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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R  oF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JCQx8;V%I  
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, C_g"omw40  
D|8sjp4  
uH~ TugQ~  
+A.a~Stt  
  class filler '/n%}=a=  
  { x1BDvTqW  
public : %<bG%V(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q:Nwy(,I  
} ; 2!"\;/  
P*nT\B  
@pEO@bbg>  
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: EzeDShN=J  
0YTtA]|`4  
-sGWSC  
f"OA Zji  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hIg, 0B  
.P0Qs&i  
?Pok-90  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c=U$$|qHV  
Wtzj;GJj  
$=S'#^Z  
#xJGuYdv  
二. 战前分析 R)DNFc:  
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。 IJb1) ZuR  
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 CzDR%vx  
V+@%(x@D_  
6=`m   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bb2r95h}^  
  /* --------------------------------------------- */ aZ`_W|  
vector < int *> vp( 10 ); olQ8s *  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); odn97,A  
/* --------------------------------------------- */ ^QL/m\zq@%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "gl:4|i '  
/* --------------------------------------------- */ GwIfGixqH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JWm^RQ  
  /* --------------------------------------------- */ fuIv,lDA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \Z7([Gh  
/* --------------------------------------------- */ o\:f9JL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =-s20mdj  
f 7QUZb\  
M b /X@51  
$'mB8 S  
看了之后,我们可以思考一些问题: I}]@e ^ ~  
1._1, _2是什么? gP hw.e""  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +e3WwUx  
2._1 = 1是在做什么? po](6V  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 { ves@p>?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 35]G_\  
{dr&46$p  
zL!~,B8C  
三. 动工 (gJ )]/n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  lN`_0  
Dy!bj  
,B/p1^;.  
4>wIF}\  
template < typename T > -aeo7C  
class assignment l1|,Lr  
  { Gk]qE]hi  
T value; +qW w-8  
public : qzbkxQu]g  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?GD? J(S  
template < typename T2 > gp&& c,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \eSk7C  
} ; Hpo?|;3D5  
6xzR*~ 7  
K7R])*B.~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TWR#MVMI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zl0:U2x7  
p31rhe   
SAo \H  
5`{;hFl  
  class holder rjf=qh5s  
  { BnnUUaE  
public : q?]@' ^:;  
template < typename T > <W[8k-yOV`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sq6%=(q(?  
  { {'Qk>G s  
  return assignment < T > (t); (l!D=qy  
} MHT,rqG  
} ; @7Rt[2"e  
kpreTeA]  
`6/Yf@b  
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: jvQ+u L  
pZJQKTCG  
  static holder _1; R{Kd%Y:2Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %LZM5Z^  
lXk-86[M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2WECQl=r  
而不用手动写一个函数对象。 ]Q_G /e  
{hq ;7  
ci NTYow  
j[Zni D  
四. 问题分析 xW;[}t-QS  
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。 G~hILW^  
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。 o/[yA3^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wj5s5dH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T]Td4T!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LY cSMuJ  
64?$TT  
五. 问题1:一致性 pz6- hi7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =|&"/$+s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A_*Lo6uII  
`L[32B9  
struct holder p1gX4t]%}a  
  { k@)m-K  
  // }b\q<sNE{  
  template < typename T > 3R[J,go  
T &   operator ()( const T & r) const E9*?G4P{l  
  { OZ0%;Y0  
  return (T & )r; Tvw2py q  
} IV#f}NrfD  
} ; CZ%"Pqy&1L  
whZ],R*u  
这样的话assignment也必须相应改动: GZ[h`FJg/  
N4(VRA  
template < typename Left, typename Right > :yFCp@&  
class assignment <m gTWv  
  { WuZ n|j'  
Left l; _ ,1kcDu  
Right r; k<";t  
public : *rKv`nva5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x<7` 109]  
template < typename T2 > U*U )l$!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y\|\9Q%D  
} ; R M+K":p  
0Lz56e'j  
同时,holder的operator=也需要改动: Q/`o6xv  
tYNt>9L|  
template < typename T > Wq&c,H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m]}"FMH$  
  { "8dnFrE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (s*Uz3 sq  
} ]BD5+>;  
 %!h+  
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。 aYCzb7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4xn^`xf9  
