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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UcDJ%vI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~<3qsA..  
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, ?^us(o7-  
bv>;%TF  
Ix%h /=I  
LKG],1n-  
  class filler FK{ YRt  
  { ~!'%m(g  
public : #H(|+WEu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rB}UFS)  
} ; =O w}MX  
%FQMB  
%lV&QQa  
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: %L{H_;z  
j_\sdH*r  
kqSCKY1  
{!xPq%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &~U8S^os  
BG"~yyKA  
\w^iSK-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t-lWvxXe  
%$I\\q q>{  
dx[<@f2c  
(hd^  
二. 战前分析 q~r )B}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \CB{Ut+s  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 LS4c|Dv  
//:.k#}~B  
1&Rz'JQ+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +}>whyX1  
  /* --------------------------------------------- */ ?{$Q'c_I  
vector < int *> vp( 10 ); yEtSyb~GK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J& +s  
/* --------------------------------------------- */ kYz)h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X\hD 4r"  
/* --------------------------------------------- */ '+Dn~8Y+9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FJv=5L  
  /* --------------------------------------------- */ &7T0nB/)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $.cNY+  k  
/* --------------------------------------------- */ [Ym?"YwVX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 42:\1B#[  
? 8S0  
B>t$Z5Q^X  
O:RPH{D  
看了之后,我们可以思考一些问题: G[r_|-^S  
1._1, _2是什么? OAR1u}  
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。 pQ*9)C   
2._1 = 1是在做什么? U#+S9jWe  
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。 E$34myOVf  
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。 iquB]z'  
3ZU`}  
2<yi8O\  
三. 动工 Z~~{!C+G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \)DP(wC  
5P -IZ8~$  
]o_Z3xXUa  
4t|g G`QW7  
template < typename T > #DwTm~V0"  
class assignment n%3rv?m7  
  { $91c9z;f^  
T value; cG,B;kMjo  
public : OTL=(k  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4s^5t6  
template < typename T2 > N/TU cG|m\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }/B  
} ; ,4jkTQ*@2  
.Frc:Y{  
v6HBO#F'V{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  1SP )`Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R?(0:f  
i RS )Z )  
j=r`[B m  
*&+e2itmp  
  class holder )~T)$TS  
  { ~{0:`)2FQ  
public : &kHp}\  
template < typename T > E08FUAth]#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x %L2eXL  
  { b>hNkVI  
  return assignment < T > (t); \$/)o1SG  
} >:Na^+c  
} ; G`8gI)$u  
7$<.I#x  
KF|+# qCN  
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:  nk>  
YxlV2hcX;  
  static holder _1; ,u#uk7V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5:Pp62  
xKWqDt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /WRS6n  
而不用手动写一个函数对象。 Yew n  
Al09R,I;  
wV+ W(  
{2vk<  
四. 问题分析 !lKO|Y  
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。 L)a8W   
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。 K19/M1~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7cr@;%#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Qg"hN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 );_g2=:#  
>N@tInE  
五. 问题1:一致性 5B#q/d1/a  
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?| l9lBhltOH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #:s*)(Qn  
U s86.@|  
struct holder AqB5B5}  
  { nT..+ J)  
  // E0'+]"B  
  template < typename T > J0*hJ-/u  
T &   operator ()( const T & r) const B]L5K~d  
  { ym9Z:2g  
  return (T & )r; <+o-{{E[  
} vH%AXz IA  
} ; n$ $^(-g@)  
'iA#lKG  
这样的话assignment也必须相应改动: 0vuL(W8)  
XAwo ~E  
template < typename Left, typename Right > 0?KXQD  
class assignment Q1jU{  
  { b6:A-jb*I  
Left l; k"\%x =#  
Right r; Xf!@uS6<X  
public : gKeqf-UWKJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fuSfBtLPR#  
template < typename T2 > ig<Eyr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,A`d!{]5  
} ; JQ=i{9iJ  
u.sF/T=6f  
同时,holder的operator=也需要改动:  N-`Vb0;N  
dU1w)Y  
template < typename T > D9,609w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (|)`~z  
  { `bT!_Ru  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZUP\)[~  
} NAjY,)>'K  
L9Sd4L_e  
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。 QEKSbxL\W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \95qH ,w)T  
