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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 70qEqNoC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &l+Qn'N  
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, <&\ng^Z$  
VlV X  
h%EeU 3  
S70#_{  
  class filler [QnN1k  
  { "W(D0oy  
public : g}W`LIasv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E+\?ptw  
} ; W]po RTJ:  
`0Udg,KOs  
b<tV>d"Fv  
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: 27!F B@k-  
mz0{eO  
f\ P0%  
k{2Gq1S{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 33~MP;  
>` s"C  
s&$?m [w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _}5vO$kdO  
$9YQ aN%  
Pxl,"  
:'T+`(  
二. 战前分析 2^B_iyF;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "AagTFs(i  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =NY;#Jjn  
RiTL(Yx  
K$Bv4_|x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]he~KO[j<  
  /* --------------------------------------------- */ `W x| 4  
vector < int *> vp( 10 ); <N)!s&D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  vm! y2  
/* --------------------------------------------- */ JRB6T_U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]$g07 7o  
/* --------------------------------------------- */ @ZISv'F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dqB,i9--  
  /* --------------------------------------------- */ AGFA;X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 54p{J  
/* --------------------------------------------- */ Z'i@;^=A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +QN4hJK  
c+ZOC8R  
?!Y_w2  
Fn5BWV  
看了之后,我们可以思考一些问题: z\eQB%aM  
1._1, _2是什么? l9 \W=-'  
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。 #]dm/WzY  
2._1 = 1是在做什么? JL,Y9G*]s  
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。 b|_e):V|  
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。 M+:5gMB'  
d dgDq0N1j  
!SK`!/7c?  
三. 动工 X2V+cre  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;y(;7n_ a  
9JdJn>  
k[8F: T-  
L!:NL#M  
template < typename T > :|(YlNUv  
class assignment k<1i.rh  
  { eQi^d/yi  
T value; L]MWdD  
public : K^!#;,0  
assignment( const T & v) : value(v) {} $]LS!@ Rm  
template < typename T2 > V< F &\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y^H5iB[SPL  
} ; ;?{^LiD+F  
+2{ f>KZ  
Gbhw7 (&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f:M^q ;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '=;e# C`<{  
LZ)g&A(j?  
d*tWFr|J-  
:Fhk$?/r  
  class holder h2'6W)  
  { bf/6AY7  
public : J299 mgB  
template < typename T > V%4P.y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const waMV6w)<  
  { i1x4$}  
  return assignment < T > (t); *w;?&)8%  
} S }`f&  
} ; f2c <-}wR  
.QP`Qn6(P  
fBh"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: h 8$.mQr  
8`L]<Dm  
  static holder _1; "81'{\(I_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 At@0G\^  
pmP~1=3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _Yo)m |RaB  
而不用手动写一个函数对象。 s=)W  
qcO~}MJr}^  
1)c{;x& W  
9gA@D%0  
四. 问题分析 V06*qQ[  
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。 f&$Bjq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A o* IshVh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /{l_tiE7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6)sKg{H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tC'#dU`=qY  
c9c]1XJ  
五. 问题1:一致性 Xc NL\fl1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <U$YJtEK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |-6`S1.  
8G)~#;x1  
struct holder I._ A  
  { ^GV'Y  
  // =( ZOn=IL  
  template < typename T > 346 z`5  
T &   operator ()( const T & r) const !Fs$W  
  { %qcCv9  
  return (T & )r; {3KY:%6qj  
} wDi/oH/H  
} ; vKnZ==B  
*JImP9SE  
这样的话assignment也必须相应改动: =xkaF)AW&v  
PW@ :fM:q  
template < typename Left, typename Right > TNh&g.  
