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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ud_7>P$a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B? aMX,1  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, qs%UJ0tR  
-U{CWn3G  
Y#5v5  
-d.i4X3j  
  class filler kaT  !   
  { H%bc.c  
public : r j.X"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @<jm+f"MP  
} ; j8G$,~v  
`-!kqJ  
3xz|d`A  
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: |ms.  
Dv*d$  
fm^J-  
|vw],r6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;:,U]@  
Sy/Z}H  
y9N6!M|'y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xi<yB0MoA  
%L|xmx!c  
sU+8'&vBp  
Uc, J+j0F  
二. 战前分析 8OMMV,QF  
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:n6M'r  
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 25Ro )5  
(HXKa][T  
X`(fJ',  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4TTrHs  
  /* --------------------------------------------- */ e"%uOuIYX  
vector < int *> vp( 10 ); O ^!Bc}$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &ty-aB=F  
/* --------------------------------------------- */ Qo!F?i/ n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); njZJp|y6  
/* --------------------------------------------- */ `fOp>S^Q4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B]NcY&A  
  /* --------------------------------------------- */ (< >Lfn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O')=]6CQ*  
/* --------------------------------------------- */ |@~_&g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I4|"Ztw  
-G~/ GO  
C}|.z  
!x:{"  
看了之后,我们可以思考一些问题: kl[(!"p  
1._1, _2是什么? ~BqC!v.)@E  
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。 >9mj/P D  
2._1 = 1是在做什么? $)nPj_h  
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。 &Nh zEl1  
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。 1V9AnzwX  
5rfDm  
Cn{v\Q~.4  
三. 动工 6.a5%:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8AuE:=?,,  
|h%HUau  
 4Y}Nu  
Zoc4@% n  
template < typename T > YXZP-=fB>i  
class assignment QVJpX;u  
  { 5|~nX8>  
T value; SSCs96  
public : ll1N`ke  
assignment( const T & v) : value(v) {} }!{R;,5/n  
template < typename T2 > ;N(L,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D/Ok  
} ; /t`,7y 3T  
m?4hEwQxf  
:<bhQY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3!\h'5{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment maDWV&Db  
Woj5 yr  
~;]kqYIJ  
=+K?@;?  
  class holder S9r?= K  
  { {aq)Y>o5:T  
public : ']>9 /r#  
template < typename T > kS &>g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {d*OJ/4  
  { 54Rp0o tv  
  return assignment < T > (t); 1<1+nGO  
} 9unRMvE u  
} ; 49M1^nMvoo  
2"?DaX  
hrq% {!Z  
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: PuREqa\_[  
Ex zB{ "  
  static holder _1; YC8IwyL'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HV)aVkr/&  
zG<<MR/<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); * 30K}&T  
而不用手动写一个函数对象。 HUD0 @HQI  
D-LOjMe  
jk&xzJH.  
NJ.oME@=  
四. 问题分析 YPI,u7-  
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。 8ta @@h  
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。 !hZ: \&V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *|g[Mn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5N $XY@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Nj3iZD|  
/ @"{u0  
五. 问题1:一致性 AK,'KO%{=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| KS93v9|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3k9n*jY0  
K&%CeUa  
struct holder D0xQXC3$`  
  { O 1z0dHa  
  // }R#W<4:  
  template < typename T > El5} f4sl  
T &   operator ()( const T & r) const PjEJ C@n  
  { p9?kJKN  
  return (T & )r; b{ xlW }S  
} I:iMRvp  
} ; |mQ Fi\  
&H;,,7u  
这样的话assignment也必须相应改动: i cTpx#|=  
Y /_CPY  
template < typename Left, typename Right > nS%jnp#  
class assignment D?1fY!C:r  
  { RSym9t90t  
Left l; E|f[ #+:+  
Right r; {owuYVm  
public : ?$109wZ:9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;C$+8%P4  
template < typename T2 > nPXP9wmh4x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NUltuM  
} ; ZAgXz{!H(  
H"l4b4)N\  
同时,holder的operator=也需要改动: Tl2t\z+ps  
!="q"X /*  
template < typename T > +,>%Yb =EA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0W*{ 1W  
  { {s0%XG1$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hvw9i7#  
} dz9U.:C  
JyMk @Y  
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。 xeU|5-d'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D:/ n2_  
 '/.Dxib  
return l(rhs) = r; ,\\ba_*z  
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。 Dd5 9xNKm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %Gh5!e:$SI  
f*X CWr  
template < typename Tp > kKSGC?d  
class constant_t 8~o']B;lJ  
  { #_ |B6!D!  
