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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5I,$EGG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VzwPBQ -  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @2' %o<lF  
(ZPXdr  
7ZFJexN]  
Z$;"8XUM  
  class filler F~_;o+e;X  
  { &KqVN]1+^  
public : zk=\lp2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r4;Bu<PQN1  
} ; !T'X 'Q  
0"4@;e_)>  
7Dt"]o"+  
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: ;NsO  
vWY(%Q,  
cZQu*K^j  
-<W2PY<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m0( E kK  
,{{SI  
dr })-R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $']VQ4tZ  
JSW&rn  
=n0*{~r  
fk3kbdI  
二. 战前分析 PZM42"[&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 MF.[8Zb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ixw(c&gL  
'sU)|W(3U  
&" h]y?Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4}yE+dRUK:  
  /* --------------------------------------------- */ G) 7)]yBL  
vector < int *> vp( 10 ); 9 5 H?{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P5URvEnz:  
/* --------------------------------------------- */  Q_4Zb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OE"<!oIs  
/* --------------------------------------------- */ 8wIK:   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nl@E[yA9[  
  /* --------------------------------------------- */ xncwYOz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ybvI?#  
/* --------------------------------------------- */ B\_[R'Pf&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FH\CK  
cY{Nos  
+1@AGJU3  
=A n`D  
看了之后,我们可以思考一些问题: b5 Q NEi  
1._1, _2是什么? \Ph7(ik  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C\Ayv)S #2  
2._1 = 1是在做什么? W_<4WG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iBvOJs  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ty- r&  
y/R+$h(%  
0.DQO;  
三. 动工 - L~Uu^o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0HbJKix!  
;~/4d-  
a [C&e,)}  
E`)Qs[?Gk  
template < typename T > dlD}Ub  
class assignment DuNcX$%%  
  { <t}?$1  
T value; Z.Pi0c+  
public : }gCHQ;U7`  
assignment( const T & v) : value(v) {} Lt>7hBe"  
template < typename T2 > fNoR\5}!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fIyPFqf7w)  
} ; )zJ=PF  
)N)ljA3]  
% h+uD^^$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +X^4; &  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MY F#A  
4vqNule  
WK; (P4Z  
)iSy@*nY  
  class holder \dV Too  
  { &jm[4'$ *z  
public : JEHK:1^  
template < typename T > qG9qN.|dC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ma]? )1<{  
  { 0Hcbkep9D  
  return assignment < T > (t); cyMs(21  
} 2 sSwDF  
} ; oh\1>3,Ns  
Bp3L>AcVu  
SDc" 4g`  
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: &=zU611,  
sXB+s  
  static holder _1; V2Y$yV8g1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mo9$NGM&}  
;0j*>fb\q7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k/#>S*Ne  
而不用手动写一个函数对象。 u(hC^T1  
263*: Y  
btQet.  
N!m%~kS9k<  
四. 问题分析 T %/  
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。 r}EM4\r  
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。 uaxB -PZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :qnokrGzB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1nB@zBQu -  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7bT /KLU  
J@` 8(\(  
五. 问题1:一致性 DHzkRCM  
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?| 7;xKy'B\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q\H7& w  
1+^n!$  
struct holder $L&BT 0  
  { F+*Q <a4  
  // %6]\^  
  template < typename T > 4oJ$dN  
T &   operator ()( const T & r) const U**)H_S/~  
  { Nza; O[  
  return (T & )r; 0yTQ{'Cc  
} QUp?i  
} ; *?N<S$m  
<E}N=J'uJ  
这样的话assignment也必须相应改动: }+DDJ6Jzs  
C1 {ZW~"YI  
template < typename Left, typename Right > xid:"y=_&  
class assignment T} 8CfG_ j  
  { <gcmsiB|  
Left l; o)!m$Q~v  
Right r; owM mCR  
public : oD,C<[(p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  UTX](:TC  
template < typename T2 > iGa}3pF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s3< F  
} ; T*\$<-^  
M=+M8M`Iy  
同时,holder的operator=也需要改动: 7j T}{ x  
Omb.53+  
template < typename T > JUU&Z[6J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;]@exp 5  
  { z8tl0gd%D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,'_( DJX  
} N 8}lt  
b,Lw7MY}[  
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。 kW(Kh0x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A'~#9@l<  
kaO{#i2-  
return l(rhs) = r; C8MWIX}  
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。 jGiw96,Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [R\=M'  
?cxr%`E  
template < typename Tp > h0XH`v  
class constant_t Bb_Q_<DTs  
  { LP?P=c  
  const Tp t; m&cvU>lC  
public : $WClpvVj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H;wR  
template < typename T > kjX7- ZPY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b[0S=e G  
  { zn^v!:[  
  return t; kp; &cQu!  
