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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *WzvPl$e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /&>vhpZ}  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, n,Gvgf  
C3k[ipCN  
Q}zd!*  
1@}s:  
  class filler gPJZpaS  
  { H;D CkVL  
public : Al}D~6MD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Sv#S_jh  
} ; b=$(`y  
UiE 1TD{  
Bjc<d,]  
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: wf`e3S  
(JX 9c  
/^M|$JRI  
{e]ktj#+{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;N(9nX}%)  
7gnrLc$]O  
; ElwF&"!X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n[E/O}3& /  
%96l(JlJ)B  
HI\V29 a  
;0"p)O@s04  
二. 战前分析 'nQQqx%v  
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。 lnQfpa8j  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l $:?82{  
^.g BHZ  
UlD]!5NO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  I?R?rW  
  /* --------------------------------------------- */ bnzIDsw!Q  
vector < int *> vp( 10 ); E7`Q =4@e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KAI/*G\z  
/* --------------------------------------------- */ @h E7F}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wg}rMJoG|  
/* --------------------------------------------- */ 4 Q<c I2|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wAA9M4  
  /* --------------------------------------------- */ is6M{K3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JqTR4[`Z\  
/* --------------------------------------------- */ :jHDeF.A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5fDp"-  
'UFPQ  
sZh| <2  
lHI?GiB@  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y'U]!c9  
1._1, _2是什么? n4A#T#D!t3  
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。 /RBIZ_  
2._1 = 1是在做什么? +@mgb4_  
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。 *|*6 q/  
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。 aH'=k?Of;  
8#h~J>u.  
.~Gt=F+`s  
三. 动工 Vjqs\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |T+YC[T#v  
W6&mXJ^3L  
fN_Ilg)t?5  
ozUsp[W>  
template < typename T > WB|N)3-1  
class assignment @.8FVF  
  { `gE_u  
T value; u"5 hlccH  
public : aB^`3J  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2]'cj  
template < typename T2 > +Ua.\1"6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j 21>\K!p  
} ; a0)]W%F  
LB\+*P6QM  
;=lQMKx0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @!KG;d:l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I4Rd2G_  
Wagb|B\  
/I~(*X  
c.{t +OR  
  class holder Aq,&p,m03  
  { I~T~!^}U  
public : j}aU*p~N  
template < typename T > &:[hUn8jU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Wu@v%!0  
  { #v\o@ArX  
  return assignment < T > (t); V]W-**j<  
} l|L ]==M  
} ; VpyqVbx1  
EXizRL-9o  
uGY(`  
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: *T-v^ndJh  
f5P@PG]{  
  static holder _1; 9iM[3uyO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jpt-5@5O  
u!TMt8+c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;.I,R NM  
而不用手动写一个函数对象。 lnWs cb3t  
=y]F cxF  
!f01.Tq8  
+z O.|`+  
四. 问题分析 |wkUnn4UB8  
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。 \xjI=P'-25  
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。 _r?.%] \.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m~RMe9Qi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 / TAza9a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rc#c^F<  
?XnKKw\  
五. 问题1:一致性 #<81`%  
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?| LPS]TG\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2|JtRE+  
OR<%h/ \f  
struct holder .9$ 7 +  
  { "W@>lf?"  