class assignment V^tD@N  
  { k-&<_ghT \  
Left l; J8\l'} ?&  
Right r; f~l pa7  
public : ]?_~QE`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :V6 [_VaF  
template < typename T2 > LS*L XC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zq + 2@"q  
} ; zW\a)~ E  
 R<1%Gdz  
同时,holder的operator=也需要改动: waz5+l28  
d(}? \|  
template < typename T > 4w|t|?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2wO8;wiA  
  { ri-&3%%z<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }{+?>!qDt  
} zATOFV  
x]YzVJ=Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a 7v^o`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :o` <CO  
F ]X<q uuL  
return l(rhs) = r; ;4-$C=&  
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。 >#n"r1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mK TF@DED  
;fV"5H)U\  
template < typename Tp > d. d J^M  
class constant_t vy2<'V*y}  
  { R-$w* =Y  
  const Tp t; ]UIN4E  
public : {_W8Qm`.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v 2rzHzFU  
template < typename T > 5f_x.~ymA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q8ZxeMqx%  
  { nv0D4 t  
  return t; gjD|f2*x  
} (8~mf$ zx,  
} ; V*JqC  
#5y+gdN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;\pINtl9<  
下面就可以修改holder的operator=了 ^W}| 1.uZ  
#/I+[|=[O  
template < typename T > yLqhj7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6VQQI9  
  { yU(}1ZID  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hc$m1lLn  
} B}NJs,'FJ  
ga KZ4#  
同时也要修改assignment的operator() f }r \  
2ia&c@P-  
template < typename T2 > Q2oo\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } **-rPonM[  
现在代码看起来就很一致了。 UazK0{t<f  
'/D2d  
六. 问题2:链式操作 BbFLT@W4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QDJ#zMxFD  
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。 o *U-.&  
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。 `B&E?x  
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。 l %zbx"%x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3 u=\d)eq  
~%tVb c  
template < typename T > (e_p8[x  
struct result_1 VxOWv8}|  
  { gs0 jwI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;L",K?6#  
} ; |j/Y#.k;{0  
#N`MzmwS  
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: 1Q^u#m3  
nT 4Ryld  
template < typename T > i.K!;E>  
struct   ref }X])055S  
  { LIJ#nb  
typedef T & reference; !iHC++D  
} ; ' rXf  
template < typename T > N?S;v&q+  
struct   ref < T &> 'G[G;?F  
  { l`6.(6  
typedef T & reference; 5`}za-  
} ; O)R}|  
$uwz` N:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b'FTy i  
e7n0=U0  
template < typename T > TSJeS`I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EGFP$nvq  
  { wYFkGih  
  return l(t) = r(t); IrRe6nf@K  
} F `F|.TX  
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。 Y1AZ%{^0a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7uUq+dp  
AW_YlS  
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 z<P?p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SG~HzQ\%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TXd6o=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V_^pPBa  
最后的布局是: [T'[7 Z  
                Add .`u8(S+  
              /   \ Bk~lM'  
            Divide   5 %H_-`A`  
            /   \ qfAnMBM1@  
          _1     3 vEG7A$Z"  
似乎一切都解决了?不。 c9@3=6S/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <tO@dI$~>  
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。 1DU l<&4  
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: GM8>u O  
>'m&/&h  
template < typename Right > 9 M?UPE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'b[O-6v  
Right & rt) const q$H@W. f  
  { 2ZbSdaM=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eC 2~&:$L  
} sAjUX.c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lpB:lRM  
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。 GaJE(N  
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。 f;+.j/ +  
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。 ]4')H;'y  
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。 RV]QVA*i  
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? U![$7k>,pr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Dbx zqd  
h1B_*L   
template < class Action > xe.f]a  
class picker : public Action 1NTx?JJfW  
  { [(3 %$?[  
public : 03iy[~Y2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PktnjdFV  
  // all the operator overloaded ~ e<,GUx(]  
} ; V3|" v4  
5&A' +]  
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。 3*{l^<`:gA  
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: 8"LM:0x  
<JXHg, Q  
template < typename Right > &{#6Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5yJ~ q  
  { b9wC:NgQx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]f`UflMO8  
} F }F{/  
s/3sOb}sA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "NEKz  
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。 4__HH~j?Q  
lA6{TH.x  
template < typename T >   struct picker_maker 'UGgY3  
  { "9~KVILlLu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U5F1m]gFr  
} ; 9N2.:<so  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N!tNRMTi  
  { yk^2<?z>2  
typedef picker < T > result; #K`[XA  
} ; JvCy&xrE;  
8MU7|9 Q  
下面总的结构就有了: c>r~pY~$  
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。 b; vVlIG  
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。 2>J;P C[;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -EU=R_yg  
至此链式操作完美实现。 V sL*&Fk  
fI.X5c>WK  
a>ye  
七. 问题3 tp ky  
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。 E=bZ4 /  
nc.P  
template < typename T1, typename T2 > xvWP^Qkb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n"~K",~P  
  { iH dX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <P*7u\9&  
} tqt~F2u  
<I?f=[  
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: =8]Ru(#Ig  
ne[H`7c  
template < typename T1, typename T2 > }\A 0g}  
struct result_2 )1YGWr;ykS  
  { plzwk>b_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hg\H>Z  
} ; )wEXCXr!  
