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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  =E:a\r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _S6SCSFc  
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, sm;\;MP*yH  
*!yY7 ~#  
1IZTo!xi  
M K, $#  
  class filler _SQ0`=+  
  { @i@f@.t  
public : RRR=R]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "$N 4S9U  
} ; =-n7/  
Hp-vBoEk  
f5hf<R),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: hg}R(.1K=  
ZTK)N  
-v?)E S  
2B=+p83<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'Rw*WK  
q|N4d9/b  
Xm[Cgt_?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aUEnQ%YU"  
rZG6}<Hx  
%scQP{%aD  
>Ms_bfSK  
二. 战前分析 /3Cd P'c  
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。 t[b@P<F  
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 -Oc  
dZ'H'm;,!  
;&]oV`Ib  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oD~q/04!  
  /* --------------------------------------------- */ K&/!3vc  
vector < int *> vp( 10 ); 6gJc?+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hwd{^  
/* --------------------------------------------- */ DO9_o9'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wxo{gBq  
/* --------------------------------------------- */ ~M LBO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K.::P84m;  
  /* --------------------------------------------- */ F)hUT@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~X%W2N2  
/* --------------------------------------------- */ 3C(V<R?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bKP@-<:]  
2N}h<Yd 9  
#tlhH\Pr[  
RS /*Dp^  
看了之后,我们可以思考一些问题: tY6QhhuS:  
1._1, _2是什么? R)BH:wg"  
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。 9:]|TIPi  
2._1 = 1是在做什么? .V?>Jhok  
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。 8Xk,Nbcqt  
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。 @8'LI8 \/  
H5?H{  
]:F?k#c  
三. 动工 a qIpO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A!fRpN  
WTQd}f  
DzE_p- zs  
'v'=t<wgl  
template < typename T > 1n )&%r  
class assignment V( SRw  
  { K:8. Dvn  
T value; b<"LUM*;  
public : Q!v]njCIB7  
assignment( const T & v) : value(v) {} EK<ly"S.  
template < typename T2 > W"ldQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bd@1j`i  
} ; dEG1[QG  
]sG^a7Z.X  
A N 'L- E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Sx}61?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Swnom?t  
k9 NPC"  
0rj50$~$]  
~k780  
  class holder "?#O*x  
  { rhA>;9\  
public : 7bC)Co#:   
template < typename T > `CF.-Vl3J#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1]]#HTwX  
  { _omz74   
  return assignment < T > (t); _&|<(m&."  
} e]@R'oM?#`  
} ; 2L|)uCb  
l~*D jr~  
Tg\wBhJr|  
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: }N%uQP#I  
$|pD}  
  static holder _1; gzeTBlXg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HA0Rv#p  
=Xh*w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8bI;xjK^Q  
而不用手动写一个函数对象。 FCA]zR1  
JPGEE1!B{b  
@'fWS^ ;&  
U t'r^  
四. 问题分析 o0\d`0-el  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;/=6~%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2JX@#vQ4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8lfKlXR78  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * J|]E(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ab/KVB  
-G@:uxB  
五. 问题1:一致性 3~6,fTMz{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4VrL@c @  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qa-~x8]  
#8;#)q_[u  
struct holder _yP02a^2  
  { FvaelB  
  // 1y}tPkOe7O  
  template < typename T > H!vX#  
T &   operator ()( const T & r) const oES4X{,  
  { `;H3['~$  
  return (T & )r; @1^:V-=  
} jhkNi`E7  
} ; )*T <s  
Jl|^  
这样的话assignment也必须相应改动: F|&=\Q  
FErK r)  
template < typename Left, typename Right > ):pFI/iC  
class assignment EGIwqci:  
  { 19# A7  
Left l; #uillSV  
Right r; n9x&Ws;  
public : tFKR~?Gc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bf&k:.v'8  
template < typename T2 > ct-;L' a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U7@)RJ  
} ; tF=Y3W+L  
8bP4  
同时,holder的operator=也需要改动: g"o),$tm  
dpI9DzA;  
template < typename T > PML +$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?7CHHk  
  { sksop4gu5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'p:L"L}Q?  