2_M+akqy^  
return l(rhs) = r;  Ec IgX_\  
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。 b&[9m\AX`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E9z^#@s  
(XA=d 4  
template < typename Tp > R,R[.2Vi  
class constant_t oJa6)+b(3  
  { %|E'cdvkX  
  const Tp t; 28FC@&'H  
public : OzY55  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J@D5C4>i  
template < typename T > 1{+x >Pv:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i)9}+M 5  
  { Xou1X$$z  
  return t; rE0?R( _  
} ^,u0kMG5l  
} ; &7Frg`B&:  
d]1%/$v^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <"A|Xv'Q  
下面就可以修改holder的operator=了 ^2f'I iE  
X8~dFjhX  
template < typename T > NbOeF7cq+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,: g.B\'Q  
  { xw_VK1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j !^Tw.Ty  
} (t&]u7Atr  
x g=}MoX  
同时也要修改assignment的operator() _G s*4:  
HUqG)t*c1  
template < typename T2 > #vrxhMo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jv $Y]nf  
现在代码看起来就很一致了。 Ci%u =%(  
<;O=h; ~|  
六. 问题2:链式操作 kk]f*[Zi5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z'@j9vT  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y `4AML  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 HScj  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0dS}p d">k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k. bzh.  
&v!=\Fig4  
template < typename T > \b {Aj,6,  
struct result_1 Jf\lnJTyU8  
  { &qw7BuF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W: Rs 0O  
} ; !iKR~&UpAL  
<viIpz2jh%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: GwiG..Y]&  
mk>L:+  
template < typename T > _XT],"  
struct   ref ~wnTl[:  
  { g\MHv#v*k  
typedef T & reference; fDc>E+,  
} ; 36>pa  
template < typename T > ;t!n%SnK9!  
struct   ref < T &> (IX iwu  
  { /lAB  
typedef T & reference; F#=XJYG1  
} ; 5,=Yi$x  
`@GqD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7q bGA K  
3L/qU^`  
template < typename T > /CpUq;^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a%*l]S0z"  
  { `abQlBb*  
  return l(t) = r(t); Ta#vD_QP  
} 97:1L4w.(  
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。 TJ(PTB;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ';` fMcN  
pT]M]/y/:  
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 +3.Ik,Z}zq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6cof Zc$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]D^dQ%{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dDH+`;$.  
最后的布局是: tB.;T0n  
                Add 1lyJ;6i6L  
              /   \ 7t-j2 n`<  
            Divide   5 0z?b5D;  
            /   \ .4={K)kz|F  
          _1     3 *D`qcv  
似乎一切都解决了?不。 'G6TSl  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  [+$l/dag  
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。 Z:f0>  
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: pTq,"}J!+  
GF~^-5  
template < typename Right > :QgC Zq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2&91C[da0  
Right & rt) const $;un$ko6%  
  { E [JXQ76  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m1_?xU  
} N_<sCRd]9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /H.QGPr  
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。 \3K6NA!L  
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。 BmYU#h  
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。 8)/i\=N3;  
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。 GkMNV7"m  
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? T#Pz_ hAu  
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: 04tUf3 >  
"?,3O2t  
template < class Action > FD(zj^*  
class picker : public Action 6QdNGpN  
  { O%v(~&OSl  
public : ^ )N[x''a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nPq\J~M  
  // all the operator overloaded ~\dpD  
} ; >_M}l @1  
vl$! To9R"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 mFayU w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ku LZg  
#1Mk9sxo  
template < typename Right > cJA0$)JP&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gb 61X6  
  { &Pxt6M\d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'R*gSqx~  
} /Nq!^=  
~J2-B2S!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 322W"qduTZ  
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。 Qv8#{y@U  
T\c;Ra  
template < typename T >   struct picker_maker ?>MD/l(l  
  { A(_AOoA'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B%6bk.  
