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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _WB*ArR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;]I~AGH:  
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, .'Rz tBv  
kgGMA 7Jy  
qV&ai{G:  
wVac6q  
  class filler (|t)MnPfY  
  { *If ]f0?%  
public : ,Z aPY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hutdw>  
} ; cK _:?G  
M?G4k]  
sA1 XtO<&7  
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: *R8qnvE\()  
,Jqk0cW2  
m>8tA+K)+)  
6,j&u7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a0*qK)gH  
&8'QD~  
c,FhI~>R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O od?ifA  
h$#zuqm  
`bMwt?[*  
jdW#; ]7+y  
二. 战前分析 .p?kAf`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .In8!hjYy4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @$] CC1Y  
O$$$1VHYo  
`@#,5S$ E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [&H?--I  
  /* --------------------------------------------- */ !PuW6  
vector < int *> vp( 10 ); hJasnY7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [>xGynU0  
/* --------------------------------------------- */ F%F:Gr/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y jQpdO  
/* --------------------------------------------- */ Yt#e[CYnu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zg2F%f$Y  
  /* --------------------------------------------- */ x39n7+j4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yh 9fIRR  
/* --------------------------------------------- */ FEq R7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vddh 2G  
}Pf7YuUZZ  
8"2X 8C8  
o:C],G_  
看了之后,我们可以思考一些问题: o])2_e5  
1._1, _2是什么? mbCY\vEl  
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。 itmQH\9 8  
2._1 = 1是在做什么? pGhA  
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。 f[$9k}.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 PN @[k:5(  
c N^,-~U  
^7O,Vk"Z  
三. 动工 '@Q aeFm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p/GYfa dU  
8`j;v>2  
<+2M,fq+  
|e#ea~/b  
template < typename T > q,H 0=\  
class assignment yg-uL48q  
  { zZ\2fKrpg  
T value; &:ib>EB03=  
public : %}%vey  
assignment( const T & v) : value(v) {} |[]"{Eo"}  
template < typename T2 > k2S6 SB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oztfr<cUH  
} ; lY_&P.B  
bWAVBF  
1]l m0bfs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {}TR'Y4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ixFuqPij  
8`/nk `;  
HBc^[fJ^-  
Y"U -Rc  
  class holder k_c8\::p#  
  { !pNY`sw}  
public : 5YG?m{hyn_  
template < typename T > [|\JIr=of5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {t;{={$  
  { Ba],ONM4k  
  return assignment < T > (t); >/DyR+?>4  
} PB :Lj  
} ; JRC+>'}Xj  
Y M_\ ZK:  
fi2@`37PM  
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: 'RlPj 0Cg  
6BJPQdqSl  
  static holder _1; %-6I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L##lXUl  
bw8~p%l?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _:,:U[@Vz  
而不用手动写一个函数对象。 T{iv4`'  
'j)xryw  
,4-)  e  
76\ir<1up  
四. 问题分析 SY` U]-h  
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。 Xw=>L#Q  
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。 <.0-K_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L//Z\xr|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !`k{Ga  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l!plw,PYC  
%r0yBK2uOp  
五. 问题1:一致性 pr8eRV!x  
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?| <|M cE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2z7+@!w/  
=8r%zLDw  
struct holder c]>s(/}T  
  { ;~$_A4;  
  // SsDe\"?Q  
  template < typename T > %&+j(?9  
T &   operator ()( const T & r) const lCDu,r;\  
  { y#:_K(A" k  
  return (T & )r; %pNK ?M+  
} c|lo%[]R!  
} ; #7IM#t c@  
Fg)Iw<7_2  
这样的话assignment也必须相应改动: fQ5V RpWGn  
WHQg6r  
template < typename Left, typename Right > CBA MAr  
class assignment ,BCtNt(  
  { ')w:`8Tl  
Left l; XO+^q9  
Right r; (c ?OcwTH  
public : :?s~,G_*l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N<1u,[+  
template < typename T2 >  `Nn=6[]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QAigbSn]  
} ; <=A1d\   
0Zp) DM  
同时,holder的operator=也需要改动: cv(9v =](  
7t7"glP  
template < typename T > e`%U}_[d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a9C8Q l  
  { UI}v{05]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !rzbm&@  
} Hn5:*;N  
\jDD=ew  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v1Tla]d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =  *7K_M&  
`9BZ))Pg  
return l(rhs) = r; 7U> Xi'?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 nFU'DZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QFMR~6 ?  