V+ ~2q=  
return l(rhs) = r; MCpK^7]k  
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。 @gGuV$Mw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^M5uLm-_s  
"8TMAF|i4  
template < typename Tp > R:m=HS_  
class constant_t 7TY"{? ~O5  
  { \gv x)S11  
  const Tp t; wTbIS~!gF  
public : qc"/T16M]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yVv3S[J  
template < typename T > &: 8&;vk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "$;:dfrU  
  { PH &ms  
  return t; 8_$2aqr  
} k8>^dZub  
} ; rGL{g&_  
!7*/lG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \)kAhKtG  
下面就可以修改holder的operator=了 ?|YQtY  
gy`qEY~B&  
template < typename T > HW,55#yG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JY8pV+q @=  
  { ]h$TgX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p5t#d)  
} &c ~)z\$  
X^^D[U  
同时也要修改assignment的operator() TL:RB)- <  
SP1oBR"3  
template < typename T2 > N |L5Ru  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,IATJs$E  
现在代码看起来就很一致了。 T`[ZNq+${  
)`7h,w J[1  
六. 问题2:链式操作 ,dMi+c`ax  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dj**,*s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,R6$SrNcd  
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。 ZWEzL$VWi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ) hB*Hjh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YZ P  
q2i~<;Z)9  
template < typename T > ..mz!:Zs0  
struct result_1 _J;a[Ky+[  
  { Hf|:A(vCx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9DE)5/c`v  
} ; @6 `@.iZ  
+c_CYkHJ/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %z(=GcWm  
X/749"23  
template < typename T > 7s3<}  
struct   ref Nuq/_x  
  { XL9lB#v^  
typedef T & reference; a8$pc>2E  
} ; 7J/3O[2  
template < typename T > A*;h}\n  
struct   ref < T &> m q9&To!  
  { V@f#/"u'  
typedef T & reference; _ RT}Ee}Y  
} ; [wYQP6Cyy  
@S):a`J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <Ux;dekz}  
:gv#_[k  
template < typename T > 8G<.5!f7`N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nJC}wh2d#  
  { tgnXBWA`!  
  return l(t) = r(t); n_glYSV!  
} &t4(86Bmq  
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。 Vd~k4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +N:%`9}2V  
Zv7)+ Q  
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 =v9;HPiO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SBt: `,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 inrL'z   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %)V3QnBO  
最后的布局是: HrxEC)V6#  
                Add 5~QB.m,>  
              /   \ RL9P:] ^  
            Divide   5 U"Oq85vY  
            /   \ 7]bq s"t  
          _1     3 0T;WN$W|  
似乎一切都解决了?不。 &Y$rVBgQ  
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。 XzsK^E0R  
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。 dx}!]_mlZ  
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: TH VF@@q  
V" 73^  
template < typename Right > *^ BE1-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yD"sYT   
Right & rt) const Mk;j"ZD F  
  { 0}N^l=jQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fsh-a7Qp  
} plAt +*&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cPSu!u}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。 {]]I4a  
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。 ~gD]JiiA  
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。 [U0c   
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。 9mZ1 a6,x  
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? f [D#QC  
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: X)+N>8o?N  
^xrR3m*d  
template < class Action > i`;I"oY4  
class picker : public Action duCm+4,.  
  { l?~h_8&fT  
public : OMU#Sx!6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hn)=:lI  
  // all the operator overloaded RZjR d  
} ; LtBH4 A  
HS7!O  
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。 EC0auB7G  
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: r{_'2Z_i  
K km7L-  
template < typename Right > Khl7Ez  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XA68H!I  
  { WjB[e>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W%o){+,  
} +nuQC{^>  
V<7Gd8rDMM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8}"j#tDc  
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。 4w,}1uNEf  
5I14"Qf  
template < typename T >   struct picker_maker $.kYAsZts  
  { Yu=^`I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {ig@Iy~DT  
} ; 03PVbDq-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =Ao;[j)*!  