  const Tp t; !lgL=Ys(  
public : I1E9E$m5\<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;AEfU^[  
template < typename T > $~G,T g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 46A sD  
  { :jl*Y-mM  
  return t; |qUGB.Q  
} ~:z.Xu5m  
} ; .c"nDCFVR  
`Y?VQ~ci>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `-L?x2)U  
下面就可以修改holder的operator=了 ^ F]hW  
m;OvOc,  
template < typename T > k5S;G"i J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S:_Ms{S  
  { LlQsc{ Ddf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QO'Hyf t  
} k6Kc{kY  
X( N~tE  
同时也要修改assignment的operator() V,&%[H [  
q9/v\~m  
template < typename T2 > C Bkoky 9&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 03 @a G  
现在代码看起来就很一致了。 FQ< -Wc  
 ?.?)5 &4  
六. 问题2:链式操作 t}q e_c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2Xt4Rqk$  
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。 Hy.u6Jt*/  
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。 F(G..XJQ  
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。 v"bWVc~H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W>@ti9\t  
*d 1Bp R%  
template < typename T > pp"X0  
struct result_1 G$<(>"Yr~$  
  { hw DxGiU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q]k< Y  
} ; hLO)-ueb  
 >;fVuy  
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: HGQ</5Z  
;,4*uU'vq  
template < typename T > #t+?eye~  
struct   ref )pWgt5:7~  
  { D#g -mqar:  
typedef T & reference; iGW|j>N  
} ; DSrU7#  
template < typename T > P3zUaN \c  
struct   ref < T &> 0j$\k|xFXZ  
  { 4>gfLK\R:  
typedef T & reference; VeA@HC`?"  
} ; Xoe|]@U`  
?JrUZXY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uF7vba$  
_jQ:9,; A  
template < typename T > :@L7RZ`_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Lp.*o  
  { BIx*t9wA  
  return l(t) = r(t); VE\L&d2S  
} _H+]G"k/r  
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。 A2'i~_e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >^Nnhnr  
S:xXD^n#H  
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 >F$9&s&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e={O&9Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,1]UOQ>AP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !sT>]e  
最后的布局是: 529; _|  
                Add VUP|j/qD  
              /   \ FnGKt\  
            Divide   5 49qa  
            /   \ TegdB|y7O  
          _1     3 t[|oSF#i  
似乎一切都解决了?不。 RD`|Z~:q:K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^ D0"m>3r  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {j wv+6]U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: YD4I2'E  
!yNU-/K  
template < typename Right > vl (``5{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4H8r[  
Right & rt) const (:iMs) iO{  
  { "aGmv9\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [v1$L p  
} <&eJIz=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vn.5X   
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。 dle\}Sy=  
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。 {|9knP  
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。 HNZ$CaJh  
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。 Zg+.`>z  
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? PMQTcQ^  
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: $QiMA,  
D0J{pAJ  
template < class Action > w,1N ;R&  
class picker : public Action o[;P@F  
  { }s2CND  
public : 7w73,r/D8A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bdrE2m  
  // all the operator overloaded e N`+r  
} ; c!@|y E,  
A rE~6X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 pj%]t  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: shw?_#?1dy  
@3n!5XM{EE  
template < typename Right > veDv14  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 091m$~r*  
  { :$I "n\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DN^+"_:TB  
} |QS|\8g{0V  
gj;gl ="3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -w+.'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T4x%3-4 ;  