} h&$,mbEoI  
oYNp0Hc  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >h<bYk"9Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @!zT+W&  
\QKr2|  
return l(rhs) = r; h<ULp &g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xPJ kadu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jYi{[* *  
GtNGrJU  
template < typename Tp > X=d;WT4,,  
class constant_t *2tG07kI  
  { n]+v Eu|  
  const Tp t; VG+WVk  
public : ]p sx\ZMa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZRr S""V  
template < typename T > :\+\/HTbh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v'zj<|2  
  { GY;q0oQ,  
  return t; 'ffOFIz|=I  
} fW'U7&O  
} ; ;\gsd'i  
F9&ae*>,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '5n67Hl 1  
下面就可以修改holder的operator=了 _2C[F~ +l  
1S26Y|L)  
template < typename T > J}vxK H#=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zxr|:KC ?&  
  { 1~# 2AdG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cjel6 nj  
} @xI:ZtM  
'9#O#I &J  
同时也要修改assignment的operator() 1TvR-.e  
{,aI0bw;  
template < typename T2 > \dz@hJl:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *Tt*\ O  
现在代码看起来就很一致了。 o?$B<Cb"  
< <vE.  
六. 问题2:链式操作 3+E AMn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 - ^sbf.  
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。 '`*{ig  
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。 kr C4O2Fkj  
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。 $`emP Hel  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :OVre*j  
xD(JkOne  
template < typename T > !P&F6ViO=  
struct result_1 . .|>|X4  
  { v{}i`|~J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {5=Iu\e  
} ; 'xUyGj:  
gqje]Zc<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X&[S.$_U  
%U&O \GB  
template < typename T > &_^t$To  
struct   ref +%'S>g0W=  
  { pb(YA/  
typedef T & reference; G 1 rsd  
} ; o 26R]  
template < typename T > swBgV,;   
struct   ref < T &> p`)GO.pz  
  { Vs-])Q?7J  
typedef T & reference; MqBA?7  
} ; P9)E1]Dc$  
K 9ytot  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zr0bVe+h  
<6]TazW?S  
template < typename T > =rA"|=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iyF~:[8  
  { ze<Lc/;X~  
  return l(t) = r(t); i+$G=Z#3E  
} ad "yo=%1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <n4T*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8,Jjv*  
qn VxP&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .Vm!Ng )j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |F }y6 gH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U[EM<5@I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +/tN d2  
最后的布局是: GJ:65)KU  
                Add Zl69d4vG  
              /   \ 4+ BWHV  
            Divide   5 9E/{HNkf  
            /   \ >hkmL](^  
          _1     3 WgxGx`Y)  
似乎一切都解决了?不。 iGxlB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Lo^0VD!O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kiLwN nq  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9`P<|(  
:Ve>tZeW  
template < typename Right > :+%"kgJNL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H ?Vo#/  
Right & rt) const  F?UI8  
  { -nVQB146^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #k %$A}9  
} W(h].'N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m0}Pq{ g  
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。 J9!}8uD  
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。 S VCTiG8t  
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。 \J*~AT~5q  
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。 KxyD{W1  
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? ]ow$VF{y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [D !-~]5  
\ 5MD1r}  
template < class Action > :@BAiKa[wa  
class picker : public Action Rra3)i`*  
  { z_Em%X  
public : qH#?, sK ^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _[D6 WY+  
  // all the operator overloaded b.h:~ATgN  
} ; q"Ct=d  
EL*OeyU1l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 D hN{Y8'~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ZDMv8BP7  
e70#"~gt[  
template < typename Right > K90wX1&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?8ZOiY(  
  { v[k;R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O!uZykdX4!  