  { I~I%z'"RQd  
typedef picker < T > result; qCMcN<:>  
} ; dGg+[?  
s0u$DM2  
下面总的结构就有了: 6-~  
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。 FYJB.lAT  
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。 '"EOLr\Z,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2%I:s6r  
至此链式操作完美实现。 t9}XO M*  
f  W )  
v3p..A~XZ.  
七. 问题3 j.K yPWO  
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。 ,\M'jV"S K  
t65!2G"<  
template < typename T1, typename T2 > \ gN) GR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , F[mh  
  { VF-d^AGt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 19EU[eb  
} 2-~oNJqX  
yRtFUlm`  
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#{rQ(  
}y1M0^M-$  
template < typename T1, typename T2 > 'coqm8V[%  
struct result_2 yQ}~ aA#h  
  { 2a^(8A`7W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VXa]L4jJ9  
} ; SCo9[EJ  
eIO}/npT]Q  
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? [|YMnV<B  
这个差事就留给了holder自己。 ">o/\sXeH  
    :X#(T- !t  
E_OLf%um  
template < int Order > x[X.// :  
class holder; xfzR>NU  
template <> u0,~pJvX  
class holder < 1 > `'>>[*06:a  
  { WXM_H0K  
public : #df43_u  
template < typename T > YW5E |z  
  struct result_1 /X?Nv^Hy  
  { Pzqgg43Xf  
  typedef T & result; kU /?#s  
} ; 1ysA~2  
template < typename T1, typename T2 > buoz La  
  struct result_2 kBT uM"  
  { b7n~z1$  
  typedef T1 & result; #O~Y[''C5X  
} ; Bw$-*FYE  
template < typename T > JsC0^A;fM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *,. {Xf  
  { 0\m zGfd  
  return (T & )r; Q -+jG7vT  
} ,iyIF~1~#>  
template < typename T1, typename T2 > X:Zqgf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [H& m@*UO  
  { ; ^$RG  
  return (T1 & )r1; )sQbDA|p  
} Ub"\LUu  
} ; 8c~H![2u  
@EQ{lGpU3  
template <> 23>?3-q  
class holder < 2 > #G,e]{gs  
  { MLDuo|?  
public : ldxUq,p  
template < typename T > yF:fxdpw  
  struct result_1 aZ'p:9e  
  { xnLfR6B  
  typedef T & result; OJ 2M_q)e  
} ; e D}Ga4  
template < typename T1, typename T2 > 4ldN0 _T5  
  struct result_2 R[Rs2eS_  
  { {hl_/ aG  
  typedef T2 & result; qGw6Wp~  
} ; suVS!} C  
template < typename T > ~UnfS};U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RsbrD8*AD  
  { vw3W:TL  
  return (T & )r; 2vwT8/  
} GP[$&8\M  
template < typename T1, typename T2 > ZGrV? @o,6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [`&cA#C9Yp  
  { #<JrSl62(K  
  return (T2 & )r2; ua{eri[  
} %H@fVWe2wT  
} ; }X$>84s>[P  
%8ul}}d9  
|`|b&Rhu  
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> >。 ; R67a V,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0QPipuP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ed{9UJWh  
XH. _Z  
return l(i, j) = r(i, j); HqbTJ!a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D Lu]d$G  
b"gYNGgX  
  return ( int & )i; +vQyHo  
  return ( int & )j; < ;g0?M\  
最后执行i = j; { sZrI5   
可见,参数被正确的选择了。 (/)JnBy0  
E>ev/6ox  
g5cR.]oz  
|h'ugx1iY  
6`yq4!&v  
八. 中期总结 BYGLYT;Z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X0lIeGwrQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WgjaMmht  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8FMP)N4+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IL~yJx_11  
iD\joh-C  
+EFur dX\  
zJ\I%7h*  
{S}/LSNB  
LR^b?.#>  
九. 简化 IuTTMAt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 LvR=uD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [ -%oO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w#o<qrpHf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0 cQf_o  
  +-*/&|^等 :9)>!+|'  
2. 返回引用。 l +#`  
  =,各种复合赋值等 0}ZuF.  