1F.._5_"]  
template < typename T >   struct picker_maker :h@V,m Z  
  { QFTiE1mGH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 33%hZ`/>  
} ; a;$V;3C{b&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J_F\cM   
  { tDETRjTA  
typedef picker < T > result; |X{j^JP 5  
} ; :U\* 4l  
jP+{2)z"W  
下面总的结构就有了: {X?Aj >l  
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。 Z +/3rd  
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。 $`OyGeq"T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a@g <cl7a,  
至此链式操作完美实现。  LcLHX  
a[ ;L+  
Ft;x@!h%  
七. 问题3 pI f6RwH}%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 gwNZ`_Q  
/%&5Iq\:vA  
template < typename T1, typename T2 > T=NLBJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &CRgi488b  
  { -75mgOj.#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m +A4aQ9  
}  U :x;4  
b4:{PD~Mh  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: b~ )@e9  
.Z]hS7t  
template < typename T1, typename T2 > R|@~<*  
struct result_2 BZLIi O  
  { %,$xmoj9O]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {'alA  
} ; f0@*>  
~%lUzabMa  
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? /IcGJ&;  
这个差事就留给了holder自己。 ;E{jn4B'  
    ?9?A)?O<j~  
'<,Dz=  
template < int Order > 4'3;{k$z  
class holder; Qu<6X@+5  
template <> =84EX<B  
class holder < 1 > NxA4*_|H9  
  { ]Ndy12,M  
public : lA4-ZQ2Zp[  
template < typename T > VZ IY=Q>g  
  struct result_1 YXTV$A+lW  
  { Yt=)=n  
  typedef T & result; Dl~(NLM  
} ; @=z.^I30  
template < typename T1, typename T2 > ;jx[  +  
  struct result_2 DXj>u9*%  
  { &kvmLOI  
  typedef T1 & result; D HQxu4  
} ; Uufig)6  
template < typename T > "N'W~XPG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9: g]DIL  
  { L9^ M?.a  
  return (T & )r; 3st?6?7|  
} 2oc18#iG (  
template < typename T1, typename T2 > 5"G-r._  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DO{otn 9<  
  { GL>YJ%  
  return (T1 & )r1; G*_]Lz(N  
} |_g7k2oLY  
} ; \7h>9}wGf  
fp(zd;BSQ  
template <> t%e<]2-8  
class holder < 2 > J9;fqQCt  
  { pdFO!A_t  
public : D=%1?8K  
template < typename T > 5~UW=   
  struct result_1 z}==6| {  
  { x R$T/]/  
  typedef T & result; 78*8-  
} ; 4P5^.\.  
template < typename T1, typename T2 > 2[=3-1c  
  struct result_2 #X1a v  
  { &N=vs  
  typedef T2 & result; dPpJDY0  
} ; )2l @%?9  
template < typename T > w2s06`g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w\D !e  
  { x%k@&d;z  
  return (T & )r; ZDL1H3;R  
} b{aB^a:f=L  
template < typename T1, typename T2 > yEjiMtQll]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .9Cy<z  
  { )HI\T];  
  return (T2 & )r2; _OjZ>j<B.  
} S:i# |T."  
} ; v,*C>u\3s  
Id`V`|q  
PW5)") z  
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> >。 1,h:|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uh.;Jj;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iFI+W<QR  
$v#`2S(7  
return l(i, j) = r(i, j); ;a>u7rw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EFx>Hu/ [G  
![Gn0X?]  
  return ( int & )i; hQY`7m>L  
  return ( int & )j; VoUo!t:(+  
最后执行i = j; {K"hlu[  
可见,参数被正确的选择了。 z k}AGw  
7$g$p&,VX  
`) cH(Rj  
#\=7A  
T\$i=,_$  
八. 中期总结 EZjtZMnj  
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: VZr:yE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ffT}q7^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Xj{fM\,"9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E X'PRNB,  
o<3$|`S&  
RzL(Gnb  
 3TCRCz  
d,l?{ Ln  
%aw.o*@:  
九. 简化 [(3s5)O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2yg6hR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g;p} -=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #>bj6<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m#8[")a$"  
  +-*/&|^等 MaHP):~  
2. 返回引用。 ^5Lk}<utw  
  =,各种复合赋值等 wxc#)W  
3. 返回固定类型。 Kd^.>T-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (oX!D(OI  
4. 原样返回。 VSDua.  