} ; L5T)_iQ5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^ vI|  
  { R+]p -NI^  
typedef picker < T > result; %9M; MK  
} ; r0G#BPgdR  
d_J?i]AP|'  
下面总的结构就有了: 3iYz<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。 .Q"3 [  
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。 GG"0n{>0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Js+d4``W  
至此链式操作完美实现。 ^FgNg'"[3  
J'9&dt  
"W6 nW  
七. 问题3 +WPi}  
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。 yG&kP:k<  
S "oUE_>  
template < typename T1, typename T2 > <6/XE@"   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q<>2}[W  
  { UEo,:zeN[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }SitT\%  
} w%S<N  
NOyLZa'  
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: S !c/"~X+  
d!8q+FI  
template < typename T1, typename T2 > z+" :,#  
struct result_2 ~b\7 qx_a9  
  { v ;MI*!E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _zh}%#6L  
} ; UShn)3F  
U]vNcQj  
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? (/YC\x?  
这个差事就留给了holder自己。 6(9Ta'ywZ  
    lk.Q6saI1  
F/j=rs,*|D  
template < int Order > @PwEom`a  
class holder; 8e\a_R*(|  
template <> k`g+    
class holder < 1 > w2]1ftY  
  { `RGZ-Q{_  
public : &8"a7$  
template < typename T > ^\N2 Iu>6  
  struct result_1 p5F[( H|9  
  { ^%_B'X9  
  typedef T & result; 7vr)JT=  
} ; TeqFy(Dr  
template < typename T1, typename T2 > RB/[(4  
  struct result_2  (i*1M  
  { ?[!.TU?4N  
  typedef T1 & result; ) 2S0OY.  
} ; ""pJO 6bI  
template < typename T > $L</{bXW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {(a@3m~a%  
  { 3kR- WgVF,  
  return (T & )r; wT*N{).  
} tHoFnPd\|  
template < typename T1, typename T2 > pvmm" f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yWzvE:!)  
  { 83R"!w18  
  return (T1 & )r1; @Jvw"=  
} q<c).4  
} ; e}[$ =  
fvit+  
template <> dUO~dV1  
class holder < 2 > EzNmsbtZ(  
  { hNx`=D9[7  
public : yr sP'th  
template < typename T > u x:,io  
  struct result_1 wCmwH=O  
  { ,?&hqM\  
  typedef T & result; (3]7[h7  
} ; WDzov9ot  
template < typename T1, typename T2 > NmB0CbB  
  struct result_2 !Z=`Wk5  
  {  g<,v2A  
  typedef T2 & result; Eq.c;3  
} ; t:=Ui/!q  
template < typename T > O')Ivm,E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kq{s^G  
  { ~S-x-cZ  
  return (T & )r; ?WAlW,H>  
} [j93Mp  
template < typename T1, typename T2 > 0A 4(RLGg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f[|xp?ef  
  { TqQ>\h"&_  
  return (T2 & )r2; 0eQ5LG?)  
} ORtl~V'  
} ; |qI_9#M\(  
W:5m8aE\  
8l='Hl  
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> >。 kOtC(\]5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tOspDPSXX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $u3N ',&  
4uNcp0  
return l(i, j) = r(i, j); k ,<L#?,a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0.@/I}R[  
#h r!7Kc;N  
  return ( int & )i; x[(2}Qd  
  return ( int & )j; J puW !I  
最后执行i = j; >Y2Rr9  
可见,参数被正确的选择了。 /AMtT%91  
5lU`o  
!/jx4 w~R  
\!SC;  
(9cIU2e  
八. 中期总结 r`S]`&#}(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j ^_ G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2iH ,U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .5 dZaI)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @Rx/]wyH  
K/%aoTO}  
QGshc  
w:umr#  
D J<c  
zZf#E@=$|  
九. 简化 !o.g2  
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。 G %#us3x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F5MWxAS,>  
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: gsU&}R1*h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *g=*}2  
  +-*/&|^等 W B!$qie\  
2. 返回引用。 (yXVp2k  
  =,各种复合赋值等 2<988F  
3. 返回固定类型。 *50Ykf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Aga7X@fV(  
4. 原样返回。 ikxSWO_Y=  
  operator, hG ]jm  
5. 返回解引用的类型。 |Pj _L`G  
  operator*(单目) \DQ;v  
6. 返回地址。 Jx{,x-I  
  operator&(单目) X,OxvmDm  
7. 下表访问返回类型。 Jp= (Q]ab  
  operator[] vW4 f3(/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -_4! id  
  operator<<和operator>> {;-$;\D  
AVcZ.+?  