SFVOof#s  
template < typename Tp > 1*\JqCR  
class constant_t u}ULb F  
  { 0|kkwZVPn  
  const Tp t; T 22tZp  
public : yOwo(+ 2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m~c z  
template < typename T > ~u-DuOZ8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (_h<<`@B  
  { 36mp+}R#  
  return t; n qSjP5  
} u;f${Wn'3  
} ; F?#^wm5TZ  
{"T$j V:GB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EXDZehLD<]  
下面就可以修改holder的operator=了 :.wR*E  
Z<L|WRe  
template < typename T > N>kY$*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #-5.G>8  
  { G`H4#@]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )Il) H  
} to-DXT.  
/J''`Tf  
同时也要修改assignment的operator() O@*^2, 6  
v_M-:e3`  
template < typename T2 > oYOR%'0*m+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jeb ]3i=pw  
现在代码看起来就很一致了。 >&pB&'A a  
:;Z?2P5i  
六. 问题2:链式操作 +9LIpU&5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]fxYS m  
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。 ?8AV-rRX  
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。 @JB9qT  
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。 O5X@'.#rU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ruy qB>[o  
xF4S  
template < typename T > :wWPEhK  
struct result_1 $?x;?wS0V  
  { l9Xz,H   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4FwtC"G3  
} ; {`RCh]W  
g$X4ZRSel  
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: m9~cQ!m  
^w|D^F=o  
template < typename T > LtrE;+%2oz  
struct   ref Bs?B\k=  
  { h"#[{$(  
typedef T & reference; %=w@c  
} ; su2|x  
template < typename T > O+f'Ql  
struct   ref < T &> 0c{-$K}  
  { LIah'6qR  
typedef T & reference; Qqm$Jl!  
} ; oGIh:n7 q+  
P5?M"j0/^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z [[AmxE'l  
|.]g&m)y^h  
template < typename T > V^S` d8?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5~ip N/)E  
  { 4Su|aWL-  
  return l(t) = r(t); s?Wkh`b  
}  []L yu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Zqi;by%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QV%,s!_b  
]K<mkUpY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 w^EUBRI-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (Zi,~Wqm$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;o#wK>pk%M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P#j>hS  
最后的布局是: K?J?]VCw  
                Add >Hd Pcsl L  
              /   \ +$CO  
            Divide   5 6+.8nx:9X  
            /   \ *B*dWMh  
          _1     3 w~a_FGYX  
似乎一切都解决了?不。 B k yW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =@\Li)Y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #cCR\$-~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: e$Npo<u  
yN/Uyhq  
template < typename Right > 6\5"36&/rQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9zKbzT]  
Right & rt) const {8im{]8_  
  { x7!YA>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Su>UXuNdE#  
} /4{.J=R}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L9bIdiB7  
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。 6>e YG <y{  
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。 6$'0^Ftm'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6v(;dolBIw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :G/.h[\R|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? B,NHy C1i  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Hphfqdh0`  
k 1sR^&{l  
template < class Action > wf&1,t3Bgn  
class picker : public Action R2B0?fu  
  { R) 'AI[la  
public : wPRs.(]_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;sZHE &+  
  // all the operator overloaded _ ATIV  
} ; M].D27  
~'3hK4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1}DUe. a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ZnXq+^ Z4  
n%%u0a %  
template < typename Right > 'X]m y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6JZ$; x{j  
  { (.J8Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @K}8zMmW#  
} >^V3Z{;  
+`$[h2Z=:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AOVoOd+6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 TkjPa};R  
?:1)=I<A4  
template < typename T >   struct picker_maker fNZ:l=L3):  
  { %n<.)R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }RPeAcbU_  
} ; (g 9G!I   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7iM;X2=7}  
  { F?!  
