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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,qC_[PUT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;[*7UE+#7  
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, 3s$m0  
d F),  
 9((v.  
6@ nEcr  
  class filler :vm*miOF  
  { |)0kvf?  
public : xro  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2vK{Yw   
} ; PInU-"gG  
"y62Wo6m)  
p6>3 p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eH75: `  
Vw+U?  
+A/n <VH  
y%z$_V]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $n>.;CV  
3'IF? ](]U  
RW%e%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [NyR$yD{  
,I[  
Ey 4GyAl  
poQY X5  
二. 战前分析 1?Wk qQ  
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。 <Ms,0YKx  
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 sJMT _yt;  
c:4 i&|n  
V"k*PLt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s [@II]  
  /* --------------------------------------------- */ YY'46  
vector < int *> vp( 10 ); p 0R)Yc+;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1Hk`i%  
/* --------------------------------------------- */ x2(hp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1iig0l6\m  
/* --------------------------------------------- */ 5Z1b9.;.,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R$_#7>3  
  /* --------------------------------------------- */ \"|E8A6/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W(Xb]t=19  
/* --------------------------------------------- */ l/#;GYB]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YyjnyG  
~~;J[F p  
%?@N-$j  
Jvgx+{Xu  
看了之后,我们可以思考一些问题: Fe{lM' 8  
1._1, _2是什么? 'MVE5  
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。 NirG99kyo  
2._1 = 1是在做什么? 3E) X(WJY  
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。 0X !A'  
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。 7vF+Di(B  
F4`ud;1H  
lhZXq!2p  
三. 动工 tHgu#k0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "**Tw'  
3"!h+dXw  
Psm5J80}n  
>cpT_M&C,  
template < typename T > iGlg@  
class assignment 14Y_ oH9  
  { .!/w[Z]  
T value; aQzx^%B1  
public : ?d&l_Pa0e  
assignment( const T & v) : value(v) {} n W:P"L  
template < typename T2 > `#Z=cq^_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <A@}C+  
} ; A6eIf  
AWo\u!j  
h9-^aB$8^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v'=$K[_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8vR Q_  
x *:v]6y  
^__';! e  
GO4IAUA  
  class holder uC$!|I  
  { :O)\+s-  
public : 5! -+5TJI  
template < typename T > u]0{#wu;g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %'o'Kh''=  
  { U</Vcz  
  return assignment < T > (t); 9 n0 ?0mk  
} V) xwlvX  
} ; Y(mnGaVn  
AcHr X=O  
W?TvdeBx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -<0xS.^  
8SGqDaRt  
  static holder _1; " l;=jk]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9u?[{h.`B  
| -l9Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {HO,d{{  
而不用手动写一个函数对象。 3R>"X c  
nQ+$  
Wr+/ 9  
.D3k(zZ  
四. 问题分析 \JLea$TM:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E%%iVFPX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @b&_xT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A'6-E{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7?@ -|{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 awB+B8^s  
`;Od0uh  
五. 问题1:一致性 e+~@"^|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;UpdkY 1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \ gO!6  
#J'V,_ wH  
struct holder  MFyi#nq  
  { :@4+}  
  // Ak kth*p  
  template < typename T > 1<G,0Lt  
T &   operator ()( const T & r) const .^xQtnq  
  { lJ Jn@A  
  return (T & )r; <5!)5+G  
} 1lYQR`Uh  
} ; K-b`KcX  
bx%Ky0Z  
这样的话assignment也必须相应改动: LGh#  
zI= 9  
template < typename Left, typename Right > MX"M2>"pT  
class assignment bjBXs;zr@\  
  { &3Ry0?RET  
Left l; V'FKgzd  
Right r; O/.8;.d;4Y  
public : {nMCU{*k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;TKsAU  
template < typename T2 > ]tNB^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w~~[0e+E  
} ; q*!Vyk  
,f~)CXNT?  