} nK95v}p}Y  
vBP 5n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]]sy+$@~  
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。 @1+gY4g  
%y7&~me  
template < typename T >   struct picker_maker yf > rG  
  { $&fP%p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7T\LYDT  
} ; f*Z8C9)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ((& y:{?G  
  { QcW6o,  
typedef picker < T > result; 49('pq?D  
} ; y\a@'LFL  
}PC_qQF  
下面总的结构就有了: Eo\pNz#)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [h5~1N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |M8FMH[_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <0EVq8h  
至此链式操作完美实现。 hg2a,EU\Z  
p`+=) n  
-0I]Sm;$  
七. 问题3 M0jC:*D`"  
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。 5`_UIYcI  
Z=[qaJ{]  
template < typename T1, typename T2 > Jw+k=>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J!\Cs1 !f  
  { i% FpPni  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =&_Y=>rA]0  
} %qycxEVP  
j7(S=  
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,f4CNa  
7>-"r*W +z  
template < typename T1, typename T2 > S9 p*rk ~  
struct result_2 zfsGf 'U  
  { [-5l=j r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {uCX F~v  
} ; pu"m(9  
_c z$w5`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? p2=+cS"HC  
这个差事就留给了holder自己。 .or1*-B K  
    %&iY5A  
e{Y8m Xu  
template < int Order > GG=R!+p2  
class holder; J< vVsz+7:  
template <> ML!>tCT  
class holder < 1 > -d*zgP  
  { 2ophh/]  
public : )N'-A p$g  
template < typename T > :Z R5<Y>  
  struct result_1 ,hVDGif  
  { ?qmJJ5Gn  
  typedef T & result; )azK&f@tR|  
} ; z+5%.^Re  
template < typename T1, typename T2 > k .#I ;7  
  struct result_2 olxnQYFo  
  { ;CtTdr  
  typedef T1 & result; y5/LH~&Ov  
} ; +H  SKFp  
template < typename T > VprrklZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lc(}[Z/|V  
  { $/FL)m8.3  
  return (T & )r; e ia>Y$  
} DX(!G a  
template < typename T1, typename T2 > BCI[jfd7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jr2wK?LbB  
  { }8Yu"P${Y  
  return (T1 & )r1; IJk<1T7:(W  
} nr?|!gj  
} ; ^|lw~F  
]j+J^g  
template <> oIv\Xdc81  
class holder < 2 > @=6*]:p2.  
  { DmiZ"A  
public : .L8g( F(=:  
template < typename T > 1wLEkp!~  
  struct result_1 QIC? `hk1  
  { I\~sE Jwj  
  typedef T & result; 9CFh'>}$  
} ; 7U2?in}?Qi  
template < typename T1, typename T2 > h#}'9oA  
  struct result_2 2rWPqG4e  
  { q+U&lw|"w  
  typedef T2 & result; V)Ze> Pp  
} ; sP@7%p>wt  
template < typename T > Y<;KKD5P'j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ld[BiP`B2V  
  { TlC GP)VSj  
  return (T & )r; <AN5>:k[pM  
}  x-s\0l  
template < typename T1, typename T2 > 'B;n&tJ   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X@\ 9}*9  
  { dYZB> OS  
  return (T2 & )r2; 3XIL; 5  
} 9R99,um$  
} ; o]aMhSol  
v<vaPvW  
2Ft#S8  
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> >。 'kHa_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9dFo_a*?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jJV1 /]TJ  
q"u,r6ED  
return l(i, j) = r(i, j); vu~7Z;y(<j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >">grDX  
XBm ^7'  
  return ( int & )i; g(l:>=g]?  
  return ( int & )j; 9)$gD  
最后执行i = j; Tbj}04;I  
可见,参数被正确的选择了。 GI%9Tif  
->'xjD  
y3ST0=>j}  
:8U@KABH@h  
]\F}-I[  
八. 中期总结 W?gelu]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )v %tyU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %FJB9?9=|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SN;_.46k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?:3rVfO  
zYEb#*Kar  
i2Sh^\Xw  
&R3#? 1,  
aPin6L$;)  
{-51rAyi  
九. 简化 Go !{T  
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。 COcS w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FO)`&s"&2  
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: !H(V%B%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pE 6r7  
  +-*/&|^等 _.xicov  
2. 返回引用。 Muok">#3.  