  operator, ;XawEG7" U  
5. 返回解引用的类型。 &5R|{',(Y  
  operator*(单目) Ws`ndR  
6. 返回地址。 -c0ypz  
  operator&(单目) 9>9EZ?4m  
7. 下表访问返回类型。 z dgS@g  
  operator[] 1,;X4/*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ; iia?f1  
  operator<<和operator>> W!? h2[  
9ZJ 8QH  
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。 @lE'D":?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lh"*$.j-  
\_8wU' 7  
template < typename Left > I6f/+;E  
struct value_return 2NMs-Zs  
  { 18Y#=uH}  
template < typename T > 6ABK)m-y  
  struct result_1 ={ms@/e/T  
  { V9v20iX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &R%'s1]o  
} ; [|KvlOvP  
=zyA~}M2  
template < typename T1, typename T2 > |sReHt2)d  
  struct result_2 DaQl ip  
  { &2`p#riAS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pqfX}x  
} ; G*@!M%/  
} ; \CMZ_%~wU  
er UYR"  
22CET9iCe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t+8e?="  
~_D.&-xUF  
下面我们来剥离functor中的operator() K@O^\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: + t5SrO!`  
f_jhQ..g<g  
return l(t) op r(t) xmvE*q"9]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mu? |<#s  
return op l(t) 8D*nU3O   
return op l(t1, t2) E&P2E3P  
return l(t) op -d\sKc  
return l(t1, t2) op kUf i  
return l(t)[r(t)] =:^aBN#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @x}"aJgl  
i7Up AHd/  
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: 43PLURay  
单目: return f(l(t), r(t)); -!j6&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vQljxRtW  
双目: return f(l(t)); R c+olJ^5  
return f(l(t1, t2)); aTuu",f  
下面就是f的实现,以operator/为例 hO=L|BJ?I  
ITn%  
struct meta_divide 3f[Yk# "  
  { {]T?)!V m  
template < typename T1, typename T2 > \VNu35* J|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8W\yM;'  
  { ;Bs~E  
  return t1 / t2; x}+zhRJ  
} y|5L%,i  
} ; @8|*Ndx2  
=yf) Z^  
这个工作可以让宏来做: 8 "l PiW3  
!D#"+&&G8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Lx0nLJ\  
template < typename T1, typename T2 > \ heVk CM :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AW]\n;f  
以后可以直接用 wFJf"@/vJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0MWW( ;  
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 k]~o=MLmj  
(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。。。) -s3`mc}*  
Q(bOar5  
xyp{_ MZ  
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 \}Jznzx;  
'Gy`e-yB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YM}a>o  
class unary_op : public Rettype S,m(  
  { ABWn49c.  
    Left l; im<bo Mv  
public : bA^uzE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r9[S%Def  
^A$=6=CX  
template < typename T > !HY^QK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fN&,.UB^p  
      { G:AA>t  
      return FuncType::execute(l(t)); >y3FU1w5d  
    } QAs)zl0  
7Ak<e tHD  
    template < typename T1, typename T2 > $}9jv3>)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xw?DN*`L  
      { EA"hie7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1}(22Q;  
    } xl&@g)Jj  
} ; V]7/hN-Y}  
-D`1z?zHra  
{9@D zP  
同样还可以申明一个binary_op 6G8No-#y  
^O07GYF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }Fe6L;^;  
class binary_op : public Rettype eZ'8JU]  
  { :u>RyKu|&R  
    Left l; AO-5>r  
Right r; Na0^csPm  
public : %U\,IO`g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .5|[gBK  
cl& w/OJ#  
template < typename T > oD2:19M@p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const on_h'?2  
      { `16'qc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'OY4Q 'Z  
    } jPWONz(#  
Z/Rp?Jz\j/  
    template < typename T1, typename T2 > Z@bgJL8 3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I9X \@ lTf  
      { DQG%`-J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B/a gW  
    } Y{} ub]i  
} ; zMSwU]4I!  