3. 返回固定类型。 41:Z8YL(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8-m"]o3  
4. 原样返回。 eBP N[V  
  operator, o(a*Fk$  
5. 返回解引用的类型。 qaUHcdH  
  operator*(单目) 2Zl65  
6. 返回地址。 !~RD>N&n  
  operator&(单目) wU=(_S,c  
7. 下表访问返回类型。 J3$ihH.  
  operator[] OLiYjYd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SsaF><{5R  
  operator<<和operator>> SVR AkP-  
;zGGT^Dn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5Ph"*Rz%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6L4B$'&KQZ  
R&-bA3w$  
template < typename Left > s0\X%U("  
struct value_return R)H@'X  
  { ~"LOw_BRh  
template < typename T > dx~F [  
  struct result_1 ($3QjH_@  
  { |GMK@Q'0:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l@^RbF['  
} ; 2Gj&7A3b  
F|"NJ*o}  
template < typename T1, typename T2 > yXkgGY5  
  struct result_2 X`22Hf4ct  
  { k<St:X%.O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5$y<nMP  
} ; ! |}>Y  
} ; yyXJ_B  
HezCRtxRcc  
|~>8]3. Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c,+oH<bZZs  
`T mIrc  
下面我们来剥离functor中的operator() wp@c;gK7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t!K|3>w  
<=0_[M  
return l(t) op r(t) ?1[go+56X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Wy|=F~N  
return op l(t) rm2TWM|  
return op l(t1, t2) KLoHjBq  
return l(t) op BtjsN22  
return l(t1, t2) op pE=wP/#  
return l(t)[r(t)] 8*|@A6ig  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2Ay2 G-  
3GaM>w}>W  
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: 7%0PsF _  
单目: return f(l(t), r(t)); N!P* B $d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^+}<Q#y-  
双目: return f(l(t)); 8sL7p4  
return f(l(t1, t2)); F35e/YfG  
下面就是f的实现,以operator/为例 JiRW|+`pe  
'vh:(-  
struct meta_divide v!W,h2:J  
  { )`L!eN  
template < typename T1, typename T2 >  Z3I<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &3AGj,  
  { /at#[Pw~01  
  return t1 / t2; }U8H4B~UtY  
} j| 257D  
} ; {6~W2zX&  
f}@]dFr  
这个工作可以让宏来做: d`2VbZC`  
=!p6}5Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YWm:#{n.  
template < typename T1, typename T2 > \ Ble <n6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z/;NoQ-  
以后可以直接用 4u"O/rt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YH E7`\l  
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 Qs~;?BH&  
(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。。。) T6{IuQjXs  
fIFB"toiPE  
Rk"_4zJk  
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 %]NbTTL  
Fn 6>n04v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G66vzwO   
class unary_op : public Rettype 0C3CqGP  
  { =m:0#&t,*  
    Left l; x; :[0(st}  
public : ZY {,//  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m!v`nw]  
f^nogw<z!  
template < typename T > iS02uVmBZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mq6"7L  
      { ~uV.jh  
      return FuncType::execute(l(t)); G`w7dn;&  
    } Tl9_Wi  
{Rbc  
    template < typename T1, typename T2 > g{dyDN$5|w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <~f/T]E,  
      { 2<<,aL*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GT* \gZ  
    } B<+}_3.  
} ; IUI >/87u  
3dC8MKPq0  
 M)Y`u  
同样还可以申明一个binary_op Z!tt(y\  
rjfQ\W;}U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  x@Q}sW92  
class binary_op : public Rettype qc@CV:  
  { 5.idC-\  
    Left l; E@t^IGD r  
Right r; +\Rp N  
public : 27gK Y Zf;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +|\dVe.  
*p+%&z_<  
template < typename T > skr^m%W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 70g|&v.  