同时,holder的operator=也需要改动: N C3XJ 4  
+3 J5j+  
template < typename T > m 0]1(\%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 06 an(& a9  
  { )TcD-Jr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I@kMM12>c  
} J ql$ g  
J;k8 a2$_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 iow"X6_l_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )_kU,RvZ  
=)f.Yf|A*  
return l(rhs) = r; jA3xDbM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ] u\-_PP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B$G9#G6pZ  
8w ]'U  
template < typename Tp > /&em%/  
class constant_t 0?''v>%  
  { _6`H `zept  
  const Tp t; u)~::2BXAn  
public : C_ W%]8u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m[%P3  
template < typename T > gMPvzBpP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &S[>*+}{+  
  { +vYVx<uTQ  
  return t; ${tBu#$-d  
} {tuGkRY2 ~  
} ; acI%fYw5p`  
1`9'.w+r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]YUst]gu3  
下面就可以修改holder的operator=了 SpM Hq_MLM  
rW2l+:@c  
template < typename T >  -K4uqUp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const } O:l]O`  
  { QaLVIsnfN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [a k[ZXC,  
} 85{@&T  
+2m\Sv V  
同时也要修改assignment的operator() nC\LDeKc  
:&m0eZZ%  
template < typename T2 > qbo W<W<H1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }^PdW3O*m,  
现在代码看起来就很一致了。 t7/a5x  
@}tk/7-E  
六. 问题2:链式操作 \P9HAz'6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G}`Hu_ [\)  
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。 \Bn$b2j!%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XtIY8wsP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 gal.<SVW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nn/_>%Y  
?Q: KW  
template < typename T > okD7!)cr=  
struct result_1 xilA`uw`1  
  { =mh)b]].4\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M9wj };vy  
} ; D?P1\<A~  
WQ1*)h8,9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: lR3JyYY{X  
!Baq4V?KN  
template < typename T > <9Pf] G=  
struct   ref x2z%J,z@4  
  { `L {dF  
typedef T & reference; S)*!jI  
} ; q}%;O >Z  
template < typename T > B#(2,j7M  
struct   ref < T &> #zw 'H9l  
  { t 5  
typedef T & reference; VK?c='zg  
} ; 44_CT?t<  
30$Q5]T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .{LJ  
m_r_4BP  
template < typename T > Ov9kD0S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0x8aKq\'  
  { HtGGcO'bqg  
  return l(t) = r(t); |.[4$C  
} @@Vf"o+S  
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。 $5a%hK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GHo=)NTjy  
I4^}C;p0?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 KRh95B GU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +BE_K_56  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~F9WR5}]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p*Hbc|?{Q&  
最后的布局是: _rf  
                Add ]o\y(!  
              /   \ 1A b=1g{  
            Divide   5  *$o{+YP  
            /   \ Xm}~u?$3  
          _1     3 b_T?jCyW  
似乎一切都解决了?不。 4`#3p@-  
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。 QBiLH]qa  
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。 yp:_W@  
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: A 9HJWKO  
fUg I*V  
template < typename Right > s8]9OG3g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O[[#\BL  
Right & rt) const C4~`3Mk  
  { +]%d'h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gr")Jw7  
} __,1;=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .<C}/Cl  
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。 #}rv)  
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。 :5`BhFAd  
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。 ~rX2oLw{&  
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。 Zom7yI  
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? er?'o1M  
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: -S7rOq2Li  
duKR;5:  
template < class Action > d M&BnI  
class picker : public Action @P^8?!i+  
  { Y(4#b`k3  
public : XHu2G t_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \HB4ikl  
  // all the operator overloaded u8Au `  
} ; Q-!a;/  
!v2D 18(  
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。 IZ;%lV7t  
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: FSqS]6b3  
F-k3F80=  
template < typename Right > E:N~c'k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tndtwM*B'  
  { ~$N%UQn?b#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %jK-}0Tu  
} 1X4v:rI  
'[fo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  @t  
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。 T6|zT}cb  
8}0W_CU,  
template < typename T >   struct picker_maker 'Dq!o[2y  
  { n:GK0wu.s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .pgTp X   
} ; 4425,AR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fmvX;0O  
  { vv  _I o  
typedef picker < T > result; V@Z8t8  
} ; J(0.eD91v  
 t]Xdzy  
下面总的结构就有了: i6zfr|`@  
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。 (63_  
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。 M`ETH8Su=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *f:^6h  
至此链式操作完美实现。 J'O</o@e  
&j,rq?eh$  
(z0S5#g ,x  
七. 问题3 <JKRdIx&1  
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。 <LDVO'I0 !  