odhcD;^X1  
F2N"aQ&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XZE(& (s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 25X|N=}   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DyC*nE;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 kWr1>})'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &~:EmLgv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]#o;`5'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j.=:S;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "Bd-h|J  
下面是修改过的unary_op yYz{*hq  
01.q9AGy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #}7T$Va  
class unary_op MCE@EFD`\  
  { 72nZ`u  
Left l; |8 ` }8vo)  
  8"h;+;  
public : mERkC,$  
mP)bOAU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U$y 9f  
,^9+G"H:I  
template < typename T >  Xu-~j!  
  struct result_1 &M|rRd~*  
  { Snkb^Kt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =M1}HF,7>l  
} ; utck{]P  
B- @bU@H  
template < typename T1, typename T2 > ilL%  
  struct result_2 )Xdq+$w.  
  { Cu@q*:'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CR [>5/:M  
} ; ?o(284sV3  
%n$f#Ml_r  
template < typename T1, typename T2 > xP\s^]e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d9 [j4q_  
  { q^xG%YdPz+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Do4hg $:40  
} P%R!\i  
'xS@cF o(  
template < typename T > 2/3yW.C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7rD 8  
  { i ;B^I8  
  return OpClass::execute(lt(t)); _|e&zr  
} HS |Gz3~  
X3sAy(q  
} ; q{h,}[U=  
OV{v6,>O  
0[UI'2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug DOyO`TJi  
好啦,现在才真正完美了。 b@J"b(  
现在在picker里面就可以这么添加了: d'(n/9K  
O.jm{x!m  
template < typename Right > X>$Wf3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =|J*9z;  
  { R+.4|1p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &en2t=a  
} 3>n&u,Xe  
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。 rn . qs  
'A|c\sy  
#pZeGI|'J  
z uNm !$  
NK|U:p2H  
十. bind mh4 VQ9  
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。 xD*Zcw(vj~  
先来分析一下一段例子 L4^/O29  
r.)n>  
m?wQk:Y1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t,LK92?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @~vg=(ic(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u$tst_y-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Q=! lbW  
我们来写个简单的。 %UdE2D'bC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O-[YU%K3?  
对于函数对象类的版本: !Gnm<|.  
64b AWHv  
template < typename Func > wmV=GV8 d  
struct functor_trait Z42q}Fhm*R  
  { #}fvjJ{  
typedef typename Func::result_type result_type; vE`;1UA}  
} ; q5Zu'-Cx@  
对于无参数函数的版本: ,Gy,bcv{  
\4qF3#  
template < typename Ret > 7kD?xHpe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ng<ic  
  { G8]{pbX  
typedef Ret result_type; POm;lM$  
} ; = mQY%l  
对于单参数函数的版本: Q0`@=5?-  
\_u{ EB'b  
template < typename Ret, typename V1 > )+v5 H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IM6n\EZ^  
  { [Y@}{[q5  
typedef Ret result_type; Xgh%2 ;:  
} ; jCj8XM{c>  
对于双参数函数的版本: b i-Am/9  
E_ 30)"]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^x*J4jl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c>c3qjWY/  
  { 6`7`herE}  
typedef Ret result_type; +?t& 7={~  
} ; -mO<(wfV>  
等等。。。 =}%:4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xP9R d/xa|  
LDw.2E  
template < typename Func > I_Z?'M  
struct func_return UCmJQJc  
  { r#j3O}(n  
template < typename T > VwBw!,%Ab  
  struct result_1 e7iQG@i7  
  { CNj |vYj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U4a8z<l$  
} ; ?st}rJ_  
ZQR)k:k7  
template < typename T1, typename T2 > "AqLR  
  struct result_2 %26HB w=JF  
  { <Qbqxw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7!o#pt7  
} ; ?TDmW8G}J  
} ; dqU)(T=C  
]LCL?zAzH!  
@VND}{j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t ~]' {[F  
PHez5}T  
template < typename Func, typename aPicker > =%}(Dvjv  
class binder_1 Rc@lGq9  
  { "FE%k>aV@v  
Func fn; I8W9Kzf  
aPicker pk; /ml+b8@  
public : 9$(N q  
E^w0X,0XlE  
template < typename T > `Lw Z(M-hI  
  struct result_1 FAGi`X<L  
  { q?w%%.9]X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g p9;I*!  