  // rtT*2k*  
  template < typename T > +?ilTU  
T &   operator ()( const T & r) const c^8csQ fG  
  { {O5(O oDa  
  return (T & )r; c;doxNd6  
} R=<uf:ca  
} ; G~{#%i  
SGUZ'}  
这样的话assignment也必须相应改动: '"]QAj?N  
B j z@X  
template < typename Left, typename Right > j% Wip j;c  
class assignment LLd5Z44v  
  { z c&i 4K  
Left l; (3QG  
Right r; HC>MCwx=r  
public : 8?G534*r@2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7"p%c`*;  
template < typename T2 > <>R\lPI2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 66l+cb  
} ; }]+k  
NflRNu:-  
同时,holder的operator=也需要改动: g n 6@x  
C o,"  
template < typename T > `FRdo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Fh~ pB>t  
  { L%31>)8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6rh^?B  
} n7iIY4gZ  
VY j pl  
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。 Xo ,U$zE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {LqahO*  
9IJc9Sv(  
return l(rhs) = r; U IHe^?R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9N;y^ Y\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?;ovh nY)  
4rH:`494  
template < typename Tp > F+285JK  
class constant_t U^d!*9R  
  { =m/BH^|&W  
  const Tp t; [f#7~  
public : w~Jy,[@n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k@9CDwh*s  
template < typename T > ?^!: Lw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WNo<0|X  
  { sO 0j!;N  
  return t; '=cAdja  
} b9"HTQHl  
} ; Y%#r&de  
Cd'K~Ch3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >m4HCs>  
下面就可以修改holder的operator=了 l]F)]>AE  
YTV|]xpR  
template < typename T > %d2\4{{S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3$h yV{  
  { 3R`eddenF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -b'a-?  
} (<ngdf`,  
~zyD=jx P9  
同时也要修改assignment的operator() V@`A:Nc_>  
Z lR2  
template < typename T2 > CNrK]+>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z~\Y*\f^Y3  
现在代码看起来就很一致了。 5v5K}hx  
cnR18NK  
六. 问题2:链式操作 uM@ve(8\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x|U[|i,;  
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。 /}R*'y  
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。 fe+2U|y  
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。 7R=A]@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m!^z{S  
qExmf%q:q  
template < typename T > q#*b4q {  
struct result_1 ,xuA%CF-S  
  { epQdj=h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MznMt2-u  
} ; T}y@ a^#  
{O (@}  
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: s#%P9A  
S%2qX"8  
template < typename T > N2\{h(*u  
struct   ref }o2e&.$4d  
  { &ngG_y8}&  
typedef T & reference; (VB-5&b  
} ; NG\^>.8  
template < typename T > Iv51,0A  
struct   ref < T &> H* vd  
  { Cbjx{  
typedef T & reference; ??h4qJ  
} ; %TS8 9/  
OQ*rxL cA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EbMG9  
T Y*uK  
template < typename T > @Xl/<S&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kC=h[<'  
  { be+tAp`  
  return l(t) = r(t); "t:9jU  
} t{o&$s93  
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。 3B3l)eX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A v[|G4n  
OpxJiu=W  
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 al{}p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &]P1IQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =`KV),\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G_)(?  
最后的布局是: iw0|A  
                Add hp!. P1b  
              /   \ ]97`=,OUg  
            Divide   5 @V71%D8{  
            /   \ #/2W RN1L  
          _1     3 Bxs0m]  
似乎一切都解决了?不。 2qe]1B;  
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。 a@niig  
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。 |!\5nix3A>  
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: z3(:a'  
T;Zv^:]0  
template < typename Right > )&wJ_ (z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $}z%}v  
Right & rt) const RAi]9`*7  
  { w5R?9"d@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /4bHN:I]M  
} z<z\)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HG:9yP<,o  
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。 @&}~r  
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。 $C`YVv%?0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Fa^I 1fk  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8D1+["&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y-k]Tr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1zlBkK   
*8#]3M]  
template < class Action > 3iv;4e ;  
class picker : public Action {[$JiljD  
  { :+$/B N:iO  
public : EViQB.3w\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?*: mR|=  
  // all the operator overloaded D<UX^hU   
} ; - A)XYz  
" UxKG+   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x>*#cOVz;C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: BY!M(X jrZ  
M?m)<vMr*  
template < typename Right > X9/]< Y<!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c/ s$*"  
  { HYWKx><   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  v+qHH8  
} g*[DyIm  
Ld$e  -dB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?^3Q5ye  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 a+#Aitd  
>4x~US[VB  
template < typename T >   struct picker_maker &HIG776  
  { GK\`8xWE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +u]L# ].;  
} ; HVkq{W|w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %MUh_63bB  
  { EhK5<v}  
typedef picker < T > result; _ tO:,%dL  
} ; (Aw!K`0Y1  
Q~S3d  
下面总的结构就有了: {Bm7'%i  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6$_//  
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。 A.>TD=Nz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F` "bMS  
至此链式操作完美实现。 2j( ]Bt:  
)7TuV"  
\o2cztl=  
七. 问题3 NAt; r  
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。  :bBMy\(u  
SXx;- Ws  
template < typename T1, typename T2 > 3Z-N*bhC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $S_G:}tna  
  { > cM}M=4s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ewD=(yr  
} -lNT"9  
<|R`N)AV;  
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: ~n )<L7  
zv[pfD7a  
template < typename T1, typename T2 > +4--Dl?  