dry%aT  
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? v9gaRqi8  
这个差事就留给了holder自己。 tPw7zFy6r  
    mEb`ET|  
l{kacfk#  
template < int Order > i4SWFa``  
class holder; >RiU/L  
template <> ~X;sa,)L1+  
class holder < 1 >  -l"8L;`  
  { oChf&W 8u  
public : 2@&"*1(Xu  
template < typename T > 0'zjPE#  
  struct result_1 sI#h&V,9  
  { gaU^l73 ,C  
  typedef T & result; I'<sJs*p  
} ; 5mZ9rLn  
template < typename T1, typename T2 > {-|El}.M  
  struct result_2 _JKz5hSl  
  { =wl0  
  typedef T1 & result; G+3uY25y  
} ; 20Rm|CNH?  
template < typename T > &k(tDP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  |>Pv2  
  { %P *b&H^0  
  return (T & )r; *@YQr]~ ;  
} 6iEA._y  
template < typename T1, typename T2 > V%^d~^m,H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '?$< k@mJW  
  { I wu^@  
  return (T1 & )r1; wA87|YK8*  
} K=P LOC5  
} ; Ml_!)b  
"x3!F&  
template <> :yOJL [x  
class holder < 2 > pQm-Hr78j  
  { v1NFz>Hx  
public : BK.RYSN  
template < typename T > "(a}}q 9-  
  struct result_1 )9!J $q  
  { You~ 6d6Om  
  typedef T & result; L[:M[,?=`  
} ; .4=A:9  
template < typename T1, typename T2 > d%1 Vby  
  struct result_2 `_{,4oi  
  { gg Hl{cl)  
  typedef T2 & result; 6U] "i  
} ; J=#9eW  
template < typename T > ^$8WV&5q>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tkHUX!Ow;  
  { 52*KRq o  
  return (T & )r; r"lh\C|  
} &{x`K4N  
template < typename T1, typename T2 > Wk/Il^YG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t\ 9Y)d  
  { hnv0Loe.IW  
  return (T2 & )r2; DH4|lb}  
} FJB /tg  
} ; ve*6WDK,H  
)U2%kmt  
Z1DF)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &Qv%~dvW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sDy~<$l?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cdfnM%`>\  
SsIN@  
return l(i, j) = r(i, j); mZ#IP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NV3oJ0f&2  
#@L<<Q8}  
  return ( int & )i; 5=.mg6:  
  return ( int & )j; &([yI>%  
最后执行i = j; \@j3/!=,n%  
可见,参数被正确的选择了。 X'cm0}2  
~rbJtz  
}An;)!>(nF  
Olq`mlsK  
liH1r1M  
八. 中期总结 p/jAr+XM  
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: 9Cw !<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v/G^yZa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ??Dv\yLZI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ozc9yy!%  
EJ Ta~  
S%w67sGl4n  
OKNGV,{`  
G*^4 CJ  
Qlhm:[  
九. 简化 Eqt>_n8  
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。 i th!,jY*i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IpsV4nmnz-  
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:  d|$-Sz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O}[){*GG=  
  +-*/&|^等 _jk+$`[9PL  
2. 返回引用。 z&A# d  
  =,各种复合赋值等 KRj3??b  
3. 返回固定类型。 tqOx8%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4_vJ_H-mO,  
4. 原样返回。 ] iiB|xT  
  operator, wafws*b%  
5. 返回解引用的类型。 `>{S?t<  
  operator*(单目) yTU'voE.|  
6. 返回地址。 SQf.R%cg$  
  operator&(单目) a~`,zQ -@  
7. 下表访问返回类型。 :N:e3$c  
  operator[] BKW%/y"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S L~5[f  
  operator<<和operator>> Z4PAdT  
g+u5u\k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 KU;m.{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: unkA%x{W;  
X0%BE!  