typedef picker < T > result; l0g`;BI_  
} ; *d/,Y-tl  
1WbawiG}  
下面总的结构就有了: u9~RD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R$xkcg2(  
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。 $v*0 \O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eH y.<VX  
至此链式操作完美实现。 9X[}ik0  
9'S~zG%{  
y9'F D5\s  
七. 问题3 DHO+JtO  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /qalj\ud  
A[.5Bi  
template < typename T1, typename T2 > zMI0W&P M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B>TI dQ  
  { 6"UL+$k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); af WEt -  
} fpK`  
 GP/G v  
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: 68v59)0U  
gc6T`O-_;  
template < typename T1, typename T2 > mK2M1r  
struct result_2 .Iret :  
  { D@yuldx'/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gUq)M  
} ; ->S6S_H/+&  
+v}R-gNR  
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? +^6v%z  
这个差事就留给了holder自己。 xp>p#c  
    U2(|/M+  
V,@Y,  
template < int Order > b@&ydgmaQ  
class holder; -}?ud3f<  
template <> XS'0fq a  
class holder < 1 > [Bz'c1  
  { #(`@D7S"  
public : &2!F:L  
template < typename T > t/baze;V  
  struct result_1 XU}sbbwu  
  { $]05?JY#  
  typedef T & result; oV c l (  
} ; 4IIXzMOa  
template < typename T1, typename T2 > v$`AN4)}  
  struct result_2 @zJhJ'~ Sl  
  { Hkv4t5F  
  typedef T1 & result; 7 vS]O$w<4  
} ; lj1wTiaI(  
template < typename T > ~!,Q<?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c9dH ^t  
  { 3psCV=/z  
  return (T & )r; 4^KoH eM6  
} N>fC"  
template < typename T1, typename T2 > w:z@!<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "}bk *2  
  { ~[i,f0O,  
  return (T1 & )r1; t:X[Blw3$  
} $FgpFxz;  
} ; bT@7&  
dJ#. m  
template <> Hy<4q^3$G  
class holder < 2 > UC^Bn1  
  { j/bebR}X  
public : N[j7^q7Xt  
template < typename T > 6dh@DG*k  
  struct result_1 n ?%3=~9  
  { v UAYYe  
  typedef T & result; %<e\s6|P:  
} ; *|x2"?d-F:  
template < typename T1, typename T2 > xa#:oKF3  
  struct result_2 gFvFd:"uZ  
  { /FiFtAbb  
  typedef T2 & result; ] t|KFk!)  
} ; S{Au%Rs  
template < typename T > G:.Nq,513  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EjB<`yT  
  { ??rx\*,C</  
  return (T & )r; 4];Qpln  
} YtNoYOB  
template < typename T1, typename T2 > #3$U&|`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q=yQEh|Y  
  { k 6~k  
  return (T2 & )r2; xZS  
} Jug1Va<^c  
} ; _f,q8ZkSr  
.9 WUp>  
F5%-6@=  
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> >。 :*1Gs,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pM\)f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dH!k {3bL  
4(&00#Yxg2  
return l(i, j) = r(i, j); C4Q ^WU+$j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <P( K,L?r  
+U^dllL7  
  return ( int & )i; E]_lYYkA  
  return ( int & )j; Tp<=dH%$%"  
最后执行i = j; "twV3R  
可见,参数被正确的选择了。 M!=v"C#  
P-No;/!B#  
`S<uh9/  
n<lU;  
 iTbmD  
八. 中期总结 itD1r?O{pV  
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: /Os)4yH\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i(,R$AU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,D3q8?j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )TyL3Z\>(  
xzMa[D4(  
7z=Ss'O]  
*D;B%j^;  
SNff  
cY#TH|M  
九. 简化 &)fPz-s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >g93Bj*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C(iA G  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Bh2m,=``  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s&y  
  +-*/&|^等 RPaB4>  
2. 返回引用。 wC=IN   
  =,各种复合赋值等 % C6 H(  
3. 返回固定类型。 Ks X@e)8u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,3GM'e{hV  
4. 原样返回。 9S6vU7W  
  operator, TmX~vZ  
5. 返回解引用的类型。 EN J]  
  operator*(单目) 1Q?hskL  
6. 返回地址。 )CdglPK  
  operator&(单目) FAE>N-brQ  
7. 下表访问返回类型。 .Ji r<"*<  
  operator[] *i%!j/QDAP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,fET.s^|U  
  operator<<和operator>> .D4 D!!  