struct result_2 MTUJsH\  
  { .GH#`j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R<FW?z*  
} ; +Oa+G.;)o4  
NP< {WL#  
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? l7M![Ur  
这个差事就留给了holder自己。 [Adkj  
    QH.zsqf(  
T3#KuiwU9  
template < int Order > >wJt# ZB  
class holder; (HD=m, }  
template <> )mvD2]fK  
class holder < 1 > c"x-_Uk  
  { 8 DE%ot  
public : s%p,cz; ,  
template < typename T > Q\k|pg?  
  struct result_1 - BE.a<  
  { &ytnoj1L(  
  typedef T & result; =%IBl]Z!"  
} ; cc_v4d{x  
template < typename T1, typename T2 > gHe%N? '  
  struct result_2 3Sclr/t  
  { VGtKW kVH  
  typedef T1 & result; jUg.Y98  
} ; EXD Qr'"  
template < typename T > i!+Wv-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6l|,J`G  
  { Sx|)GTJJ|-  
  return (T & )r; )Fw{|7@N  
} i!k5P".o^  
template < typename T1, typename T2 > O2 sAt3'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bQelU  
  { Se>"=[=  
  return (T1 & )r1; N@>o:(08  
} w,qYT -R  
} ; k6mC_  
Wo[*P\8  
template <> yB~` A>~M  
class holder < 2 > =n7 3bm  
  { etk@ j3#  
public : 5(V'<  
template < typename T > O!=ae|  
  struct result_1 '"QN{ja  
  {  XBF]|}%  
  typedef T & result; z0Bw+&^]}  
} ; NL76 jF  
template < typename T1, typename T2 > 5Dv ;-G;  
  struct result_2 s)<^YASg  
  { m\O|BMHn  
  typedef T2 & result; c2iPm9"eh  
} ; C\WU<!  
template < typename T > ;DXcEzV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IS9}@5`'  
  { $&l} ABn  
  return (T & )r; 1P1"xT  
} c5f8pa *  
template < typename T1, typename T2 > M^twD*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *6b$l.Vs  
  { *4<Kz{NF  
  return (T2 & )r2; _Boe"   
} Sy?O(BMo  
} ; +_h1JE_}D  
L dyTB@  
_xVtB1@kLM  
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> >。 fZ)M Dq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: se:lKZZ]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =|_{J"sv  
*#n?6KqZ  
return l(i, j) = r(i, j); 4gRt^T-?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RO10$1IW.2  
sVjM^y24  
  return ( int & )i; (" ,(@nS  
  return ( int & )j; Oi~ ]~+2  
最后执行i = j; @C34^\aH+  
可见,参数被正确的选择了。 ^A"TY  
ci~pM<+  
00d<V:Aoy  
DL:wiQ  
B-`,h pp  
八. 中期总结 +dIO+(&g  
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: 0s#`H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P$=BmBq18`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?%Pd:~4D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lNw8eT~2  
D:yj#&I  
/y.+N`_  
rnV\O L  
}#3'72  
<E`Ygac  
九. 简化 ,(  ?q  
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。 I2R" Y<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G?t<4MT v  
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: yK #9)W-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jhN]1t /\X  
  +-*/&|^等 :@H&v%h(u  
2. 返回引用。 x?unE@?\S  
  =,各种复合赋值等 5[py{Gq  
3. 返回固定类型。 Qq.ht  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xpb,Nzwt^  
4. 原样返回。 NLz[ F`I  
  operator, E>}(r%B  
5. 返回解引用的类型。 +oT/v3,  
  operator*(单目) PqO PRf  
6. 返回地址。 4%(\y"T  
  operator&(单目) G; *jL4  
7. 下表访问返回类型。 <+tSTc4>r  
  operator[] l; ._ ?H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >5aZ?#TS1  
  operator<<和operator>> VW[!%<  
2qF ?%  