template < typename Left > Z-z(SKL  
struct value_return AKKVd% P(  
  { [{rne2sA  
template < typename T > q&EwD(k  
  struct result_1 N+ei)-  
  { 6)#%36rP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T04&Tl'CT  
} ; A,GJ6qp3  
z_9q T"vF  
template < typename T1, typename T2 > ^p #bxN")  
  struct result_2  1O@ cev;  
  { hHqsI`7c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~=pyA#VVJ"  
} ; Bd*\|M  
} ; 5?gZw;yiv%  
~2?UEv6  
fZJO}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \W})Z72  
3a6  
下面我们来剥离functor中的operator() ^NOy: >  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ju;Myi}a  
IHf#P5y_  
return l(t) op r(t) <x1H:8A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~Uaz;<"j0  
return op l(t) bR|1* <  
return op l(t1, t2) <fcw:Ae  
return l(t) op xT3l>9i  
return l(t1, t2) op n(el  
return l(t)[r(t)] :Nw7!fd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \b|Q`)TK  
|0a GX]Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .1?7)k v  
单目: return f(l(t), r(t)); `v$Bib)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {c:ef@'U  
双目: return f(l(t)); wi-{&  
return f(l(t1, t2)); qt#4i.Iu+  
下面就是f的实现,以operator/为例 %p.hwgvnp  
O7tL,)Vv  
struct meta_divide -`e`U%n  
  { [$(/H;  
template < typename T1, typename T2 > >CPoeIHK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pr^p ^s  
  { 3+# "4O  
  return t1 / t2; p4{3H+y  
} 'O]Ja-  
} ; }=^Al;W  
cK+y3`.0  
这个工作可以让宏来做: G,b1u"  
e.^Y4(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DM@&=c  
template < typename T1, typename T2 > \ $ *^E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'l3K*lck  
以后可以直接用 {V9}W<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0_5j(   
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 7u7 <"?v=  
(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。。。) >c:- ;(k  
f:K`M W  
; +E@h=?  
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 " ^:$7~%bA  
|MXv  w6P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 jeUYkJUM  
class unary_op : public Rettype Pxm~2PAm  
  { o+Kh2;$)  
    Left l; ;P4tqY@  
public : ym)`<[T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,\ RxKSU  
E8.xmTq  
template < typename T > #5.L%F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :,(ZMx\  
      { (Eoji7U  
      return FuncType::execute(l(t)); g?caE)  
    } j;b<oQH  
1z[GYRSt  
    template < typename T1, typename T2 > y:+s*x6Vg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s%R'c_cGZ  
      { ~h*p A8^L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uua1_# a  
    } juuV3et  
} ; iy_\1jB0  
\3@AC7  
|+MV%QG;  
同样还可以申明一个binary_op Qvd$fY**  
ZXj;ymC'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tse Pdkk  
class binary_op : public Rettype Wd_cNR\  
  { %Sdzr!I7*  
    Left l; b(~ gQM  
Right r; h}_1cev?  