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。 >K &b,o,[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '.dW>7  
#Kh`ATme  
template < typename Left > ntF(K/~Y  
struct value_return GB !3Z  
  { "^trHh8=  
template < typename T > ~z aV.3#  
  struct result_1 ~P/G^cV3s  
  { L9kSeBt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tjTF?>^6|  
} ; QWxQD'L'  
N\Hd3Om  
template < typename T1, typename T2 > 8bK}& *z<  
  struct result_2 []Fy[G.)H  
  { ~z'0~3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t6"4+:c!>  
} ; |BW956fBU  
} ; }YSH8d  
Qy$QOtrv  
nut7b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e1IuobT  
/0\pPc*kA{  
下面我们来剥离functor中的operator()  (&gCVf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !l\pwfXP&%  
UbYKiLDF)  
return l(t) op r(t) Mr1pRIYMd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :5Vu.\,1  
return op l(t) s e1ipn_A  
return op l(t1, t2) ze ua`jQ  
return l(t) op %!=YNm  
return l(t1, t2) op u( o@_6  
return l(t)[r(t)] 7dakj>JM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C9nNziws  
z^b\hR   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x``!t>)O  
单目: return f(l(t), r(t)); y%GV9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gTq-\k(  
双目: return f(l(t)); +amvQ];?Q8  
return f(l(t1, t2)); awawq9)Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 O@$hG8:  
3gM{lS}h#  
struct meta_divide  qJK^i.e  
  { 2cDC6rul  
template < typename T1, typename T2 > Wu}Co  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c49#aN R  
  {  AH} nTm  
  return t1 / t2;  h43k   
} Y9%yjh  
} ; 8jZYy!  
$wN.~"T  
这个工作可以让宏来做: 980+Y  
^*r${Nj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '|cuVxcE55  
template < typename T1, typename T2 > \ B8nXWi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cshUxabB  
以后可以直接用 td m{ V st  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1dq.UW\  
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 tb i;X=5  
(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。。。) F;ZLoG*U  
-`;8~wMN  
lAGxE-B^a"  
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 :vr,@1c  
#[si.rv->  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H z6H,h  
class unary_op : public Rettype q[#\qT&QU  
  { u1"e+4f  
    Left l; 9@j~1G%^  
public : <V, ?!}V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l&rDa=m.J  
[0}471  
template < typename T > nFP2wvFM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P]TT  
      { 01dx}L@hz  
      return FuncType::execute(l(t)); 8fN0"pymo  
    } @U)'UrNr~  
6M6QMg^  
    template < typename T1, typename T2 > ,'9tR&S$_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a_ P[J8j  
      { oaKf{$vg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V ": BAn  
    } S ~_%  
} ; I45A$nV#Q  
{)[i\=,`{  
-3V~YhG  
同样还可以申明一个binary_op d;=,/a  
9j 8t<5s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OBl8kH(b>  
class binary_op : public Rettype ZMe|fn  
  { 3x'30  
    Left l; X+3)DE\2  
Right r; )&9 =)G  
public : N!v@!z9Mu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ArEpH"}@  
`8-aHPF-  
template < typename T > d5%*^nMpY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1^;h:,e6  
      { rEf\|x=st:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "tark'  
    } 4Rm3'Ch  
W>~%6K>p  
    template < typename T1, typename T2 > H>] z=w~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pjy?&;GvT  
      { Mz^s^aJEE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |:?.-tq  
    } o ,!"E^  
} ; So^`L s;S  
L7g&]%  
vP4Ij  