  =,各种复合赋值等 Xz"xp8Hc(6  
3. 返回固定类型。 _+d*ljP)l3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [#2X  
4. 原样返回。 *z__$!LR  
  operator, C;m*0#9D  
5. 返回解引用的类型。 Q+dLWFI  
  operator*(单目) |H;+9(  
6. 返回地址。 U,V+qnS  
  operator&(单目) cG5u$B  
7. 下表访问返回类型。 Hx NoV.q  
  operator[] w~>tpkUB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \Z_29L w=  
  operator<<和operator>> _*n 4W^8  
.}n\c%&  
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。 vA*Q}]Ov  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ";o~&8?)  
pTN%;`) {  
template < typename Left > NWeV>;lh9  
struct value_return aE}=^%D  
  { _@7(g(pY 3  
template < typename T > N=.}h\{0  
  struct result_1 ta@ ISRK  
  { LMt0'Ml9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `Y0fst<,  
} ; y)0gJP L^  
5[1@`6j   
template < typename T1, typename T2 > AwtIWH*e  
  struct result_2 e#K rgUG  
  { L(W%~UGN V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {n pOlV  
} ; /nwxuy  
} ; :{x!g6bK@  
w 7Cne%J8  
xP XoJN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Oib[\O7[z  
jQO* oq}  
下面我们来剥离functor中的operator() llHN2R%(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r4;^c}  
N`J:^,H  
return l(t) op r(t) V|+ `L-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &t[z  
return op l(t) y?[5jL|Ue  
return op l(t1, t2) 7YoofI  
return l(t) op ^- u[q- !  
return l(t1, t2) op 3csm`JVK  
return l(t)[r(t)] Iq^~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LZgwIMd  
K-N]h  
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: (xI)"{   
单目: return f(l(t), r(t)); Pn~pej5'K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xgZV0!%  
双目: return f(l(t)); d;;>4}XJ]  
return f(l(t1, t2)); %@M00~-  
下面就是f的实现,以operator/为例 =x|##7  
3?a0 +]  
struct meta_divide Z'7 c^c7_  
  { #j(q/ T{x  
template < typename T1, typename T2 > QCZ,K" y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p.6$w:eV  
  { 0IoXDx  
  return t1 / t2; w`H.ey  
} /vFxVBX  
} ; L7~+x^kw  
(mD-FR@#  
这个工作可以让宏来做: pko!{,c  
qat45O4A1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _ Yb Eo+  
template < typename T1, typename T2 > \ gb!@OZ c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DTX/3EN  
以后可以直接用 [ZL r:2+z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) | TQedC  
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 23B^g  
(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。。。) .N2nJ/   
r'mnkg2,  
2n-Tpay0  
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 lx A<iQia  
g:~?U*f-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'O\d<F.c$2  
class unary_op : public Rettype "w:\@Jwu(  
  { <3],C)Zwc  
    Left l; U5@TaGbx  
public : "NX m\`8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 886 ('  
H3UX{|[  
template < typename T > T@d_ t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cpr{b8Xb8&  
      { q N[\J7Pz9  
      return FuncType::execute(l(t)); E7Gi6w~\  
    } @'F8|I 6  
aOAwezfYR  
    template < typename T1, typename T2 > M<M# < kD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {"gyXDE1  
      { PJSDY1T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \@ WsF$  
    } ]P}K3tN%]  
} ; x[.z"$T@  
ziB]S@U  
dc\u$'F@S  
同样还可以申明一个binary_op k_En_\c?p2  
98b9%Z'2f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yuy+}]uB@  
class binary_op : public Rettype E |GK3/  
  { sBuq  
    Left l; {g:/ BFLr#  
Right r; |Ad6~E+aL-  
public : *k@0:a(>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p0y0T|H^  
X,JWLS J  
template < typename T > E^EU+})Ujr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }G,SqpcG  
      { [-:<z?(n4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !rsqr32]  
    } /F8\%l+  
_1>(GK5[  
    template < typename T1, typename T2 > ^b `>/>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b0z{"  
      { zoJkDr=jn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z.Y;[Y  
    } jFPE>F7-M  
} ; .^N#|hp^  
0P%|)Ae  
Y9co?!J 5M  
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 }96/: ;:k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pD}VB6=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /Y\E68_Fh  
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。 X-ki%jp3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sKG~<8M}  
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。。。 :86luLFm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g%q?2Nv  
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) ,C@hTOT  
下面是修改过的unary_op W1vAK  
4k&O-70y4^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @|UIV  
class unary_op v YmtpKNj%  
  { 5dNf$a0E  
Left l; o|*|  
  s*~jvL  
public : <sWcS; x  
4-nr_ WCm4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gq:TUvX  
6q uWO2x  
template < typename T > t1{%FJ0F  
  struct result_1 x V 1Z&l  
  { k\thEEVP0*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [sY1|eX   
} ; R#Nd|f<  
/%q9hI   
template < typename T1, typename T2 > :mtw}H 'F8  
  struct result_2 ]gZ8b- 2O  
  { g /@yK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0*:hm%g  
} ; .lF\bA|  
qpwh #^2  
template < typename T1, typename T2 > I&NpN~AU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .gkPG'm[  
  { H{A| ~V)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =&b$W/l)0  
} $J0~2TV<  
L9YwOSb.  