public : B:\TvWbu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /8` S}g+  
MrA&xM  
template < typename T > !*gTC1bvB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a/wkc*}}/  
      { \o j#*aL^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (g@e=m7Q  
    } zz4A,XrD  
@pD']=d}t  
    template < typename T1, typename T2 > Bu$GCSrX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :K6(`J3Y"^  
      { o= %Fh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =Jx,.|Bf  
    } E*Q><UU  
} ; zoV-@<Eh  
L. xzI-I@D  
SAEr$F^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,{{uRs/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F W# S.<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J dDP  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +0O{"XM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h,V#V1>Hu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Cu\A[6g,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w^&TG3m1~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4{\h53j$  
下面是修改过的unary_op z.[ Ok  
m dC.M$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B94mh  
class unary_op F=hfbCF5x  
  { uj-q@IKe  
Left l; 66%#$WH#  
   F%6`D  
public : imtW[y+4  
|^ml|cb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zSYWNmj&  
m GWT</=[$  
template < typename T > "l&sDh%Lk<  
  struct result_1 &0 VM <  
  { {=,?]Z+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rY>{L6d  
} ; 15r<n  
` m`Sl[6  
template < typename T1, typename T2 > Iy](?b  
  struct result_2 E$FXs~a  
  { `oh'rm3'8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NdQXQa?,  
} ; G2kr~FG  
4\?I4|{pC  
template < typename T1, typename T2 > ujcNSX*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i)0*J?l=  
  { 'PlKCn`(w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nYuZg6K  
}  jK&kQ  
mLO{~ruu  
template < typename T > IrXC/?^h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n\ma5"n0=\  
  { F,e_`  
  return OpClass::execute(lt(t)); O;:8mm%(  
} %f@VOSs  
C/[2?[  
} ; OZ_'& CZ  
~R)Km`t  
S&V5zB""n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'W$jHs  
好啦,现在才真正完美了。 WW;S  
现在在picker里面就可以这么添加了: XTyn[n  
8*)zoT*A  
template < typename Right > $Tq-<FbM)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2&]UFg:8Q  
  { EG0NikT?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); / GJ"##<  
} j*$GP'Df3  
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。 {P(Z{9u%  
>U9!KB  
LIVVb"V|,  
/PIU@$DV  
A"C%.InZ  
十. bind :f^O!^N  
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。 1` m ~c  
先来分析一下一段例子 yaA9* k  
W?'!}g(~  
x-U^U.i@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $;+B)#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q[b-vTzI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 slHlfWHq  
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。 5\f*xY  
我们来写个简单的。 qB7.LR*'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DSy,#yA  
对于函数对象类的版本: /Yx 1S'5  
PF!Q2t5c3  
template < typename Func > f b_tda",}  
struct functor_trait eF}Q8]da  
  { X<(h)&E  
typedef typename Func::result_type result_type; k KL^U  
} ; (J<@e!@NE  
对于无参数函数的版本: )u ]<8  
Tc\^=e^N?  
template < typename Ret > ,q/K&'0`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G+'MTC_  
  { $K,rVTU  
typedef Ret result_type; 2X)E3V/*  
} ; Z[AJat@H  
对于单参数函数的版本: E] t:_v  
J(M0t~RZ  
template < typename Ret, typename V1 > ez86+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f8N  
  { xvjHGgWSxc  
typedef Ret result_type; QhZ!A?':U  
} ; /43DR;4  
对于双参数函数的版本: p0$K.f| ^  
B {/Pv0y   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z8>KY/c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jL%-G  
  { #JO#PV%  
typedef Ret result_type; cPI #XPM=  
} ; }.2pR*W  
等等。。。 JeUFCWm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aiw~4ix  
nf /iZ &  
template < typename Func > %nOBsln  
struct func_return HC4ad0Gs+{  
  { >}u?{_s *0  
template < typename T > (LRv c!`"  
  struct result_1 jfqWcX.X=  
  { XT~JP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;b cy(Fp,\  
} ; XOgX0cRC4  
+5?hkQCX1^  
template < typename T1, typename T2 > D}cq_|mmn[  
  struct result_2 <pYGcVB9V  
  { U`:#+8h-}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >eAlz 4  
} ; LD_aJ^(d  
} ; WU#bA|Cf  
!&E>8h  
j=dHgnVvj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $./JA) `  
)J~Q x-jG  
template < typename Func, typename aPicker > vCbqZdy?  