} Nm"<!a<F  
} ; C9pnU,[  
N(BiOLZL6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X~zRZ0  
下面就可以修改holder的operator=了 6Pijvx^0  
HTN$ >QTI  
template < typename T > u GIr&`S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ol#yjrv  
  { 4Pf+]R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "ZqEP R)  
} ZM 8U]0[X  
@Wz%KdXA  
同时也要修改assignment的operator() jYk5~<\k  
dq2@6xd  
template < typename T2 > Z>h{` X\2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lG 8dI\`  
现在代码看起来就很一致了。 QE*%HR'  
"5(W[$f*]v  
六. 问题2:链式操作 952V@.Zp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wo]ks}9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oX*b<d{\N  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y2D >tpqNw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [%? hCc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  `~h0?g  
;L$,gn5H  
template < typename T > !"%S#nrL$  
struct result_1 vlAy!:CV  
  { UeNF^6sWu0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F;W'  
} ; aPt{C3<  
N5ci};?  
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: :fW.-^"VP  
<k5`&X!+  
template < typename T > My],6va^  
struct   ref EO"6Dq(  
  { <dS5|||  
typedef T & reference; > '.[G:b  
} ; vuW-}fY;  
template < typename T > 01o [!nT  
struct   ref < T &> %VS 2M #f  
  { c l9$g7  
typedef T & reference; PMY~^S4O  
} ; jVs(x  
X]MTaD.t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FF jRf  
p$XnOh  
template < typename T > G4O3h Y.`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lm!F M`m  
  { ]h0Y8kpd  
  return l(t) = r(t); |lY`9-M`I  
} ;8uHRcdQ  
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。 A`g.[7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -FaaFw:Z;A  
cXMa\#P  
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 ~\3l!zIq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !x6IV25  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Wy!uRzbBv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lZBv\JE  
最后的布局是: Gg}t-_M  
                Add c{ 7<H  
              /   \ !;jgzi?z  
            Divide   5 \:h0w;34O  
            /   \ Eh:yR J_8  
          _1     3 :Nkz,R?  
似乎一切都解决了?不。 >ks3WMm  
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。 dt0T t  
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。 +~:x}QwGT  
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: n}f3Vrl  
`{Hb2 }L5  
template < typename Right > =^#0.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g(1"GKg3K  
Right & rt) const <347 C{q  
  { i"vDRrDe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YT][\x  
} Ls(&HOK[p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JOPTc]  
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。 !#C)99L"F  
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。 o16d`}/<  
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。 T:Bzz)2/  
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。 eXc[3ceUr  
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? 5R)[Ou.  
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: t Z+0}d  
+ 2OZJVJ  
template < class Action > {({ R:!c  
class picker : public Action !eV^Ah>PZ  
  { Zi ma^IL  
public : } !Xf&c{7{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1+S g"?8  
  // all the operator overloaded 4^0\dq  
} ; xiEcEz'lk  
Cy]"  
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。 a$A2IkD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xJ$Rs/9C  
58 kv#;j  
template < typename Right > 2lF WW(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aD0Q0C+  
  { n&(3o6i'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0= 2H9v  
} IcRM4Ib))Q  
87R%ke  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cl ?< 7  
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。 =7#u+*Yr9  
W31LNysH!;  
template < typename T >   struct picker_maker  B$@1QG  
  { .vN)A *  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uQO(?nCi  
} ; /@6E3lh S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6Q?BwD+>  
  { :vw0r`  
typedef picker < T > result; 1<;\6sg  
} ; e og\pMv  
U<K|jsFo  
下面总的结构就有了: *Rz!i m|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BDWim`DK"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pHigxeV2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u<$S>  
至此链式操作完美实现。 /5&3WG&<u  
9zmD6G!}t  
=`rppO  
七. 问题3 F@B  
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。 4 `j,&=  
6\%r6_.d  
template < typename T1, typename T2 > B>ms`|q=l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -/@|2!d  
  { MX"A@p~H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cb\jrbj6  
} ^- u[q- !  
