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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i5(_.1X<#{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^pKC0E[%  
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, u)t1t69T\g  
?P4`  
jQ4Pv`  
=3a`NO5!  
  class filler H) m!)=\'  
  { nR!qolh  
public : kVe^g]F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s><RL]+{G+  
} ; +7sdQCO(Co  
&julw;E  
~5:]Oux  
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: %[B &JhT  
u8~.6]Ae  
?$ Uk[  
IgptiZ7~!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +4G uA0N6  
DL2e 9  
ceH7Rq:4W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +S<2d.&~  
H-1@z$p  
Ts}5Nk8%  
1&i!92:E  
二. 战前分析 P+%O]v1 Ob  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VE wv22'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x1|5q/I  
oQjh?vm  
v)%EG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RVXRF_I  
  /* --------------------------------------------- */ C3G?dZKv2  
vector < int *> vp( 10 ); 8ftLYMX@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  vF]?i  
/* --------------------------------------------- */ ,HUs MCXQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b3#c0GL  
/* --------------------------------------------- */ :>F:G%(DK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 85w D<bN27  
  /* --------------------------------------------- */ |uj1T=ZY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DS=kSkW^&5  
/* --------------------------------------------- */ (x&#>5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9/~m837x  
^Ac0#oX]M  
pZlBpGQf  
%vxd($Ti"  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1Q#hanh_`  
1._1, _2是什么? ?9Fv0-g&n  
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。 9P{5bG0o8  
2._1 = 1是在做什么? K)_0ej~C  
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。 =y0!-y  
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。 lBD{)Va  
yE{l Xp;  
zp% MK+x  
三. 动工 t=xO12Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !`=r('l  
G?<L{J2"Q  
\^|ncu:T  
;s9!ra:3  
template < typename T > X'7 T"5!  
class assignment cK@O)Ko}  
  { bsP:tFw>  
T value; 0=t_ a]+  
public : AH`tkPd  
assignment( const T & v) : value(v) {} O JvEq@  
template < typename T2 > uLe+1`Y5Ux  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9oKRu6]D-  
} ; *>$'aQ  
sFC1PdSk4T  
h&h]z[r R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }\JoE4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nITr5$f  
va~:oA  
_~HGMC)  
yw#P<8{/[  
  class holder "y_$!KY%  
  { h*_r=' E  
public : ]r'b(R; S  
template < typename T > 68;,hS*|6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x03GJy5  
  { \<i#Jn+)  
  return assignment < T > (t); VF<{Qx*  
} B,e@v2jO|  
} ; |Ro\2uSr  
;6fkG/T  
|n01T_Z)P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?uk|x!Ko]  
b]hRmW  
  static holder _1; =1VY/sv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SDA +XnmH  
hYb!RRGn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k(u W( 6  
而不用手动写一个函数对象。 {;f` t3D  
/e4hB  
Qy0bp;V/  
<ywxz1i  
四. 问题分析 ~uzu*7U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "O9uz$  
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。 gl2~6"dc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :_)Xe*O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #/\FB'zC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x*Z"~'DI  
luat1#~J  
五. 问题1:一致性 BIw9@.99B-  
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?| p1J%=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >'Y]C\  
#<yR:3  
struct holder m feyR  
  { i+21tG$  
  // _4[kg)#+  
  template < typename T > bL swq  
T &   operator ()( const T & r) const 34s:|w6y  
  { wz073-v>ZV  
  return (T & )r; FIC 2)  
} #FTXy>W  
} ; WiPMvl8  
4A|5eg9N  
这样的话assignment也必须相应改动: \-V  
TQID-I  
template < typename Left, typename Right > `A&64D  
class assignment XImb"7|  
  { xQWZk`6~L  
Left l; v,Ep2$  
Right r; zLf^O%zN  
public : oE-i`;\8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9FcCq*D  
template < typename T2 > 9.vHnMcq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BO/2kL8*  
} ; 'hU&$lgMF  
9R'rFI  
同时,holder的operator=也需要改动: @B+  
D$#=;H ,  
template < typename T > ~l{CUQU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1xT^ ,e6  
  { Rqvm%sAi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +c\fDVv  
} ?%oPWmj}  
W?XvVPB  
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。 5-=mtvA:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fc 5g~T  
uysGOyi<u  
return l(rhs) = r; crZ\:LeJ  
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。 ;I5HMc_a"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dc #iM0  
ZVK;m1?'  