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。 R2 I 7d'|v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kX2bU$1Q,i  
i#lnSJ08  
template < typename Left > dV( "g],  
struct value_return $z>L $,c>  
  { 2 ;z~xR  
template < typename T > E W {vF|  
  struct result_1 ~rN:4Q]/  
  { &`RD5uml  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y$%z]i5   
} ; Br,^4w[Hq  
e;kH,fHUI3  
template < typename T1, typename T2 > TBGN',,  
  struct result_2 _=wu>h&7  
  { B`)gXqBt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VJeoO)<j  
} ; [f?fA[, [  
} ; )5479Eb_  
Cmsg'KqqT  
#c?xJ&bh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m!qbQMXn  
*K<|E15 ,  
下面我们来剥离functor中的operator() M_+"RKp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;!ICLkc$  
xE2sb*  
return l(t) op r(t) OVo3.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "zn<\z$l  
return op l(t) gB;5&;T:  
return op l(t1, t2) #%;QcDXRe  
return l(t) op 5 +Ei! E89  
return l(t1, t2) op jc4#k+sb  
return l(t)[r(t)]  MYD`P2F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wc%Wy|d  
h2b,(  
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: zXop@"(e  
单目: return f(l(t), r(t)); X#|B*t34  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7<T1#~w4L  
双目: return f(l(t)); <K(qv^C  
return f(l(t1, t2)); .d JX,^  
下面就是f的实现,以operator/为例 GV+K] KDI  
;yvx-  
struct meta_divide !R;NV|.eI6  
  { O7M8!3Eqm  
template < typename T1, typename T2 > ``zgw\f[%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;V=Y#|o  
  { bc?\lD$ $  
  return t1 / t2; {Tps3{|wt  
} pdz_qj!Z  
} ; d3m!34ml  
'@ $L}C#OI  
这个工作可以让宏来做: o*[n[\cR  
[eWZ^Eh"I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VIXY?Ua  
template < typename T1, typename T2 > \ a'[Ah2}3r<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; - kGwbV}  
以后可以直接用 k3HPY}-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pQ_EJX)  
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 <Z nVWER  
(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。。。) L[|($vQ"  
/#lqv)s'  
StuQ}  
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 z!M8lpI M  
 4 Wb^$i!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hLv~N}  
class unary_op : public Rettype lBpy0lo#  
  { '^npZa'%sW  
    Left l; U9*uXD1\  
public : sRMz[n 5k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !T'`L{Sj  
ag_RKlM3  
template < typename T > sbju3nvk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W<QMUu  
      { pM|m*k  
      return FuncType::execute(l(t)); DR%16y<h  
    } W RBCNra  
fj7\MTy  
    template < typename T1, typename T2 > vhEqHjR:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2`Ojw_$W7  
      { =ObI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /.1yxb#Z?,  
    } >!D^F]CH  
} ; SJ4+s4!l <  
ep$C nBwE  
<T3v|\6~H  
同样还可以申明一个binary_op @X|Mguq5  
u!B6';XY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b%-S'@ew  
class binary_op : public Rettype RZ6[+Ygn  
  { b-`=^ny)K  
    Left l; sa7F-XM  
Right r; 2`[iTBZ=^  
public : L&I8lG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I*SrK Zb  
:rBPgrt  
template < typename T > U5iyvU=UG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @U 6jd4?)  