*r)/.rK_  
template < typename T1, typename T2 > LoLmT7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1O1/P,u+  
  { AHP_B&s,Qe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y88FT#hR|5  
} SUXRWFl  
g*b`V{/Vw  
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: d_*'5Eia6  
mvI[=e*  
template < typename T1, typename T2 > TdI5{?sW  
struct result_2 }\`MXh's  
  { g]R }w@nJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1Tf"<D p  
} ; [rv"tz=  
Crmxsw.W^Y  
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? 7</&=lly  
这个差事就留给了holder自己。 D[m;rcl  
    IpmblC4  
@CU3V+  
template < int Order > ]:JoGGE a0  
class holder; [Z|R-{"  
template <> Mf%0Cx `  
class holder < 1 > *D1 ^Se  
  { rG1l:Z)  
public : y~An'+yBa  
template < typename T > }3F8[Td.~N  
  struct result_1 ziR}  
  { f( 5c  
  typedef T & result; $*^Ms>Pa_  
} ; m5SJB]a/  
template < typename T1, typename T2 > ^$SI5WK&)  
  struct result_2 V} Y %9V  
  { .v%H%z~Rl#  
  typedef T1 & result; n1 `D:XrE  
} ; g4(B=G\j  
template < typename T > y^tuybpZY<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ulV)X/]1  
  { *z;4. OX  
  return (T & )r; F6R+E;"4R'  
}  y|U3  
template < typename T1, typename T2 > L6Ykv/V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 08{0i,Fs  
  { XtVx H4q  
  return (T1 & )r1; *Hy-D</w%  
} +0\BI<aG  
} ; cS/\&%7u  
%Kx:'m%U  
template <> &U ]L@ ]x  
class holder < 2 > s~$ZTzV  
  { R9nW5f Nf  
public : v{ Md4 p  
template < typename T > (:Rj:8{  
  struct result_1 .)o<'u@Ri  
  { T1jAY^^I  
  typedef T & result; \\XvVi:B  
} ; 4Tgy2[D?q  
template < typename T1, typename T2 > wl H6  
  struct result_2 )WavG1  
  { Nw[TP G5  
  typedef T2 & result; m(SGE,("w  
} ; hp+=UnW  
template < typename T > 0(A`Ia  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B-PN +P2  
  { os0fwv  
  return (T & )r; S0\QZ/je  
} :["iBrFp  
template < typename T1, typename T2 > ~kPHf_B;z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jt5\  
  { "vI:B}  
  return (T2 & )r2; b{JcV  
} RhR{EO  
} ; tIfA]pE  
Uo?g@D  
_|reo6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Y!s94#OaZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r:0F("},  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UngDXD )  
!m8MyZ}%  
return l(i, j) = r(i, j); Q`- JRY-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zLEl/yPE  
DCr&%)Ll  
  return ( int & )i; t4(Z@X$  
  return ( int & )j; 6BK-(>c(6  
最后执行i = j; 1) 7n (  
可见,参数被正确的选择了。 n4A_vz  
mU@pRjq=  
:_9MS0  
D! TFb E  
L~9Q7 6w  
八. 中期总结 MYNNeO  
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: e$kBpG"D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kz>bfq7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ou8V7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $>^DkrOd  
Wk<heF  
b7-M'-Km0_  
pY@$N&+W  
pUbf]3 t  
_mSDz=!Z3  
九. 简化 J:W|2U="  
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。 h[eC i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /`6Y-8e2  
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: ].ZfTrM]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DpD19)ouy  
  +-*/&|^等 K|^PHe  
2. 返回引用。 3an9Rb V  
  =,各种复合赋值等 1,Ams  
3. 返回固定类型。 .M(')$\U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rK` x<  
4. 原样返回。 ky4 ;7RK  
  operator, Uk1|y\  
5. 返回解引用的类型。 wPr9N}rf  
  operator*(单目) sr S2v\1:  
6. 返回地址。 GgT 5'e;N  
  operator&(单目) ht>C6y  
7. 下表访问返回类型。 "Y'MuV'x  
  operator[] M[eq)a$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h@kq>no  
  operator<<和operator>> b@v_db]|t.  
zv%]j0 ?  