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 s,k1KTXg<B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IX(yajc[~M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =, 0a3D6b  
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。 9e&#;6l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F:g{rm[  
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。。。 3azc`[hl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )eEvyU  
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) p^:Lj9Qax  
下面是修改过的unary_op [w/t  
J*Hn/m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5:d2q<x:{  
class unary_op acZHb[w  
  { l!  y _P  
Left l; D5>~'N3b  
  (0Qq rNs  
public : J9FNjM[qe  
5jQP"^g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fdw[CYHz  
}ELCnN  
template < typename T > _PbfFY #  
  struct result_1 Mh|`XO.5I  
  { w3N%J>4_E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DRoxw24  
} ; iq:[+  
48Lmy<}*  
template < typename T1, typename T2 > (3h*sd5ly  
  struct result_2 }Yl=lc vw  
  { E?mp6R]}%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q75^7Ga_  
} ; #}(Df&  
|w2AB7EU  
template < typename T1, typename T2 > }# x3IE6'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 55LF  
  { 1hyah.i]Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q/n.T0Z ^  
} I 6YT|R  
Bqi2n'^O2  
template < typename T > .^S78hr]n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FBAC9}V"  
  { } XU:DE  
  return OpClass::execute(lt(t)); kV3j}C"  
} uW~ ,H}E  
x2sOEkcQ  
} ; bJF/daC5  
.4W>9 8  
P i!r}m  
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 )hW {>Y3x  
好啦,现在才真正完美了。 }.) 43(>]  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?1:/ 6  
SQU%N  
template < typename Right > ]~Vu-@ /}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #ljg2:I+  
  { 9:i,WJO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TQd FC\@f"  
} Q|KD/s??  
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。 &] F|U3  
W+ '}O<  
>Mz|e(6  
J<#`IaV  
SzlfA%4+GR  
十. bind llfiNEK5;  
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。 p}DF$k%`  
先来分析一下一段例子 xO-U]%oq  
+7< >x-+  
]MLLr'6?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y6Epi|8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {dx /p-Tv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0o$HC86w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 wv.Ul rpx.  
我们来写个简单的。 nYy}''l<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KbdfSF$  
对于函数对象类的版本: *-AAQ  
~1r*/@M[V  
template < typename Func > [F)/mN  
struct functor_trait 62l0 Z-  
  { `6N-MsP  
typedef typename Func::result_type result_type; Y+u-J4bj  
} ; UxcDDa/j2T  
对于无参数函数的版本: {dA ~#fW<  
BH0#Q5  
template < typename Ret > LL[#b2CKa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EY&C [=  
  { tP Efz+1N  
typedef Ret result_type; hJo^Wo  
} ; VUC <0WV  
对于单参数函数的版本: ^GrkIh0nL  
E'^]zW=9  
template < typename Ret, typename V1 > c`i=(D<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oUvk2]H  
  { <%>n@A  
typedef Ret result_type; 7{^4 x#NO  
} ; XBQ<  
对于双参数函数的版本: ;IuK2iDt<  
y^QYl ZO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A]iv)C;]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k g,ys4  
  { hHc^ZA  
typedef Ret result_type; RQpIBsj  
} ; 2WPF{y%/  
等等。。。 i$JG^6,O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a][pTC\rb  
,B~lwF9  
template < typename Func > rbK#a)7  
struct func_return nKh%E-c  
  { RCh$j&Tn  
template < typename T > =,d* {m~A  
  struct result_1 Y%)h)El  
  { @nx}6?p\,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Z0CF~Y5  
} ; 9]L!.  