      { +sW;p?K7eO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mw\ z'  
    } :j)v=qul  
]UMt  
    template < typename T1, typename T2 > f*:DH4g }B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |h7 d #V>  
      { 0E<xzYo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xa=Lu?t%<  
    } a7? )x])e  
} ; x @a3STKT  
]SO-NR  
MyJ\/`8  
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  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t)i{=8 rq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^D%hKIT  
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。 LwI A4$d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <TDp8t9bU  
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。。。 OpNxd]"T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zUIh^hbFf  
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) xpU7ZY  
下面是修改过的unary_op l9P=1TL  
p9(|p Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M SnRx*-  
class unary_op Z w`9B  
  { *6` };ASK  
Left l; BKV,V/*p  
  (*K=&e0O  
public : ?=dp]E{  
MB!_G[R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [wO|P{8\"  
blk4@pg  
template < typename T > eVetG,["  
  struct result_1 'Zket=Sm;  
  { r3BQo[ 't  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qf .ASC   
} ; ,O'#7Dj  
<NYf!bx  
template < typename T1, typename T2 > 0DB8[#i%:  
  struct result_2 (>R   
  { [Nw%fuB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wyi%!H  
} ; 9sI&&Jg  
i[#XYX'\  
template < typename T1, typename T2 > d$gT,+|vu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # GbfFoE  
  { }|j \QjH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "8#EA<lsS  
} JnY.]:  
|nMg.t`8  
template < typename T > yP^C)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pe,:FIp,  
  { O!U8"Yr$  
  return OpClass::execute(lt(t)); `:Bm@eN  
} {2v,J]v_[  
SmUj8?6"  
} ; +I>V9%%vW_  
$[xS>iuD  
Mjj5~by:  
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 Pl\r|gS;  
好啦,现在才真正完美了。 QUO'{;,  
现在在picker里面就可以这么添加了: >3qfo2K 0  
csd~)a nb  
template < typename Right > S11ME  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  v[+ ]  
  {  {S$61ut  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); np6R\Q!&  
} Q{:=z6&  
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。 #WlTE&  
nSr_sD6"  
6g-Q  
>At* jg48  
Jmml2?V-c  
十. bind qGXY  
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。 8t5o&8v  
先来分析一下一段例子 -FGM>~x  
$l=&  
C)?tf[!_6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Rh,a4n?W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'o]kOp@q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @9e}kiW  
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。 xa[)fk$6  
我们来写个简单的。 _C54l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M/J?$j  
对于函数对象类的版本: }`uFLBG3  
)jPIBzMys  
template < typename Func > : =f!>_r+  
struct functor_trait ?_t_rF(?6  
  { rT"3^,,  
typedef typename Func::result_type result_type; kQw%Wpuq[/  
} ; #;])/8R%  
对于无参数函数的版本: NyR,@n1  
[e f&|Pi-  
template < typename Ret > ^iqy|zNtn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s`2q(`}  
  { \#sdN#e;XA  
typedef Ret result_type; bamQ]>0|>!  
} ; EpCF/i?9:  
对于单参数函数的版本: P\ia ?9  
,.z?=]'en  
template < typename Ret, typename V1 > NA!?.zn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eqSCE6r9x  
  { ~Z:)Y*  
typedef Ret result_type; WYm<_1  
} ; {l9gYA  
对于双参数函数的版本: r7jh)Q;BbR  
GCj[ySCD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ' >k1h.i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yXT.]%)  
  { M3VTzwuf^S  
typedef Ret result_type; d<cqY<y VA  
} ; +yI2G! $T9  
等等。。。 ^O QeOTF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /d*[za'0  
p5aqlYb6r  
template < typename Func > $U4[a:  
struct func_return &>xz  
  { k![oJ.vHD  
template < typename T > \OwCZ!`7i  
  struct result_1 s=>^ 8[0O  
  { "BZL*hHq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ENy$sS6[D  
} ; jx#9  
yioX^`Fc(~  
template < typename T1, typename T2 > )4R[C={  
  struct result_2 *M-'R*Np  
  { D]twid~OS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K]&i9`>N   
} ; }Ud'j'QMy  
} ; Ce/D[%  
/V }Z,'+  
FA{'Ki`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kjF4c6v  
}t*:EgfI  
template < typename Func, typename aPicker > +GEdVB  
class binder_1 X#o<))  
  { ? =I']$MH  
Func fn; =9;b|Y"aQ  
aPicker pk; >VppM  `  
public : +E']&v$  
Z^c\M\`7  
template < typename T > c-**~tb(  
  struct result_1 >c$3@$  
  { ~U4Cf >  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pa'N)s<  
} ; SmUiH9qNd,  
QYEGiT   
template < typename T1, typename T2 > ?-'GbOr!  