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。 1s-dqHz"s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8NF93tqD6  
90"&KDh  
template < typename Left > ZYS`M?Au  
struct value_return 8'sT zB]  
  { r!+..c  
template < typename T > xdLMy#U2  
  struct result_1 Yamu"#  
  { #}xw *)3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8(3n v[  
} ; ^5'pJ/BV  
)tvP|  
template < typename T1, typename T2 > C(%b!Q,2  
  struct result_2 ?2(5 2?cJ  
  { \k4em{K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '^|u\$&U  
} ; zH5pe  
} ; zi^?9n),  
G+~f  
WrHY'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Iwx~kvz\_(  
1fH2obI~X  
下面我们来剥离functor中的operator() c 80Ffq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @?2ES@G+Ji  
[%c5MQ?H  
return l(t) op r(t) tE8aL{<R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =vs]Kmm  
return op l(t) PyoIhe&ep  
return op l(t1, t2) >d3`\(v-  
return l(t) op 0f5c#/7C9  
return l(t1, t2) op ey]WoUZ  
return l(t)[r(t)] |1pD n7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `nCVO;B  
Y'^+ KU  
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: 9u;/l#?@T  
单目: return f(l(t), r(t)); ( 5 BZZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GY t|[GC  
双目: return f(l(t)); "h5.^5E6  
return f(l(t1, t2)); ^~1Z"kAnT  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xaw ~Hh)  
^]NFr*'!  
struct meta_divide #|"M  
  { O?`_RN4l  
template < typename T1, typename T2 > 8|{d1dy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K`0'2  
  { P:>]a$Is  
  return t1 / t2; *{("T  
} MW2{w<-]7  
} ; C"QB`f:  
udOdXz6K?  
这个工作可以让宏来做: 6)veuA3]  
 MwC}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $x*(D|\'<  
template < typename T1, typename T2 > \ X7rsO^}W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4(dgunP  
以后可以直接用 g3 opN>W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !'#GdRstv  
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 $H`{wJ?2(  
(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。。。) qg2Vmj<H  
Qd/x{a8  
\30rF]F`l  
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 '!F'B:  
,u=+%6b)A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qfX26<q  
class unary_op : public Rettype P]O=K  
  { "&/lF[q  
    Left l; ^fQa whub  
public : &3OV|ly]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w6h*dh$w  
:=*V i`  
template < typename T > N 9s+Tm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4t-l@zFWb  
      { `pjB^--w  
      return FuncType::execute(l(t)); i<(~J4}b  
    } 6rWb2b  
"yc|ng  
    template < typename T1, typename T2 > of {K{(M7@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4y.qtiIP>$  
      { e$Mvl=NYp\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /Pxny3  
    } pqTaN=R8  
} ; l.P;85/+  
lD{*Z spz  
v o4U%  
同样还可以申明一个binary_op (I#mo2  
B}"V.Msv/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I1#MS4;$^  
class binary_op : public Rettype Dr76+9'i  
  { gLRDd~H  
    Left l; "lrQC`?  
Right r; =ym<yI<  
public : >=:^N-a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i{16&4 '  
}KO <II  
template < typename T > ?\)h2oi!F5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |MOz> 1<a  
      { Uy.ihh$I-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CYlS8j  
    } mlPvF%Ba  
VkO*+"cGv  
    template < typename T1, typename T2 > Y;'SD{On  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jSSEfy>^  
      { $ai;8)C6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EqGpo_  
    } $$uMu{?0i  
} ; +,]VXH<y  
[ [pt~=0  
 Bnk '  
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 7A) E4f'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JypP[yQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3m9b  
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。 :5.F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1;DRcVyS+  
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。。。 9e c},~(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fUGappb  
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) Dx`-h#  
下面是修改过的unary_op ,tcUJ}l  
Y9>92#aME  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2P)O 0j\/  
class unary_op `R>z{-@=  
  { PEm2w#X%L  
Left l; jd,i=P%  
  D,R',(3  
public : #9Jr?K43  
4obW>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1_#;+S  
uo J0wG.  