template < typename Tp > Er~5\9,/<]  
class constant_t CO4*"~']t  
  { j&Z:|WniK  
  const Tp t; i>b^n+74>  
public : k"GW3E;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )WKe,:C  
template < typename T > If]g6 B.=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |}'}TYX0:  
  { {,P&05iSi  
  return t; i~ zL,/O8  
} QsI$4:yl  
} ; +de.!oY  
#_|b;cf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,+zLFQC0@  
下面就可以修改holder的operator=了 ZFz>" vt@  
]<++w;#+x  
template < typename T > . +.Y`0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rpDH>Hzq  
  { >Pbd#*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }{]{`\  
} HZfcLDrO  
YBHmd  
同时也要修改assignment的operator() K _O3DcQ  
#l8CUg~Uj  
template < typename T2 > 9Tjvc!4_b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8c]\4iau  
现在代码看起来就很一致了。 2{@: :JZ  
NoDq4>   
六. 问题2:链式操作 U:YT>U1Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2JtGS-t  
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。 ed>_=i  
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。 <J?i+b  
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。 G8akMd]2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $\m=-5 0-  
y~p7&^FeR  
template < typename T > F}i rCi47c  
struct result_1 !Y`nKC(=z  
  { 36&7J{MU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @: %}clZ  
} ; tEBf2|<  
:~U1JAs$  
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: !=k\Rr@qx  
cs~ }k7><  
template < typename T > _;X# &S(q-  
struct   ref UmInAH4  
  { R1J"QU  
typedef T & reference; wQ(ME7 t  
} ; t-_N|iW' 5  
template < typename T > dtm_~r7~  
struct   ref < T &> `I_%`15>  
  { ~>s^/`|?  
typedef T & reference; < ~x5{p  
} ; FW[<;$  
IExQ}I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l|j&w[c[Q0  
D zl#[|q  
template < typename T > 7d'4"c;*;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X3X~`~bAD  
  { ^_)CQ%W?  
  return l(t) = r(t); EUUj-.dEN  
} kc/h]B  
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。 .R biF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &<.Z4GxS  
mxGvhkj  
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 o.}^6.h"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u+th?KO`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |WubIj*\{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?ix0n,m  
最后的布局是: QF[9Zn  
                Add q w|M~vdm  
              /   \ iT9cw`A^%  
            Divide   5 *.voN[$~  
            /   \ +`.%aJIi9  
          _1     3 k= nfo-h  
似乎一切都解决了?不。 {TE0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .yg"!X  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k]; <PF  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sks_>BM  
 /=[M  
template < typename Right > )bw>)&)b`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7{az %I$h  
Right & rt) const sy/J+==  
  { ][wS}~):  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AVNB)K"  
} 2MB\!fh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8q_3*++D  
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。 owYfrf3ZLX  
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。 >Z<ym|(T*  
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。 |mY<TWoX  
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。 Nk}Hvg*(  
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? '#u2q=n4*  
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: bis/Nfr]  
iWQBo>x  
template < class Action > 3S'V>:  
class picker : public Action R%3H"FU9w  
  { [h8F)  
public : vlzjALy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} De:w(Rm  
  // all the operator overloaded pMa 3R3a  
} ; glk I9~  
\mWXr*;  
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。 S)JZ b_  
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: j cx/ZR  
>`,v?<>+  
template < typename Right > t#Yyo$9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iVXR=A\er  
  { WMh'<'w N_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0Xk;X1Xl  
} >+,1@R  
R&PQ[Xc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a7#Eyw^H{  
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。 Hvor{o5|tB  
\ov>?5  
template < typename T >   struct picker_maker Wc`Vcn1  
  { |a\s}M1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3%|<U51  
} ; l\$_t2U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \Xxx5:qM  
  {  4uU(t  
typedef picker < T > result; <w{W1*R9  
} ; q. BqOa:  
yFJ(b%7  
下面总的结构就有了: [k."R@?  