class binder_1 4p>@UB&U  
  { 5[X^1  
Func fn; ;5"r)F+P  
aPicker pk; *M+:GH/5  
public : 8xg:ItJaA0  
)5d&K8@  
template < typename T > +*)B;)P  
  struct result_1 )V)4N[?GC  
  { (sJ{27b_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1xM&"p:  
} ; _=q)lt-UY  
}#EiL !Pv  
template < typename T1, typename T2 > RS<c&{?  
  struct result_2 y"$|?187x  
  { `x6 i5mp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a2Q9tt>Q  
} ; :7:Nx`D8  
1;vn*w`p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @%ChPjN  
r1ctW#\~8  
template < typename T > ~O@V;y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {U^mL6=&v  
  { <diI*H<G  
  return fn(pk(t)); 1#]tCi`  
} y7d)[d*Mz  
template < typename T1, typename T2 > 4y 582u6^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dHf_&X2A  
  { rS(693kb  
  return fn(pk(t1, t2)); nF A7@hsm  
} _~Lhc'^p*  
} ; s}`=pk/FM  
V%e'H>EC  
YaSwn3i/@S  
一目了然不是么? v[m/>l2[P  
最后实现bind Z9=Cw0( w?  
Lk#u^|Eq7=  
Xb$)}n\9  
template < typename Func, typename aPicker > ~+3f8%   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6<]&T lS]  
  {  <MvFAuAT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f_D1zU^  
} qYsu3y)*N  
Y/gVyQ(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1mI)xDi9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w4(DR?[nC  
w`>xK sKW>  
十一. phoenix d<7xSRC   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x-y=Jor  
qZ_^#%zO  
for_each(v.begin(), v.end(), 0lmoI4bW}s  
( YfxZ<  
do_ UvQxtT]  
[ 7OC ,KgJ3  
  cout << _1 <<   " , " qG=`'%,m  
] 2R2Z6}  
.while_( -- _1), /=m=i%& #  
cout << var( " \n " ) db.iMBki  
) wAkoX  
); TKRu^KH9  
w:M faN*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <ezvz..g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2!]':(8mR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1|z>} xP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ut-UTW  
gyI5;il~  
%@H;6   
template < typename Cond, typename Actor > 4^AE;= Q  
class do_while \zj8| +  
  { TO( =4;U  
Cond cd;  &h4(lM  
Actor act; :kY][_  
public : qr<5z. %  
template < typename T > S'6(&"XC H  
  struct result_1 De4+4&  
  { !R)v2Mk|  
  typedef int result_type; UnW,|n8  
} ;  U]e;=T:3  
HpNf f0c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k*z)AR  
K +w3YA  
template < typename T > }p8a'3@Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (U$ F) 7  
  { =UTv  
  do *(o~pxFTR  
    { m:p1O3[R  
  act(t); _h@e.BtDs  
  } p@r~L(>+3  
  while (cd(t)); 8@b@y|#]X  
  return   0 ; n/^wzG  
} -I4@` V  
} ; @BW~A@8  
42# rhgW  
!30Dice  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5p=T*Y  
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。 47 m:z5;  
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。 Dyt}"r\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 D}\% Q #  
下面就是产生这个functor的类: 5 ^f>L2  
#{ `(;83  
Nv #vfh9}P  
template < typename Actor > EVRg/ {X  
class do_while_actor Q3z-v&^E9  
  { 7z F29gC  
Actor act; 1[X+6viE  
public : bS* "C,b~s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K[T? --H  
5;dnxhf  
template < typename Cond > l4r09"S|V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uv9cOd  
} ; SB eb}LZ  
8LR_K]\  
Qy@chN{eP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AX]lMe  
最后,是那个do_ wm8(Ju  
P" 3{s+ r  
<A"}Krq?  
class do_while_invoker nuKjp Ap!  
  { t55 '  
public : 0QEVL6gw  
template < typename Actor > U.?,vw'aai  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /Pi{Mv eZM  
  { =AZ>2P  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9{xP~0g  
} |910xd`Z  
} do_; %4+r&  
C4Bh#C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {!'AR`|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g4I(uEJk  
最后来说说怎么处理break和continue *Pw; ;#\B  
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。 ,Qj7wFZ  
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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