在在picker里面就可以这么添加了: SXYH#p  
yqEX0|V%  
template < typename Right > X"4 :#s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9{D u)k  
  { 5`TbM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RZ(*%b<C  
} %h}Qf&U_  
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。 TzaR{0 1  
WR&>AOWAD  
WrA!'I  
uwQ~4   
PQl^jS  
十. bind S}O>@ %  
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。 [~3[Tu( C  
先来分析一下一段例子 b`%3>  
!cLdoX  
eP d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;Av=/hU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E,~|-\b}h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `-R-O@X|  
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。 ?IKSSe#,  
我们来写个简单的。 eb6Ux  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -6Y@_N  
对于函数对象类的版本: m\4V;F  
DjyqQ yq~  
template < typename Func > f9" M^i  
struct functor_trait :U6"HP+?g-  
  { <EhOIN7@*D  
typedef typename Func::result_type result_type; b^*9m PP  
} ; #?OJ9pyG'  
对于无参数函数的版本: @q98ac*{  
oO0dN1/  
template < typename Ret > /|<Pn!}J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,Wv@D"4?  
  { q7}rD$  
typedef Ret result_type; Y X`BX$  
} ; `fnU p-  
对于单参数函数的版本: {\1:2UKkr  
1^f7  
template < typename Ret, typename V1 > T*Dd% f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Su]@~^w  
  { sf([8YUd  
typedef Ret result_type; #r=Jc8J_  
} ; i\zVP.c])*  
对于双参数函数的版本: x0KW\<k  
</hv{<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fY4I(~Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S/itK3  
  { &RJ*DAmL  
typedef Ret result_type; wtl3Ex,DO  
} ; =JkPE2mU  
等等。。。 diz=|g=w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8l1s]K qr  
1fK]A*{p  
template < typename Func > 43VBx<"  
struct func_return NJNS8\4  
  { _%@dlT?  
template < typename T > _VUG!?_D$5  
  struct result_1 ){nOM$W  
  { ^xyU *A}D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; afw`Heaa2(  
} ; `WUyffS/!  
-wsoJh  
template < typename T1, typename T2 > 7C&J88|\  
  struct result_2 o7r7HmA@  
  { %`_Rl>@K=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; khc1<BBsT  
} ; n5DS  
} ; fN_qJm#:$y  
V&h{a8xa$  
E/3i _R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _qxBjB4t"a  
S8j!?$`  
template < typename Func, typename aPicker > [.(,v n?6  
class binder_1 |JL?"cc  
  { ^ Fnag]qQ  
Func fn; w;{=  
aPicker pk; S4_C8  
public : gkM Q=;Nn  
$} @gR] Z  
template < typename T > "5!T-Z+F  
  struct result_1 \{a!Z&df  
  { 6!`GUU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n)Zu>  
} ; YMU2^,3  
%/4_|.8u  
template < typename T1, typename T2 > sTxgU !_  
  struct result_2 qs%UJ0tR  
  { Yyr qO^9m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >T#" Im-  
} ; !X[P)/?b0+  
,Y4>$:#n/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UhKd o  
Vb8Qh601  
template < typename T > dC<2%y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |@1M'  
  { TE5J @I  
  return fn(pk(t)); YNB7`:  
} j"s7P%  
template < typename T1, typename T2 > j8G$,~v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l$&dTI<#  
  { Y3 \EX  
  return fn(pk(t1, t2)); s&4&\Aq}x#  
} *Fg)`M3g  
} ; 7w<e^H?  
i5,yrPF  
HU/2P`DGP  
一目了然不是么? 8og8;#mnyr  
最后实现bind q@^^jlHP  
!,^y!+,Qy  
9sN#l  
template < typename Func, typename aPicker > ;:,U]@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ? Rk[P cX<  
  { SsEpuEn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ICEyz| C  
} D$AvD7_  
(!PsK:wc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O I0N(V  
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。 sU+8'&vBp  
!Ln 'Mi_B  
十一. phoenix hD[r6c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AHo}K\O?r  
M>Q3;s  
for_each(v.begin(), v.end(), vGnFX0?h  
( 9X&=?+f  
do_ kWacc&*|  
[ bzr QQQ  
  cout << _1 <<   " , " Hr7?#ZX;e  
] -<ome~|  
.while_( -- _1), c*y*UG  
cout << var( " \n " ) O#k eoC4  
) x_x_TEyyh  
); .EReYZO  
GkIhPn(d  
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: cMrO@=b;  
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 :-WNw n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `fOp>S^Q4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {b'  
sYfm]Faz  
)vUS).;S`  
template < typename Cond, typename Actor > VJP#  
class do_while dC;&X g`  
  { ts% n tnvI  
Cond cd; &Dt=[yqeG  
Actor act; m] yUcj{F  
public : C23p1%#1  
template < typename T > Vh1y]#w  
  struct result_1 C}|.z  
  { $@vB<(sk  
  typedef int result_type; 052Cf dq  
} ; ~ MsHV%  
!RPE-S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~;z] _`_Va  
M~7Cb>%<  
template < typename T > VC0Tqk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Z3%UOY  
  { 8f1M6GK?  
  do Bd 0oA )i  
    { 5 1N/XEk  
  act(t); 0y t36Du  
  } omGzyuPF  
  while (cd(t)); XdmpfUR,13  
  return   0 ; P*B @it  
} a~J!G:(  
} ; 5}Id[%.x  
;5.<M<PH  
?PS?_+E\L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LEOri=?RF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 T*gG <8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %t$KVV  
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。 71>,tq  
下面就是产生这个functor的类: tSux5 yV  
]l C2YD}  
V']Z_$_  
template < typename Actor > xY/F)JOeG  
class do_while_actor :iLRCK3 C  
  { *];QPi~  
Actor act; ,(Ol]W}  
public : ^pH8'^n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /qJCp![X  
oc]:Ty  
template < typename Cond > Mtv{37k~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H3*] }=   
} ; V ?'p E  
M>|ZBEK  
n$XEazUb0N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :4-,Ru1C"  
最后,是那个do_ +Adk1N8  
^ >&#F[aT  
1pg#@h[|t  
class do_while_invoker \q*-9_M  
  { @"BhKUoV$K  
public : X(eW+,H  
template < typename Actor > Qu,R6G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +lfO4^V  
  { z?Ok'LX  
  return do_while_actor < Actor > (act); |pv$],&&:  
} ~;]kqYIJ  
} do_; |1tpXpe  
i-w$-2w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S9r?= K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VBix8|  
最后来说说怎么处理break和continue I|c!:4  
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。 Xp9I3nd|  
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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