template < typename T > D/~1?p  
  struct result_1 *z)gSX  
  { }]PHE(}7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G}^=(,jl  
} ; zTj ie  
=*jFaj  
template < typename T1, typename T2 > |Tc4a4jS  
  struct result_2 xY#J((-iH  
  { fK+ 5   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o5 fV,BJZO  
} ; -4sKB>b  
F]PsS(  
template < typename T1, typename T2 > z<mN-1PM7&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )\ceanS  
  { 83SK<V6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @ci..::5  
} Ie!&FQe2q  
l>b'b e9  
template < typename T > pCrm `hy(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5cinI^x)f  
  { 1(dKb  
  return OpClass::execute(lt(t)); kx?Yin8K  
} X,_K )f  
_1qR1< V  
} ; NWvIwt{  
jhQoBC>:  
k]5tU\;Yw  
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 SFd_k9  
好啦,现在才真正完美了。 `Ucj_6&Tqs  
现在在picker里面就可以这么添加了: _^#eO`4"  
?%UiW7}j';  
template < typename Right > &C+2p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S-q"'5>  
  { un_NBv}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xZ P SUEG  
} BJWlx*U]  
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。 ,++HiYOG}e  
v$Fz^<Na  
Cm)TFh6  
{qi #  
].kj-,5>f  
十. bind ' QG`^@Z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t-KicLr  
先来分析一下一段例子 <3BGW?=WP  
%p )"_q!ge  
{%u^O/M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7 uL.=th'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Lk,q~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c,.@Cc2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 uK$ Xqo%L  
我们来写个简单的。 ygIn6.p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z/G#3-5)p  
对于函数对象类的版本: n4S`k%CI  
TG$ #aX\'  
template < typename Func > AZc= Bbh  
struct functor_trait }k-8PG =  
  { 5H XF3  
typedef typename Func::result_type result_type; sED"}F)  
} ; ?[zw5fUDS  
对于无参数函数的版本: ?8H{AuLB  
dv\bkDF4A  
template < typename Ret > XH~(=^/_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wB0vpt5f  
  { /Q(boY{  
typedef Ret result_type; j [lS.Lb  
} ; %6uZb sa  
对于单参数函数的版本: fm-m?=  
 FNH)wk  
template < typename Ret, typename V1 > -_t4A *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N s0,Z#Z+  
  { TS|Bz2(  
typedef Ret result_type; E,.PT^au  
} ; UMRFTwY  
对于双参数函数的版本: /i>n1>~yn  
C_Q3^mLx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gh=I2GSo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PY7H0\S)  
  { (@XQ]S}L  
typedef Ret result_type; OgIRI8L  
} ; N Nk  
等等。。。 |8CxMs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W..*!UGl  
Pz0MafF|T  
template < typename Func > 46D`h!7L  
struct func_return Vq]ixag2^  
  { uOzoE_i  
template < typename T > G$TO'Ciu:  
  struct result_1 yZNG>1 N  
  { p2 1|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K9Mz4K_  
} ; ?ld&}|W~  
bVU4H$k  
template < typename T1, typename T2 > N!~]D[D  
  struct result_2 kR97 )}Y  
  { R`<2DC>h9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <!>\ n\A  
} ; 2T+-[}*  
} ; li3,6{S#  
b;jdk w|  
/Z?o%/bw:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q,)V0Ffe[|  
kqih`E9P7B  
template < typename Func, typename aPicker > J78.-J5 j0  
class binder_1 Y}R$RDRL  
  { H@@ 4n%MK  
Func fn; <9X@\uvU.<  
aPicker pk; Hh;lT  
public : iS+"Jsz  
B;N<{Gb  
template < typename T > ZAfuW^r  
  struct result_1 RKzty=j4  
  { ,o n]Fts  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >D!R)W`  
} ; kE<CuO  
/5Qh*.(S  
template < typename T1, typename T2 > KX9IC 5pR  
  struct result_2 (4 ZeyG@  