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。 o#0NIn"GS/  
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。 5\QNGRu"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :peBQ{bj  
至此链式操作完美实现。 &[RC4^;\V  
fjp>FVv3  
{"{J*QH  
七. 问题3 )#*c|.  
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。 H~Q UN  
"lN<v=  
template < typename T1, typename T2 > :VLuI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rD$7;  
  { ^D vaT9s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E8NIH!dI  
} ^T^U:Zdq  
{p6",d."N&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: |S>nfL{TQe  
3t%uUkXl  
template < typename T1, typename T2 > o2Pj|u*X  
struct result_2 *jA%.F  
  { }$ AC0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @Cqg 2  
} ; ZTt% 7K"L  
$RA"NIZ:!  
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? q &jW{  
这个差事就留给了holder自己。 8|7Tk[X1j  
    6{+~B2Ef  
=797;|B H  
template < int Order > ;?n*w+6<  
class holder; $T3/*xN  
template <> 5-]%D(y  
class holder < 1 > {MYlW0)~  
  { 7*[>e7:A  
public : 6e~+@S  
template < typename T > j&8 ~X2?*  
  struct result_1 Oa@X! \  
  { dWm[#,Q?  
  typedef T & result; !4oYQB  
} ; D-,sF8{ i  
template < typename T1, typename T2 > |'KNR]: N  
  struct result_2 h)A+5^:^  
  { A]=?fyPh{'  
  typedef T1 & result; |ZRl.C/e  
} ; {v]>sn;P1  
template < typename T > >O\-\L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9=JU &/!  
  { \vm'D'9  
  return (T & )r; c#{<| .  
} F1%' zsv  
template < typename T1, typename T2 > 7g&_`(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OQ[>s(`*{  
  { (<%i8xu 2  
  return (T1 & )r1; %Yd}},X_E  
} % )|/s %W  
} ; [;I.aT}R!;  
\uanQ|Nu  
template <> F7"Ihb^l  
class holder < 2 > Gl1`Nx0  
  { J`"1DlH  
public : 1U"Y'y2  
template < typename T > !' sDqBZ&7  
  struct result_1 -@J;FjrXmP  
  { c[",WB<9  
  typedef T & result; cUy6/x9&  
} ; Yn I   
template < typename T1, typename T2 > da[l[b;  
  struct result_2 sDbALAp +  
  { _0vXujz  
  typedef T2 & result; Hs-NP#I  
} ; )n0g6  
template < typename T > %8 4<@f&n]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G_AAE#r`  
  { possM'vC  
  return (T & )r; 5'z&kl0"S  
} N8nyTPw  
template < typename T1, typename T2 > #Q$4EQB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {[Yv@CpN  
  { yY&(?6\{<<  
  return (T2 & )r2; T>?sPq  
} 93'%aSDI%  
} ; h+*  
Q&F@[k  
$6'xRUx X  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 W tzV|e,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b]Z@zS<8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uHf~KYL  
aMz%H|/$  
return l(i, j) = r(i, j); <&+l;z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y[x ^59  
crhck'?0  
  return ( int & )i; Zn9w1ev  
  return ( int & )j; I1}{7-_t  
最后执行i = j; %@BQv 4oJ  
可见,参数被正确的选择了。 ]AHi$Xx  
Tzk8y 7$[  
X2Lhb{ZHE  
}]n&"=Zk-  
{{<o1{_H  
八. 中期总结 !P:hf/l[B  
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: <MfB;M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z5{I3 Y!1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 slPFDBx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pq_Il9  
4Y)3<=kDG  
k| jC c  
:+R ||q i  
:*oI"U*f  
A: @=?(lI3  
九. 简化 >?$Ze@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @u$oqjK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <B`=oO%o  
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: dmF<J>[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c/x(v=LW  
  +-*/&|^等 $[|8bE  
2. 返回引用。 "0/OpT7h7  
  =,各种复合赋值等 FS@SC`~(  
3. 返回固定类型。 MA1,;pv6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %{Ls$Y)  
4. 原样返回。 >w*"LZjTTK  
  operator, |]`+@K,S  
5. 返回解引用的类型。 {fGi:b\[ 8  
  operator*(单目) R=9j+74U  
6. 返回地址。 Jl9T[QAJn1  
  operator&(单目) zJx<]=]  
7. 下表访问返回类型。 -l,ib=ne  
  operator[] ,-{j.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u_ Q3v9  
  operator<<和operator>> I;xT yhUd  
S`*al<m  
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。 'Lm.`U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5Y,e}+I>  
F]ALZxwkz  
template < typename Left > gVI*`$  