template < typename T > A"3&EuvU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .s*EV!SE  
  { 6ewOZ,"j"4  
  return OpClass::execute(lt(t)); s riq(A  
} /,@v"mE7c!  
@)'@LF1Z  
} ; MJ/%$  
K#sb"x`  
sv6U%qV  
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 }nY^T&?`  
好啦,现在才真正完美了。 \lakT_x  
现在在picker里面就可以这么添加了: @] "9EW 0  
pD6g+Taj  
template < typename Right > &b6@_C9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -GWzMBS S  
  { 3XlnI:w =  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U+r#Y E.  
} <J }9.k  
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。 v*fc5"3eO  
SF7b1jr  
4kF .  
%+B-Z/1}  
OmjT`,/  
十. bind GJt9hDM$0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 cBF%])!  
先来分析一下一段例子 L{,7(C=  
:h^UC~[h 3  
g+r{>x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `&[:!U2]F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8Y~T$Yj^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 78J .~v/  
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。 0@x$Cp  
我们来写个简单的。 a&aIkD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :XZom+>2n  
对于函数对象类的版本: L\b_,'I  
{ZEXlNPww  
template < typename Func > )bU")  
struct functor_trait Wy>\KrA1  
  { I"<. h'  
typedef typename Func::result_type result_type; PjZvLK@a9)  
} ; oqHm:u ^2  
对于无参数函数的版本: ]%8;c  
Yn2^nT=8  
template < typename Ret > H08YM P>dc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9,>Y  
  { 6U9Fa=%>}  
typedef Ret result_type; KBHKcFk  
} ; FH(+7Lz4;  
对于单参数函数的版本: Q09~vFBg  
3CuoB b8  
template < typename Ret, typename V1 > K5rj!*x.o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y8'_5?+ 0  
  { .V:<w~=b  
typedef Ret result_type; 2MzFSmhc"  
} ; @@mW+16  
对于双参数函数的版本: ^l9 *h  
@Hdg-f>y]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @_ ZW P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l^?A8jG  
  { U I|@5:J  
typedef Ret result_type; bJ!f,a'/  
} ; 5MU@g*gj,C  
等等。。。 rWKLxK4oU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T sW6w  
VZ@@j[F(  
template < typename Func > IVODR  
struct func_return S9+gVR8]C  
  { 3"D00~  
template < typename T > 8>;o MM  
  struct result_1 )?y"NVc*  
  { irj}:f;!eF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uxiX"0)g>  
} ; 2DdLqZY#  
*.Hnt\4|  
template < typename T1, typename T2 > LgKEg90w(  
  struct result_2 oD1=}  
  { d}J#wT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [/j-d  
} ; x l=|]8w  
} ; >&Lu0oHH  
j'cCX[i  
!`E2O*g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ggjb86v\  
czi!q1<vg  
template < typename Func, typename aPicker > 5*Iz3vTq  
class binder_1 Yr0i9Qow  
  { 4yy yXj  
Func fn; WLFzLW=PD  
aPicker pk; (XWs4R.mkb  
public : aKcV39brr  
nwH|Hs riU  
template < typename T > wj~8KHan  
  struct result_1 ;yrcH+I$_  
  { xF0*q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oD`BX  
} ; hUc |Xm  
^T>.04";x  
template < typename T1, typename T2 > 6Z:|"AwC2  
  struct result_2 <!$Cvx\U  
  { -ZJ:<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q"uu&JC  
} ; %&GQ]pmcY  
xSZw,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cvy;O~)  
qILr+zH  
template < typename T > 2Ta F7Jn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e&nw&9vo  