      { Pgb<;c:4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1P&c:n  
    } R$NH [Tz  
QIG MP=!j  
    template < typename T1, typename T2 > z]~B@9l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YpXUYNy  
      { (l9U7^S"{K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]"aC wr  
    } L1M]ya!l  
} ; lshO'I+)*  
YI&7s_% -  
fXO"Mr1  
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 irpO(>LK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5,;{<\c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6?z&G6  
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。 QD q2<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |fq1Mn8  
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。。。 N!aV~\E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F5:4 B]ZF  
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) iC$~v#2  
下面是修改过的unary_op V/<dHOfR\  
F< Qjoaz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wvsTP32]  
class unary_op %<:?{<~wH9  
  { [sbC6(z  
Left l; :,6dW?mun6  
  bvs0y7M='  
public : cKdy)T%;  
~cQP4 kBD]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i$$\}2m{L  
>\[sNCkf  
template < typename T > qFt%{~a S  
  struct result_1 }yC ve  
  { ^pAqe8u_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kR9G;IZ8s  
} ; 2r<UYB  
K4snp u hC  
template < typename T1, typename T2 > ^`Vt<DMT  
  struct result_2 ~1i,R1_\Y  
  { _~fO8_vr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v`bX#\It  
} ; )%f]`<o  
DTsc&.29^  
template < typename T1, typename T2 > WUMx:a0!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &YDb/{|CIC  
  { D9+a"2|3<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '&'? S  
} y2o?a6`  
{FteQ@(  
template < typename T > m},nKsO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,bKA]#(2  
  { :$j!e#?=  
  return OpClass::execute(lt(t)); &> p2N  
} +);o{wfW  
"-90:"W  
} ; }ZlJ  
YLJH?=2@  
O"nY4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LX!16a@SxA  
好啦,现在才真正完美了。 M +~guTh  
现在在picker里面就可以这么添加了: o#4Wn'E  
VEd\*  
template < typename Right > i=#r JK=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u ,*$n'l]  
  { \/. Of]YQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4cTJ$" v  
} 0`3ey*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6^s]2mMfk  
Z#3wMK~  
fZ 17  
e}-uU7O  
Wi'BX#xCB  
十. bind RHz'Dz>0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VsNqYFHes&  
先来分析一下一段例子 ?so 3Kj6H  
,iB)8Km@U  
BAx)R6kS;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JOx75}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^Qs-@]E-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {uDL"~^\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ak;fCx&  
我们来写个简单的。 hJrxb<9@Y0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X CDHd ?Ld  
对于函数对象类的版本: plv"/KJM  
`[C8iF*Y"  
template < typename Func > AFc#2wn  
struct functor_trait cs8bRXjHa  
  { 7E%ehM6Y  
typedef typename Func::result_type result_type; ~2S`y=*:  
} ; rPZ<  
对于无参数函数的版本: YEF%l'm( \  
<u&uwD~A  
template < typename Ret > =5+M]y E<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _C)u#]t  
  { &YmOXKf7  
typedef Ret result_type; fc+P`r  
} ; ?A8Uf=  
对于单参数函数的版本: !3-mPG< ]  
Cc1sZWvz  
template < typename Ret, typename V1 > `Btdp:j8i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e-]k{_wm  
  { (b GiBsb  
typedef Ret result_type; L>).o%(R  
} ; i/, G=yA  
对于双参数函数的版本: VX[{X8PkS  
EJNj.c-#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3|[:8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P(VQD>G  
  { w(k7nGU]  
typedef Ret result_type; "a?k #!E  
} ; 6T;C+Y$  
等等。。。 lF 8B+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ra;e#)7 X  
U-Fr[1I6p  
template < typename Func > q@8Rlc&  
struct func_return TXH: +mc  
  { #OJsu  
template < typename T > SdYES5aES  
  struct result_1 :{E3H3  
  { Fu^^Jex  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aEy_H-6f  
} ; %&V<kH"7Q{  
C.C\(2- Rr  
template < typename T1, typename T2 > RCND|X  
  struct result_2 ;TEZD70r  
  { YEXJ h!X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9 /t}S6b{  
} ; 66[yL(*+  
} ; H \.EK Z  
0;!aO.l]K  
tZk@ RX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (=)+as"u9*  
>M[rOu (d  
template < typename Func, typename aPicker > U@BVVH?,o  
class binder_1 <*3wnpj_  
  { >Djv8 0  
Func fn; sq@Eu>Ng(X  
aPicker pk; 5\S)8j `8  
public : RD=!No?  