  { %dPk,Ylz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }_KzF~  
} ; FtyT:=Kpc  
xS_;p9{E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &6OY ^6<  
GalSqtbmDt  
template < typename T > 1z7+:~;l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hQx*#:ns  
  { 0,RYO :`  
  return fn(pk(t)); M}[Q2v\  
} p*lP9[7  
template < typename T1, typename T2 > + GQ{{B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =5Db^  
  { x+4K,r;  
  return fn(pk(t1, t2)); 9k71h`5  
} *O'|NQhNx>  
} ; ;&J>a8B$  
'e]>lRZ  
dj (&"P  
一目了然不是么? 0'*{BAWx  
最后实现bind El9T>!Z  
=JE<oVP8  
3Ed  
template < typename Func, typename aPicker > L^t%p1R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DDkN3\w  
  { uxL+oP0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,H6P%  
} GEy7Vb)  
wT!?.Y)aj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IQ\!wWKmY  
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。 kIS )*_  
9J7yR}2-F  
十一. phoenix 9{fP.ifdv7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #\X)|p2  
c`3`}&g#  
for_each(v.begin(), v.end(), @Un/,-ck  
( ]*a(^*}A%  
do_ PH%t#a!j3/  
[ %_:L_VD@  
  cout << _1 <<   " , " Y_n/rD>  
] 83vZRQw  
.while_( -- _1), _$T !><)y  
cout << var( " \n " ) Jk}3c>^D  
)  LkYcFD  
); 51eZfJB  
fIpS P@$<  
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: ~N9k8eT  
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 tBzE(vW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Pn4.gabE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <FkaH8,7  
/[Fk>Vhp  
,s%+vD$O^  
template < typename Cond, typename Actor > Ma?uB8o+~  
class do_while 0c"9C_7^g  
  { j^#\km B  
Cond cd; ^~l@ _r  
Actor act; (BH<\&yHE  
public : uHquJQ4  
template < typename T > <k1muSe  
  struct result_1 $Xo_8SX,  
  { k"[AV2UW1  
  typedef int result_type; A iR#:r  
} ; W="pu5q$5  
1H">Rb30@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V+sZ;$  
4 w*m]D{  
template < typename T > FiRe b3zR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T)22P<M8  
  { i88 5T '  
  do V 7~9z\lW  
    { 3?aM\z;  
  act(t); h] )&mFiE"  
  } u7J:ipyiq2  
  while (cd(t)); of7'?]w  
  return   0 ; ok,O/|E}?  
} ]Y?ZUSCJ  
} ; 5R.jhYAj  
hQ:wW}HWW  
o\tw)_ >  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B;Z _'.i,d  
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。 %eHr^j~w$  
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。 :1t&>x=T  
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。 7{"F%`7L  
下面就是产生这个functor的类: r.LOj6c  
wk'(g_DP  
R ^@`]dX$  
template < typename Actor > 8=f+`e  
class do_while_actor uUBUUr  
  { B[&l<*O-y  
Actor act; o^uh3,.  
public : ,,EG"Um6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~PpU'[  
w5-^Py  
template < typename Cond > Eos;7$u[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o}wRgG  
} ; [=-,i#4  
+=L+35M  
|tY6+T}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tg%<@U`7=  
最后,是那个do_ <VN< ~sz  
H- WNu+  
.Xxxz Wyk  
class do_while_invoker (7~vOWs:[  
  { Iw$T'I+4W  
public : +K=RMqM-8  
template < typename Actor > NXOvC!<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z>NA 9:  
  { 4Im}!q5;:<  
  return do_while_actor < Actor > (act); EO",|V-  
} (a,`Y.  
} do_; f .h$jyp(  
s.Mrd~(Drz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _ -ec(w~/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =/xXB  
最后来说说怎么处理break和continue bx".<q(  
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。 LM.#~7jC  
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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