} ; FD8  
,ueA'GZ  
template < typename T1, typename T2 > m*e8j[w#  
  struct result_2 C3<_0eI  
  { )>rYp )  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DM,;W`|6%  
} ; A6;[r #C  
Py9:(fdS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =(<7o_gJ  
d| {<SRAI  
template < typename T > s,laJf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F9IPA%  
  { nwDW<J{f|U  
  return fn(pk(t)); Pl|*+g  
} hz2f7g  
template < typename T1, typename T2 > 7pH[_]1"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yk7^?W  
  { qm=9!jqC;  
  return fn(pk(t1, t2)); ,+5 !1>\  
} .KYDYdoS'  
} ; |z)7XK  
TU2MG VYy  
h9%.tGx  
一目了然不是么? gi/W3q3c6  
最后实现bind XOZ@ek)LY  
0w$1Yx~C  
${U H!n{  
template < typename Func, typename aPicker > QSo48OFs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J B  !Q  
  { (>om.FM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;p( Doy)i  
} erV&N,cI  
z)FGbX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P9#}aw+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J s,.$t  
n*qn8Dq  
十一. phoenix qUNXT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $I3}% '`+  
kPp7;U2A  
for_each(v.begin(), v.end(), 3_Re>i  
( ,Ct1)%   
do_ k'd=|U;(FV  
[ rdm&YM`J  
  cout << _1 <<   " , " YR~)07  
] ^<e(3S:  
.while_( -- _1), K&iU+  
cout << var( " \n " ) f@xjNm*'Z  
) xNxSgvco ,  
); kAk+ Sq^n  
~w$ ^`e!]  
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: j1$s^-9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor M[ ,:NE4H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~$ "P\iJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R-Z)0S'ZR  
+zsB~Vz  
@avG*Mr^  
template < typename Cond, typename Actor > J?bx<$C@  
class do_while s\ YHT.O?  
  { YZ^;xV  
Cond cd; lyyR yFfQ  
Actor act; |`ZW(} ~  
public : `9p;LZC1K  
template < typename T > Wr\A ->+  
  struct result_1 rTtxmw0  
  { MJI`1*(  
  typedef int result_type; : ]~G9]R`  
} ; @L5s.]vg=  
p6W|4_a?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j q1 |`:  
j.7BoV  
template < typename T > 59M\uVWR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ORo,.#<  
  { o",J{  
  do Ex$i8fO(  
    { p;9"0rj,z  
  act(t); JWvL  
  } [$%O-_x  
  while (cd(t)); ppK`7J>Z  
  return   0 ; tsN,yI]-VA  
} ^ah9:}Ll  
} ; [,/~*L;7  
&Z 6s\r%  
Al pk5o5B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ipyr+7/zJ  
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。 jdAjCy;s!  
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。 4|Ay;}X \  
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。 D $3Mg  
下面就是产生这个functor的类: |kh7F0';"  
.*Ylj2nM  
7FGi+  
template < typename Actor > %,Lv},%Y  
class do_while_actor .l$:0a  
  { VH7nyqEM  
Actor act; mL]a_S{H  
public : Wg!JQRHtT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fuF!3Q  
.6[7D  
template < typename Cond > r6gfxW5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \2!1fN  
} ; G_/Dz JBF  
L(+I  
H?_>wQj&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pq$-s7#  
最后,是那个do_ P+bA>lJd  
 HvzXAd  
liU8OXBl  
class do_while_invoker y XT8:2M  
  { +o-jMvK9  
public : TQ5*z,CkS  
template < typename Actor > Lz{z~xNHW.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W.CbNou  
  { Oe ~g[I;  
  return do_while_actor < Actor > (act); <\EJ:  
} vb`R+y@  
} do_; R9\ )a2  
zd|n!3;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =~_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nM| Cv  
最后来说说怎么处理break和continue $Da?)Hz'F  
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。 =}zSj64  
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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