sur2Mw(M"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `r>WVPS|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eIof{#  
R"O9~s6N  
template < typename Left >  & .(ZO]  
struct value_return O%c6vp7  
  { X[Y!=e4z  
template < typename T > gdCU1D\  
  struct result_1 SfL,_X]*  
  { 5QS d$J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w0*6GCP  
} ; 'd6hQ4Vw4  
Uut,cQ". d  
template < typename T1, typename T2 > _/E>38G]  
  struct result_2 IyP\7WZ  
  { G|^gaj'9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T_Y6AII  
} ; $(zJ  
} ; E>'pMw  
`fc*/D  
?LNwr[C0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Vs07d,@w>  
&G<ZK9Ot}0  
下面我们来剥离functor中的operator() >Q+EqT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u:,B"!  
*Z/B\nb  
return l(t) op r(t) UZ] (X/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) orHVL2 KK  
return op l(t) 3`e1:`Hu  
return op l(t1, t2) sgB3i`_M  
return l(t) op `H+Eo<U  
return l(t1, t2) op >eUAHmXQ|  
return l(t)[r(t)] v<2+yZ M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  g| r  
9Hc#[Ml  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: BAKfs/N  
单目: return f(l(t), r(t)); w[|!$J?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e|4jT7L}  
双目: return f(l(t)); Hss{Sb(  
return f(l(t1, t2)); {'r*Jb0  
下面就是f的实现,以operator/为例 +ubO-A?  
E RMh% C  
struct meta_divide mU\$piei  
  { :nXB w%0x  
template < typename T1, typename T2 > ]}5j X^j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KY"~Ta`  
  { -#Wc@\;  
  return t1 / t2; f%|g7[  
} @wa/p`gj5w  
} ; Jp,ohVRNq  
, 1`eH[  
这个工作可以让宏来做: .#Sd|C]R7  
oNEU?+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I'yhxymZ;  
template < typename T1, typename T2 > \ T[;{AXLeI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `/|=eQ")o@  
以后可以直接用 d5],O48A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YWdlE7 y  
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 Xg%zE  
(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。。。) '$U"RP^(  
}3i@5ctQ  
dm 2_Fj  
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 $ jn tT(V  
sP&E{{<QTF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <w:fR|O  
class unary_op : public Rettype f~U|flL^  
  { % -SP  
    Left l; Mz{>vb  
public : :?^(&3;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @a3<fmJ  
&#)3v8  
template < typename T > d6n6= [*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +X- k)9  
      { sy#Gb#=#  
      return FuncType::execute(l(t)); {6AJ>}3  
    } =kCpCpET  
]pGr'T~Gj  
    template < typename T1, typename T2 > zzx4;C",u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r94BEC 2  
      { 0FW=8hFp,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i4-L!<bJ  
    } R.fRQ>rI  
} ; (;M"'. C  
C[s*Na-  
mR{0*<  
同样还可以申明一个binary_op yZ  P+  
nDo|^{!L`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > un/R7 "  
class binary_op : public Rettype 0I&rZMpF&  
  { $C>EnNx  
    Left l; qI"mW@G~H  
Right r; !hc7i=V ?  