0~Um^q*'3  
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: +oE7~64LL  
-bv>iIC  
template < typename T1, typename T2 > &19l k   
struct result_2 LZgwIMd  
  { SJso'6 g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K-N]h  
} ; Z|V"8jE  
MA~|y_V  
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? "bv,I-\  
这个差事就留给了holder自己。 x8\E~6`,  
    xgZV0!%  
n ;Ql=4  
template < int Order > SD)5?{6<  
class holder; b #o}=m  
template <> le "JW/BD  
class holder < 1 > &*Q|d*CP  
  { 7}.#Z  
public : >1#DPU(g  
template < typename T > yBpW#1=  
  struct result_1 $q4XcIX 7  
  { sURUQ  H  
  typedef T & result; )->-~E}p9  
} ; j<`I\Pmv  
template < typename T1, typename T2 > Ukk-(gjX  
  struct result_2 UchALR^5  
  { i{Y=!r5r  
  typedef T1 & result; K,`).YK  
} ; AAIyr703cQ  
template < typename T > ]>]#zu$=c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @2x0V]AI  
  { =NVZ$KOZ  
  return (T & )r; fvAh?<Ul  
} V+4k!  
template < typename T1, typename T2 >  }qgqb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L8,H9T#e  
  { U08<V:~  
  return (T1 & )r1; 9}K(Q=  
} ]# tGT0   
} ; $Uv<LVd(  
gJ)h9e*m^  
template <> "1gk-  
class holder < 2 > 2?#y |/  
  { M"$jpBN*  
public : @p9e:[  
template < typename T > k1QpX@  
  struct result_1 /xX,   
  { a}[=_vb}K  
  typedef T & result; :IP;Frc MP  
} ; $S($97IU=  
template < typename T1, typename T2 > ~pX(w!^  
  struct result_2 ?~]1Gd  
  { .N-'; %8  
  typedef T2 & result; nzQYn  
} ; u8{@PlS  
template < typename T > `Yo -5h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?<>,XyY  
  { X:xC>4]gG'  
  return (T & )r; D7gX,e  
} Knw'h;,[  
template < typename T1, typename T2 > _D7HQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H3UX{|[  
  { o2 T/IJP  
  return (T2 & )r2; 7Ap~7)z[  
} Mc#O+'](f  
} ; vV:M S O'r  
WwCK  K  
LX(iuf+l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4z-,M7iP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @'F8|I 6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Oo3qiw  
_.Z&<.lJ  
return l(i, j) = r(i, j); <'o'H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %z!d4J75  
Xn ZX *Y]"  
  return ( int & )i; &}L36|A:  
  return ( int & )j; ' 5OVs:)"^  
最后执行i = j; )\I? EU8  
可见,参数被正确的选择了。 tLoD"/z  
|)!k @?_  
dc\u$'F@S  
Yt O@n@1  
u75)>^:I   
八. 中期总结 <L!~f`nH2  
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: U4^p({\|-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]U^d1&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。 \^;|S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gn[$;*932z  
 n_xa)  
<De3mZb  
cciAMQhA  
0c\|S>g [  
!mErt2UJl  
九. 简化 YjIED,eRv  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :y O,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ==e#CSJq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X,JWLS J  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0,L$x*Nj5  
  +-*/&|^等 g qJEJ~  
2. 返回引用。 K#6`LL m  
  =,各种复合赋值等 x>8}|ou  
3. 返回固定类型。 \{+nXn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^*?B)D=,  
4. 原样返回。 wE8a4.  