struct value_return -m+2l`DLy  
  { Q5jP`<zWU  
template < typename T > Z]Qm64^I  
  struct result_1 Y@r#:BH )  
  { o 86}NqK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kv'n W  
} ; {Qhv HV  
D!X{9q}S1  
template < typename T1, typename T2 > -iW[cj R`$  
  struct result_2 cJhf{{_oR  
  { lv\2vRYw-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !IGVN:E  
} ; (Bmjz*%M  
} ; "?N`9J|j)~  
@lj  
Cw+ (,1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ia(A&Za  
$h$+EE!  
下面我们来剥离functor中的operator() (te \!$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %WO;WxG8^  
YqDw*S{  
return l(t) op r(t) F*NIs:3;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dgkt-:S/T|  
return op l(t) P,v}Au( UI  
return op l(t1, t2) _QErQ^`  
return l(t) op Np=*B_ @8  
return l(t1, t2) op U5"F1CaW~  
return l(t)[r(t)] !W3Le$aL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -bj1y2)n  
D'2O#Rj4q  
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: Vl'=92t  
单目: return f(l(t), r(t)); tRXM8't   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); > PYe"  
双目: return f(l(t)); v:vA=R2  
return f(l(t1, t2)); ^X_%e|  
下面就是f的实现,以operator/为例 W&*{j;e9%I  
t4JGd)r  
struct meta_divide J,q:  
  { $>BP}V33  
template < typename T1, typename T2 > qt1# P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qM9GW`CKA  
  { f/ =0  
  return t1 / t2; IBuuZ.=j2h  
} a v`eA`)S  
} ; %r>vZ/>a  
N7M^  
这个工作可以让宏来做: Dnp^yqz*  
;wN.RPE_^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5fLCmLM`  
template < typename T1, typename T2 > \ fe Q%L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cKxJeM07  
以后可以直接用 -,i1T(p1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;0BCM(>Wo  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -S|L+">=Z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,{oANqP  
`#(4K4]1.  
l,/5$JGnk  
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 $@U`zy"Y  
:4Y|%7[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fDRQ(}  
class unary_op : public Rettype bk7miRIB  
  { %v|,-B7Yx  
    Left l; F(w>lWs;  
public : 4s"HO/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,sc>~B@Q  
*|jqRfa"  
template < typename T > "TxXrt%>A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d6L(Q(:s  
      { Jrffb=+b  
      return FuncType::execute(l(t)); dB/Ep c&   
    } wJgM.V"yb  
%|u"0/  
    template < typename T1, typename T2 > r!zNcN(%cs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .58 AXg  
      { # I<G:)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0}b8S48|?  
    } a{8GT2h`4  
} ; wj?f r?  
#F9$"L1Hg  
MJD4#G  
同样还可以申明一个binary_op : i(h[0  
z;3}GxE-si  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xA-G&oC]<T  
class binary_op : public Rettype {:rU5 !n  
  { )Q\;N C=4  
    Left l; rLVAI#ci=  
Right r; 0p#36czqy  
public : Lr+2L_/v`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7f(UbO@BD  
QvqBT  
template < typename T > %] Bb;0G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N@)g3mX>  
      { cvC;QRx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Npu;f>g0_  
    } &zm5s*yNt  
? &1?uc  
    template < typename T1, typename T2 > [OT@gp:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >!oN+8[~  
      { > W0hrt?b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;j(xrPNb  
    } f{+8]VA  
} ; $Qm;F% >  
 10DS  
%d=-<EQ|&  
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 `P GWu1/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s_kI\w4(x1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M'g4alS  
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。  (0k0gq;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'LX=yL]I  
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。。。 F-ZD6l9O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O ,DX%wk,  
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) mtF&Z\ag  
下面是修改过的unary_op z1"UF4x*  
8C YJR/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4o|~KX8Qz  
class unary_op $4L=Dg  
  { Q;Oc# u  
Left l; 8ZahpB  
  {1qEN_ERx  
public : YV2^eGr.  