8:huWjh]M  
template < typename T > :c!7rh7O  
  struct result_1 kD >|e<}\  
  { oMkB!s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?Xlmt$Jp  
} ; [ }jSx]  
:>Z0Kb}7  
template < typename T1, typename T2 > GNZQj8  
  struct result_2 shYcfLJ  
  { ^NHQ[4I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q'7o_[o/  
} ; @H]g_yw [:  
6 !+xf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E-E+/.A  
SXwgn >  
template < typename T > \%mR*J+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K%2,z3ps  
  { e@L+z  
  return fn(pk(t)); -x:Wp*,  
} f2uog$H k  
template < typename T1, typename T2 > (|(Y;%>-v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `5O<U~'d  
  { [B+ o4+K3  
  return fn(pk(t1, t2)); u17Da9@;  
} _@F4s   
} ; <*8nv.PX*  
%vxd($Ti"  
1Q#hanh_`  
一目了然不是么? P]yER9'  
最后实现bind _&19OD%  
"h2;65@  
6Ck?O/^  
template < typename Func, typename aPicker > dK|MQ <  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >|.jG_s  
  { h'MX{Wm.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }1:jM_H)k  
} }x~|XbG  
<!5N=-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !+U#^2Gz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wD22@uM#]  
rnmWw#  
十一. phoenix H+zQz8zMC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O JvEq@  
uLe+1`Y5Ux  
for_each(v.begin(), v.end(), HR['y9 U  
( h&h]z[r R  
do_ 43,- t_jV  
[ K*7*`6iU  
  cout << _1 <<   " , " 5\:#-IYJ  
] ,(OA5%A9zK  
.while_( -- _1), 4y>G6TD^  
cout << var( " \n " ) N^%[ B9D  
) ;#~rd8Z52  
); q'C'S#qqn  
Fe"0Hp+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: */O6cF7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k(u W( 6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @<>](4D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JeWW~y`e?{  
gAv?\9=a)W  
'ZL)-kbI  
template < typename Cond, typename Actor > FRs5 Pb1  
class do_while d<`Z{"g NS  
  { {3_M&$jN  
Cond cd; @zsr.d6Q  
Actor act; #/\FB'zC  
public : x*Z"~'DI  
template < typename T > 4&$hBn=!  
  struct result_1 >]ZojdOl)  
  { {BJ[h  
  typedef int result_type; m feyR  
} ; i+21tG$  
*AZC{jP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :S~XE  
@HIC i]  
template < typename T > j><.tA~i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const li/IKS)e$  
  { _wZ(%(^I  
  do /x0zZ+}V  
    { M~ynJ@q  
  act(t); z4UeUVfZ}  
  } Pg*ZQE[ME8  
  while (cd(t)); s49 AF  
  return   0 ; w y:USS?  
} pBK[j ([  
} ; f{* G%  
]E[Mv} =  
# ?}WQP!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #G)ZhgB^  
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。 `S$BBF;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8I@= ?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 MJ}VNv|S  
下面就是产生这个functor的类: ,^AkfOY7"  
(Q#A Br8  
89'nbg  
template < typename Actor > M#F;eK2pf  
class do_while_actor h7gH4L!'u  
  { ;M@ /AAZ  
Actor act; eR8h4M~O  
public : k\HRG@ /G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ec"L*l"  
vERsrg;(  
template < typename Cond > ?=Ma7 y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "b-6kM  
} ; R:^GNra;  
l}:9)nXA{  
~[ve?51  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cJi5\<b  
最后,是那个do_ //V?rs  
pm3?  
;}^Pfm8  
class do_while_invoker \$riwL  
  { NrS1y"#d9  
public : 3YA !2  
template < typename Actor > urXM}^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?\ho9nyK  
  { '3%!Gi!g  
  return do_while_actor < Actor > (act); P`V#Wj4\  
} #_|b;cf  
} do_; ,+zLFQC0@  
ZFz>" vt@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bv3?WW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NpH)K:$#%  
最后来说说怎么处理break和continue QFDjsd4  
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。 r95$B6  
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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