  operator, n|4D#Bd1w  
5. 返回解引用的类型。 3<UDVt@0  
  operator*(单目) \$~oH3m&  
6. 返回地址。 0imqj7L  
  operator&(单目) _'v }=:X  
7. 下表访问返回类型。 G|6|;   
  operator[] Ae{4AZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H>X>5_{}  
  operator<<和operator>> Z.Y;[Y  
qqom$H<  
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。 "ZJ1`R=Mj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J:mu%N`  
(fk, 80  
template < typename Left > 2 Zjb/  
struct value_return ,T21z}r  
  { !ovZ>,1  
template < typename T > !EmR(x  
  struct result_1 \dxW44sM  
  { pD}VB6=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .5[LQR  
} ; !MF"e|W  
2cX"#."5p  
template < typename T1, typename T2 > O.up%' %,  
  struct result_2 yY@ s(:  
  { ,0<F3h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oN6*WN tJ  
} ; G}?P r4Gj  
} ; ,C@hTOT  
GFc  
{,  *Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4k&O-70y4^  
!Bd* L~D  
下面我们来剥离functor中的operator() CXP $bt}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q3'B$,3O^  
M;TfD  
return l(t) op r(t) "JUQ)> !?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #u2&8-Gh  
return op l(t) .jGsO0  
return op l(t1, t2) |<Dx  
return l(t) op <}Wy;!L  
return l(t1, t2) op lTOM/^L  
return l(t)[r(t)] 4-nr_ WCm4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %_@5_S  
j+B5m:ExfI  
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: k4AE`[UE  
单目: return f(l(t), r(t)); [TfV2j* e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8.3_Wb(c  
双目: return f(l(t)); s3E~X  
return f(l(t1, t2)); I9G*iu=U   
下面就是f的实现,以operator/为例 /&!d  
ZEyGqCf3  
struct meta_divide R#Nd|f<  
  { oQjB&0k4  
template < typename T1, typename T2 > &_^*rD~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @Jn:!8U0  
  { w KMk|y>  
  return t1 / t2; y[5P<:&s  
} Ccd7|L1  
} ; F+y`4>x  
-x%`Wv@L  
这个工作可以让宏来做: ; # ?0#):-  
ESf7b `tS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qpwh #^2  
template < typename T1, typename T2 > \ kcz#8K]~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; at(p,+ %  
以后可以直接用 )!*M 71  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q3O .<9S  
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 W0T i ^@  
(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。。。) <pl2 dxy  
%d#)({N  
$J0~2TV<  
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 Gx*0$4xJ3  
>0+|0ba  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v7OV;e a$  
class unary_op : public Rettype .fh?=B[o#  
  { M^JZ]W(  
    Left l; dVG UhXN6  
public : ,t&-`U]AX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~md|k  
WT!\X["FI$  
template < typename T > a*8.^SdzR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;@Hi*d[  
      { e%c5 OZ3~  
      return FuncType::execute(l(t)); K#sb"x`  
    } i7FR78^  
._8cJf.ae  
    template < typename T1, typename T2 > HXV73rDA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Di"9 M(6vf  
      { +2fJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @[kM1:G-F{  
    } NlEWm8u   
} ; _5S$mc8K0  
m^x\@!N:(  
q.b4m 'J  
同样还可以申明一个binary_op PXu<4VF  
g!Yh=kA'N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pfQZ|*>lkb  
class binary_op : public Rettype Hi" n GH  
  { l}-`E@w  
    Left l; /Vd#q)b%T  
Right r; 1Da [!^u,D  
public : _xL&sy09t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z*~ PYAt  
m"7R 4O  
template < typename T > 4kF .  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yg,lJ!q  
      { n@,eZ!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s]8J+8 <uO  
    } nzJi)A./  
`0XbV A  
    template < typename T1, typename T2 > V >uW|6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fX$4TPy(h  
      { P:-/3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +Y]*>afG  
    } @=#s~ 3  
} ; }ZVv  
UVmyOC[Y{  