jb*#!m.l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m4%m0"Z  
J=Jw"? f  
template < typename T > Y>z(F\  
  struct result_1 nbYaYL?&  
  { n_w,Ew,>5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W6*(Y  
} ; WpvH} l r}  
'-*r&:  
template < typename T1, typename T2 > Dg]i};  
  struct result_2 KYeA=  
  { A 7sej  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X~j A*kmAj  
} ; 7/~"\nN:/  
N* z<VZ  
template < typename T1, typename T2 > !KF;Z|_(I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - Zw"o>  
  { N[mOJa:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ea3tF0{  
} z=u4&x|xA  
M0]fh5O  
template < typename T > 11)~!in  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ht=yzJ9Pr  
  { =6 [!'K  
  return OpClass::execute(lt(t)); H;Bj\-Pa  
} bM!`C|,[s  
|l ~ADEg  
} ; Kp99y  
9R E;50h  
WAQv4&xGM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug BujWql  
好啦,现在才真正完美了。 :3G9YjzC}  
现在在picker里面就可以这么添加了: G/D{K$=t~  
\myc n/e  
template < typename Right > ]-q:Z4rb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [F>zM  
  { Z-~^)lo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kP|!!N  
} L Y M`  
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。 qa Q  
]:f1r8<3p  
Z@*Z@]FC  
"q%)we  
SnXLjJe  
十. bind :_^YEm+A  
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。 w(@`g/b  
先来分析一下一段例子 y}3V3uqK  
SY{J  
zzxU9m~"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B O"+m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {!="PnB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %?g]{  
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。 {7;T Q?/  
我们来写个简单的。 :DZiDJ@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6?Wsg`9  
对于函数对象类的版本: fY `A  
kj[[78  
template < typename Func > U]P;X~$!  
struct functor_trait vD*KJ3(c  
  { [;b9'7j'  
typedef typename Func::result_type result_type; a#{a{>  
} ; ;J _d%  
对于无参数函数的版本: Hnaq+ _]  
n[clYi@e  
template < typename Ret > Fl O%O D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?oF@q :W  
  { 4x3`dvfp/  
typedef Ret result_type; [IYs4Y5  
} ; HsXFglQ  
对于单参数函数的版本: ''(T3;^ +  
0 Hq$h  
template < typename Ret, typename V1 > +I')>6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U_J|{*4S.!  
  { VP"L _Um  
typedef Ret result_type; 7j]@3D9[:p  
} ; {k)MC)%  
对于双参数函数的版本: cEN^H  
N0XGW_f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XR+2|o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9*x9sfCv9  
  { &Y,Rm78  
typedef Ret result_type; Z# :Ww  
} ; @!Pq"/  
等等。。。 )Y:CV,`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z6Hl+nq B  
#a0 (Wh7  
template < typename Func > /RMep8 &  
struct func_return .FC1:y<aO  
  { M5q7` }>G  
template < typename T > 4]g^aaQFd>  
  struct result_1 vz _U  
  { uo%zfi?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sz . _XY^  
} ; -V+fQGZe  
|_A35"v  
template < typename T1, typename T2 > 1wq 6E  
  struct result_2 -}>Q0d)  
  { Z2ZS5a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c2i^dNp_  
} ; +Y \#'KrA  
} ; l>:?U  
"kL5HD]TC  
+Gjy%JFp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &2g1Oy~  
D]0#A|n F  
template < typename Func, typename aPicker > 7_|zMk.J*  
class binder_1 1,/oS&?E  
  { ]_ _M*  
Func fn; rzex"}/ly  
aPicker pk; Axcm~ !uf  
public : i\3`?d  
 R` N-^x  
template < typename T > 18`?t_8g  
  struct result_1 E0*81PS  
  { *AJW8tIP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kg%_e9nj#  
} ; tV T(!&(  
_ '}UNIL  
template < typename T1, typename T2 > Nc7YMxk'H  
  struct result_2 .IgCC_C9  
  { Hu;#uAnxQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a([cuh.  