  struct result_2 <m,bP c :R  
  { = \M6s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n?QglN  
} ; K7t_Q8  
aF[#(PF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sq x'nXgO  
=@D H hg  
template < typename T > \A6 }=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `{NbMc\ ]  
  { ]:}7-;$V  
  return fn(pk(t)); iD<}r?Z  
} %@8#+#@J0  
template < typename T1, typename T2 > C@g/{?\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q| UO]V  
  { QT=i>X  
  return fn(pk(t1, t2)); G!Yt.M 0  
} M5 P3;  
} ;  81!gp7c  
+LlAGg]Z  
I#'yy7J  
一目了然不是么? U, 8mYv2|  
最后实现bind BKV:U\QZ  
!AG oI7W}  
Q$Rp?o&  
template < typename Func, typename aPicker > :o:Z   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1.5R`vKn]  
  { :jJ0 +Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iI3,q-LA  
} Z`#XB2,  
<B'PB"R3y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +U iJWO  
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。 8\G"I  
2J (nJT"  
十一. phoenix 8Y_lQfJa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ts; ^,|h  
B%5"B} nG  
for_each(v.begin(), v.end(), /4}y2JVv)  
( cUO$IR)yL  
do_ \}AJ)v*<  
[ $wbIe"|  
  cout << _1 <<   " , " y,K> Wb9e  
] FD5OO;$  
.while_( -- _1), >3}N;  
cout << var( " \n " ) /]of @  
) ^a$L9p(  
); 8tO.o\)h  
q{+}0!o  
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: L\R(//V  
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 4>/i,_&K K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lYey7tl{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZiRCiQ/?  
gGx<k3W^  
P0RtS1A  
template < typename Cond, typename Actor > Gzwb<e y  
class do_while |{RCvm  
  { 9v1Snr  
Cond cd; {;O j  
Actor act; 9m<%+ S5&  
public : 24sQon  
template < typename T > WXG0Z  
  struct result_1 s#(7D3Pr#  
  { PS0/O k  
  typedef int result_type; cH5RpeP  
} ; $j \jT  
Htfq?\ FD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "1`w>(=  
<sX_hIA^Fx  
template < typename T > yZ]?-7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [[xnp;-;  
  { g?K? Fn.}  
  do a-AA$U9hj  
    { *$3p3-  
  act(t); V{ ~~8b1E  
  } c7R&/JV  
  while (cd(t)); z2Z}mktP  
  return   0 ; .EvP%A m  
} B1]FB|0's  
} ; c[$i )\0  
)|#ExyRO  
$.31<@T7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'v=BAY=Ef  
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。 ap,zC)[  
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。 vu&ny&=`  
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。 ,XI=e=  
下面就是产生这个functor的类: D_G]WW8  
gZ-:4G|J  
F%4N/e'L  
template < typename Actor > #B q|^:nj  
class do_while_actor G&`5o*).bb  
  { K92M9=>  
Actor act; @, AB 2D  
public : O&}R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rDu?XJA  
KuEM~Q=  
template < typename Cond > LR'~:46#u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,Ek6X)|@  
} ; 6/vMK<Fz9  
!& >LLZ  
.y0u"@iF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yv2L0bUo:  
最后,是那个do_ -y[y.#o  
"{3MXAFe  
JvaHH!>d/  
class do_while_invoker %e_){28 n  
  { +;Gvp=hk  
public : e@& 2q{Gi=  
template < typename Actor > &vIj(e9Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >5zD0!bA  
  { ABL5T-*]  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y&y<WN}Q  
} F!2VTPm9z  
} do_; YG)7+94  
|!1iLWQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \`%#SmQF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (a~V<v"  
最后来说说怎么处理break和continue Yp8XZ 3  
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。 ,mKUCG  
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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