d?y\~<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 d#:J\2V"R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SWO!E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Afhx`J1KO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :XZom+>2n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UkbQ'P+oS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 R/cq00g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jd2Y)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'yRv~BA  
下面是修改过的unary_op mf_'| WDs  
m9w ; a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I%C:d#p  
class unary_op I"<. h'  
  { U105u.#7  
Left l; !,!tNs1 K  
  by<@Zwtf  
public : .LcE^y[V  
'<D}5u7 2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 78~V/L;@S2  
'p+QFT>Ca  
template < typename T > ;p!hd }C  
  struct result_1 :BxYaAVt^  
  { &0Zk3D4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^K8a#-  
} ; |8{iIvi/  
FH(+7Lz4;  
template < typename T1, typename T2 > /_\W*@ E  
  struct result_2 9+Bq00-Z$  
  { Prx s2 i 8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kR?n%`&k  
} ; C\@YH]  
sZBO_](S  
template < typename T1, typename T2 > g}r5ohqC#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3^yWpSC  
  { Mf13@XEo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2MzFSmhc"  
} PH!B /D5G  
G/44gKl  
template < typename T > * t9qH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vm}.gQ  
  { 1V$B^/_  
  return OpClass::execute(lt(t)); -"9)c^KVx  
} zGz'2, o3  
xm, yqM!0A  
} ; :?6$}GcW  
8&hn$~ate  
 grA L4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r74w[6(  
好啦,现在才真正完美了。 TiEJyd`P  
现在在picker里面就可以这么添加了: jAHn`Bxz  
&-Er n/[  
template < typename Right > yZaDNc9'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IVODR  
  { } U1shG[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qh%vh ;|^  
} jN>UW}?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y,}43a0A  
J uKaRR~  
D|3QLG  
CGl+!t{  
irj}:f;!eF  
十. bind |ema-pRC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Vzm7xl [  
先来分析一下一段例子 ZaindX{.1  
G)|HFcE  
jF85bb$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5z]KkPQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |noTIAI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oD1=}  
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。 HOb\Hn|6jq  
我们来写个简单的。 Z i&X ,K~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3PeJPw  
对于函数对象类的版本: |]b/5s;>  
8so}^2hTlT  
template < typename Func > q`zR6  
struct functor_trait wb"t:(>&  
  { n:kxG  
typedef typename Func::result_type result_type; ~36XJ  
} ; uoc-qmm  
对于无参数函数的版本: e}w!]  
fltc dA  
template < typename Ret > ~h|L;E"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k5CIU}H"  
  { I65GUX#DV  
typedef Ret result_type; f\w4F'^tj  
} ; -bQvJ`iF  
对于单参数函数的版本: H}rP{`m  
'Q,<_ L"  
template < typename Ret, typename V1 > vbJMgdHFR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CMUphS-KE  
  { `&JA7UD>  
typedef Ret result_type; Py<vN!  
} ; <-7Ha_#  
对于双参数函数的版本: x9s`H)  
J3^Ir [  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xF0*q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =J\7(0Dz4t  
  { Mt0|`=64  
typedef Ret result_type; v>l?d27R  
} ; \?}.+v  
等等。。。 zaPR>:r0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CcE TS}Q0C  
Pfy;/}u^c  
template < typename Func > <!$Cvx\U  
struct func_return wt,N<L  
  { rMloj8O*  
template < typename T > CKgyv%T5m:  
  struct result_1 wu'60po  
  { ).b+S>k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZH :X 4!  
} ; UQr+\ u  
I !~Omr@P  
template < typename T1, typename T2 > 6h8NrjX  
  struct result_2 a)b@en;v  
  { mAKi%)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A(5? ci  
} ; qpCi61lTDJ  
} ; JOk`emle  
"5bk82."  