  { ,pepr9Yd  
  return fn(pk(t)); x$sQ .aT  
} ><^@1z.J  
template < typename T1, typename T2 > j+seJg<_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kz;VAH  
  { E"!*ASN  
  return fn(pk(t1, t2)); ,B><la87  
} }o.ZCACYg  
} ; fRmc_tx  
.=S{  
p6*D^-  
一目了然不是么? FT6cOMu  
最后实现bind 38^_(N  
!b=$FOC>  
kPe9G  
template < typename Func, typename aPicker > FSk:J~Z;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L2%P  
  { lQjq6Fl2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); glpdYg *  
} up?8Pq*  
k:.c(_2M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Sl#XJ0 g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1GxYuTZ{  
/uVB[Tk^  
十一. phoenix .^,vK7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zb(u?U  
vPi+8)  
for_each(v.begin(), v.end(), t30V_`eQ  
( as8<c4:v  
do_ 7E'C o|  
[ Ho/5e*X  
  cout << _1 <<   " , " rv%Xvs B  
] f!yxS?j3  
.while_( -- _1), sAxn ; `  
cout << var( " \n " ) LY MfoXp  
) 2#^[`sFPO  
); RK0IkRXQd  
V/Tp&+Z.c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: aw`mB,5U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =Ev } v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &'R]oeag  
那么我们就照着这个思路来实现吧: | v+b?@  
H>B:jJf  
Kh>^;`h  
template < typename Cond, typename Actor > n| %{R|s  
class do_while ]=/f`  
  { J_,y?}.e3  
Cond cd; .d2s4q\  
Actor act; 0Z\fK>yw  
public : z y.Ok 49  
template < typename T > x>Kem$z  
  struct result_1 ~b+>o  
  { G100L}d"N  
  typedef int result_type; {974m` 5  
} ; 1\BECP+  
uZNR]+Yu@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /{lls2ycW%  
QeK~A@|F&  
template < typename T >  QS!b]a3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e2;"> tp6?  
  { 7YsFe6D"  
  do c;Li~FLR  
    { nQ mkDPjU  
  act(t); X(8 ]9  
  } a*=e 3nS  
  while (cd(t)); ), n?"  
  return   0 ; )2a!EEHz  
} =U:iR  
} ; d{0>R{uac  
|(wx6H:  
&Z9b&P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _PuMZjGL  
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。 i'a M#4V  
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。 )%Y$F LB  
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。 .AKx8=f  
下面就是产生这个functor的类: $jm'uDvm  
':HV9]k  
Na#2sb[)  
template < typename Actor > y&iLhd!p  
class do_while_actor /({5x[  
  { #0weN%  
Actor act; HzW ZQ6o  
public : p{.EFa>H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1aSuRa  
rt"\\sOlMB  
template < typename Cond > ,Qp58u2V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1 }:k w  
} ; ^E5Xpza  
]E`DG  
 ;v.l<AOE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8,%y`tUn>u  
最后,是那个do_ ?Hq`*I?b9  
@mW0EJ8bb  
[3j]r{0I  
class do_while_invoker  Q}G   
  { (!;4Y82#  
public : K 5!k06;s  
template < typename Actor > X\M0Q%8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K2NnA  
  { Ff|?<\x0}A  
  return do_while_actor < Actor > (act); :I1bGa&I  
} R D)dw  
} do_; GAQVeL1  
N@*v'MEko%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F+9|D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T"3WB o  
最后来说说怎么处理break和continue Jzh_`jW0l  
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。 9-9`;Z  
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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