} ; ruA!+@or  
t#d~gBe?V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )UxF lp;\  
oZIoY*7IrQ  
template < typename T > ^v`|0z\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9\dC8  
  { _[.`QW~  
  return fn(pk(t)); eQNYfWR  
} }6o` in>M  
template < typename T1, typename T2 > %II |;<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GB{%4)%6  
  { BO1Mz=q  
  return fn(pk(t1, t2)); /6f$%:q  
} {!<zk+h$  
} ; PB`94W  
6.k2,C4dT<  
f-3lJ?6  
一目了然不是么? }?H|9OS  
最后实现bind d-c+ KV  
MN#\P1  
DSQ2z3s2  
template < typename Func, typename aPicker > n0cqM}P@;!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O6m}#?Ai/@  
  { z S^:Ng5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d#A.A<p*  
} O8M;q!)y  
`i<U;?=0'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QupCr/Hs  
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。 $L3UDX+F  
k/*r2 C  
十一. phoenix g<tr |n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3Hr ZN+D  
tNq~M  
for_each(v.begin(), v.end(), ]r|X[9  
( SkS vu}  
do_ Id9hC<8$dq  
[ teET nz_L  
  cout << _1 <<   " , " N 0`)WLW  
] 2'N%KKmJL  
.while_( -- _1), B1\}'g8%f  
cout << var( " \n " ) Yz[^?M%(D  
) 3>-^/  
); }]/"auk  
mhVSZhx|  
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: rBT#Cyl  
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 0<fN<iR`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 meE&, {  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3!#d&  
6=iz@C7r  
f7\$rx  
template < typename Cond, typename Actor > JZ9w!)U  
class do_while <&Y7Q[  
  { 8I`>tY  
Cond cd;   Lxs  
Actor act; 6>zO"9  
public : Fq9AO~z  
template < typename T >  >.0B%  
  struct result_1 M"1}"ex#  
  { YiB^m   
  typedef int result_type; 6> X7JMRY  
} ; w8c71C  
%r?Y!=0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #T&''a  
pm@Mlwg`1  
template < typename T > oBpHmMzA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E&/#Ov  
  { 1d"g $i4e  
  do ]*D=^kA0[  
    { Jzo|$W  
  act(t); )|zLjF$  
  } S&q@M  
  while (cd(t)); g Q6_]~4  
  return   0 ; FxW~Co  
} pxDkf|*   
} ; WRe9ki=R  
iP)`yB5`  
N8#wQ*MM>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I r]#u]Ap  
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<Wp,E9G#  
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。 )[oegfnn-  
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。 UP'~D]J  
下面就是产生这个functor的类: 5_!s\5  
H,u{zU')  
hSr2<?yk  
template < typename Actor > Jz<-B  
class do_while_actor `tw[{Wb  
  { g(& huS  
Actor act; *t=8^q(K[  
public : z@Pv~"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @G,pM: t  
;UUpkOQO(  
template < typename Cond > `ECY:3"$KA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h}0}g]IUx  
} ; 79`OB##  
wz`\R HL  
: 8h\x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -Y>,\VEK  
最后,是那个do_ v]{F.N  
!>RDHu2n  
EdcbWf7  
class do_while_invoker WVZ](D8Gc]  
  { Bm"-X:='  
public : SbLm  
template < typename Actor > n#$sLXVy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2~`vV'K  
  { w.X MyHj  
  return do_while_actor < Actor > (act); (w[#h9j  
} Aqy y\G;  
} do_; 3V uoDmG  
O"^3,-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  R.x^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y=83r]%  
最后来说说怎么处理break和continue yM}~]aQ y  
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。 X<8?>#  
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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