[7e{=\`=  
template < typename T1, typename T2 > 02W4-*)  
  struct result_2 xZP>g  
  { bwSRJFqb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5hJYy`h~  
} ; @4_rxu&  
} ; =(.mf  
Rnj Jg?I=  
5]H))}9>d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l$-=Pqb  
xxoHH#a  
template < typename Func, typename aPicker > f OM^V{)T  
class binder_1 2E3?0DL",  
  { U1>  
Func fn; O2q=gYX>\  
aPicker pk; 5%QC ][,  
public : [+%d3+27  
Txt%nzIu  
template < typename T > X;OsH  
  struct result_1 N75 3  
  { &e-#|p#v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z6IJo%s  
} ; H~?*KcZ 0\  
L}}=yh6r  
template < typename T1, typename T2 > =mKfFeO.  
  struct result_2 Q{AZ'XV  
  { DJViy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "ep`  
} ; FJa[ToZ4+  
YPha9M$AgU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )IFl 0<d  
S2rEy2\}:  
template < typename T > r~$}G-g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t} *l?$`  
  { Wl& >6./{  
  return fn(pk(t)); t7um [  
} {cR_?Y@  
template < typename T1, typename T2 > ? G$Om  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SY%A"bC  
  { cBz!U 8(  
  return fn(pk(t1, t2)); ZnvEv;P  
} V!T^wh;  
} ; J3/\<=Qh  
!,cQ'*<W8-  
T} n N=Q4  
一目了然不是么? ,f8}q]FTA  
最后实现bind /S:w&5e  
n-b>m7O(  
k{gl^  
template < typename Func, typename aPicker > 42rj6m\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fL ~1  
  { 6 gj]y^}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H$z>OS_6U  
} &$mZ?%^C  
Op`I;Q #%d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e Wb0^8_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ![*:.CW  
8weSrm  
十一. phoenix 0JmFQ ^g(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BZovtm3 E  
k$ZRZ{ E+  
for_each(v.begin(), v.end(), )Rjb/3*!  
( @v>l[6]>^  
do_ Mw/?wtW  
[ vuYO\u+ud  
  cout << _1 <<   " , " N]B)Fb  
] VZ\O9lD  
.while_( -- _1), ^oS$>6|  
cout << var( " \n " ) uQH%.A  
) }x*7l`1  
); Ct4LkmD  
iI3v[S  
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: p86~~rvq[  
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 R'rTE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iaY5JEV:CA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aXMv(e+  
yC0C`oC  
JZ`>|<W  
template < typename Cond, typename Actor > IikG /8lP  
class do_while V?OuIg%=:  
  { :1:3Svb<Y  
Cond cd; 8]S,u:E:N  
Actor act; 3^{8_^I  
public : }1 $hxfb  
template < typename T > + c`AE  
  struct result_1 M2}np  
  { O`cdQu  
  typedef int result_type; z8IPhE@  
} ; ^;.T}c%N  
4w 'lu"U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `,+#!)  
Z;#%t.  
template < typename T > 1o8wy_eSs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :*^:T_U  
  { Vzpt(_><  
  do zJ5hvDmC  
    { vkJ)FEar  
  act(t); M)L/d_4ka  
  } Kl{-zX  
  while (cd(t)); zG_p"Z7,  
  return   0 ; _}D%iJg#  
} KE<kj$  
} ; .Y;b)]@f  
T'E ] i!$  
n|WfaJQZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )B6# A0  
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。 1!vPc93 $$  
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。 R,%_deV\(  
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。 YydA6IK4  
下面就是产生这个functor的类: t#Th9G]1  
te i`/  
R~)ybf{  
template < typename Actor > nP<S6:s:  
class do_while_actor S.{fDcM  
  { q(78fZ *X  
Actor act; 3QW_k5o  
public : ]fZ<`w8u}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y,Jh@n';|  
k0L] R5W  
template < typename Cond > %Uy%kN_&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y(_KizBY  
} ; JBz}|M D  
n@hl2M6.x9  
s.VA!@F5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ea-bC:>  
最后,是那个do_ zN%97q_  
Y&K <{\vE  
)n( Q  
class do_while_invoker &R,9+c  
  { b._m8z ~  
public : qy ,"X)^#  
template < typename Actor > >"%ob,c:#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \7Qb229?  
  { =s;M]:  
  return do_while_actor < Actor > (act); JE hm1T  
} v8m`jxII64  
} do_; g\Ak;03n  
Ow@v"L;jF!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h d2'AlB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aE)by-'  
最后来说说怎么处理break和continue 8YX)0i'  
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。 Ja|{1&J.  
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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