Gu=bPQOj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {'[1I_3  
S_=uv)%a  
template < typename Func, typename aPicker > 9rz"@LM  
class binder_1 r&;AG@N/  
  { YSmz)YfX9  
Func fn; ](pD<FfS]'  
aPicker pk; -n-X/M  
public : B[h9epU]K  
E>v~B;@  
template < typename T > E"!*ASN  
  struct result_1 $!lxVZ>  
  { Atw^C+"vW&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "zc!QHpSd  
} ; e{/\znBS%  
dRmTE  
template < typename T1, typename T2 > yKJp37R  
  struct result_2 xa:P(x3[  
  { >[U$n.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  t&]IgF  
} ; ~ME=!;<_  
NeP1 #  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7)#/I  
TB\CSXb  
template < typename T > !j@ 8:j0WY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *']RYu?X  
  { |xOOdy6 )~  
  return fn(pk(t)); up?8Pq*  
} <j' #mUzd  
template < typename T1, typename T2 > ~ln,Cm} 4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const czzV2P/t}  
  { +tF,E^  
  return fn(pk(t1, t2)); E}u\{uY  
} &r_B\j3  
} ; _ev^5`>p/  
I/l]Yv!  
Z8W<RiR  
一目了然不是么? )_ uK(UNZ5  
最后实现bind ~jaGf  
y;H 3g#  
K!X8KPo  
template < typename Func, typename aPicker > o2L/8q.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QX4I+x~oo\  
  { &nYmVwi?"Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FoLw S%+yO  
} JkmL'Zk>:  
6Jm4?ex  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :?TV6M  
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。 h) rHf3:  
E^!%m8--  
十一. phoenix mAMKCxz,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qJ !xhf1  
T&%>/7I>  
for_each(v.begin(), v.end(), -T>`PJpJuL  
( Z.<B>MD8^  
do_ MX34qJ9k  
[ H>B:jJf  
  cout << _1 <<   " , " Xo,BuK&G  
] -mXEbsm  
.while_( -- _1), %`~8j H@  
cout << var( " \n " ) 1JM~Ls%Z  
) C`ok{SNtUy  
); %<klz)!t  
9Y(<W_{/  
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: lk}x;4]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 CH2o[&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Msf yI B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z y.Ok 49  
XjC+kH  
X qh+  
template < typename Cond, typename Actor > _LK(j;6K}  
class do_while C5m*pGImG  
  { G100L}d"N  
Cond cd; h*Ej}_  
Actor act; SWu=n1J.?H  
public : 84k;d;  
template < typename T > Y9C]-zEv  
  struct result_1 zr,jaR;  
  { nV<YwqK  
  typedef int result_type; 61]6N;kJ;  
} ; Wrlmo'31  
3wK)vW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i9\Pks#l%  
e2;"> tp6?  
template < typename T > (\G~S 4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _K8-O>I "  
  { 3 . @W.GG8  
  do A;kB"Tx  
    { I|:*Dy,~  
  act(t); ? in&/ZrB  
  } P iN3t]2  
  while (cd(t)); #2}S83 k  
  return   0 ; :ZUy(8%Wl  
} /];F4AO5  
} ; q+N}AKawB  
&B) F_EI  
Jyd%!v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \"5\hX~dS  
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。 Yz,*Q<t  
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。 *yB!^O  
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。 A2B&X}K|U  
下面就是产生这个functor的类: 8!1o,=I$  
% R'eV<  
3vy5JTCz~  
template < typename Actor > j"f ]pzg&  
class do_while_actor )%Y$F LB  
  { XOxm<3gXn  
Actor act; <#c2Hg%jh  
public : 0^;{b^!(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fUa`Y ryQ  
XVY^m}pMe  
template < typename Cond > 8gZ5D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  W?.Y%wc0  
} ; ?&?y-&.5-  
]^s4NXf+  
p 0-\G6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qoEOM%dAqV  
最后,是那个do_ >~6 ;9{@  
<{'':/tXI  
BYu|loc  
class do_while_invoker e Q0bx&  
  { ?L_#AdK  
public : *FO']D  
template < typename Actor > &vLZj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Jg7IGU(dct  
  { ,Qp58u2V  
  return do_while_actor < Actor > (act); nwz}&nR  
} 1 }:k w  
} do_; nuvz!<5\{  
Z#9{1sHEP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]E`DG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Am- JB  
最后来说说怎么处理break和continue i^ 1P6B  
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。 KBXdr52"  
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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