public : Rza \n8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4 I~,B[|  
bH.">IV  
template < typename T > Y#m0/1-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D"Xm9 (  
      { +Q '|->#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xtnB: 3  
    } J'7Oxjlg  
HC0puLt_  
    template < typename T1, typename T2 > `#UTOYx4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -cW5v  
      { vxm`[s|QC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &sKYO<6K }  
    } #A/jGv^  
} ; B}jZ~/D}  
8R z=)J  
[sad}@R7  
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 h>n;A>k@N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J?]W!V7C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C +IXP  
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。 (PNvv/A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UO&S6M]v7  
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。。。 $W2g2[+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }cP 3i  
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) MHbRG_zW  
下面是修改过的unary_op ^NCH)zK]v  
E8nqEx Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J3'"-,Hv  
class unary_op pUPb+:^R  
  { Q A%GK4F70  
Left l; 5p>a]gp  
  lH6t  d  
public : $ey<8qzp  
&x;nP6mV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |hpm|eZG"h  
X=JSqO6V9  
template < typename T > +F/'+  
  struct result_1 ~/NA?E-c  
  { $a-~ozr`C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vxwctJ&  
} ; $+mmqc8  
Gzs x0%`)  
template < typename T1, typename T2 > kxdLJ_  
  struct result_2 /M#A[tZ3  
  { p5bH- km6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >S~#E,Tg  
} ; CEUR-LK0  
lfGiw^  
template < typename T1, typename T2 > 1|gEY;Ru  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sd)D-S  
  { RJWlG'i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]y(#]Tw\  
} e8[ *=&  
Og,,s{\  
template < typename T > R=IeAuZR4k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~MXPiZG?  
  { +28FB[W  
  return OpClass::execute(lt(t)); n,0}K+}  
} 8kqxr&,[  
R~tv?hP  
} ; /fD)/x  
9]S}m[8k  
G U!XD!!&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Z|7Y1W[  
好啦,现在才真正完美了。 KN%Xp/lkX  
现在在picker里面就可以这么添加了: d8x$NW-s  
")LF;e  
template < typename Right > VRxBi!d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hsl Js^  
  { *m|]c4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }R J2\CP  
} $GYy[-.`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O|OPdD  
8RocObY_W  
#<?j784  
 @P~ u k  
pY:xxnE  
十. bind 3rWqt  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <( MBs$b  
先来分析一下一段例子 )`U T#5  
xR%CS`0R  
Tn-H8;Hg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CjO/q)vV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lxxK6;r~>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fs`<x*}K  
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。 4BCZ~_  
我们来写个简单的。 Ru sa &#[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bhg"<I  
对于函数对象类的版本: b?Vu9!  
+C+3DwN  
template < typename Func > $x 2t0@  
struct functor_trait jOe %_R  
  { tBf u{oC  
typedef typename Func::result_type result_type; Et7AAV*8g  
} ; ]r#tJ T`M  
对于无参数函数的版本: {UwJg  
,@2O_O`:  
template < typename Ret > i1scoxX3\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'r'uR5jR  
  { N-5lILuJJ  
typedef Ret result_type; x-q er-  
} ; Bg34YmZ  
对于单参数函数的版本: D@0eYX4s  
bbnAF*7s8  
template < typename Ret, typename V1 > lQ)8zI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <iTaJa$0m  
  { c[Y7tj%y  
typedef Ret result_type; .kBAUkL:  
} ; 5#iv[c  
对于双参数函数的版本: =JEnK_@?K\  
$<T)_g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mjH8q&szf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H,?AaM[V  
  { BI}>"',  
typedef Ret result_type; 56L>tP  
} ; ku\_M  
等等。。。 <FGM/e4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kR'!;}s  
KUB"@wUr  
template < typename Func > /LJ?JwAvg5  
struct func_return D3MuP p-v  
  { :JPI#zZun  
template < typename T > h NP|  
  struct result_1 %(n4`@  
  { 3"q%-M|+Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zQ7SiRt7*  
} ; Y5(`/  
,A_itRHH  
template < typename T1, typename T2 > jp2l}C  
  struct result_2 >j\zj] -"  
  { Vrz<DB^-e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0Wk}d(f  
} ; O@Xl_QNxc!  
} ; 2)mKcUL-  
Lw-)ijBW  
B<6*Ktc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 377$c;4 F  
h/PWi<R i  
template < typename Func, typename aPicker > &oNy~l o  
class binder_1 "i9$w\lm  
  { pNE!waR>  
Func fn; %#"uK:(N  
aPicker pk; w_eLas%  
public : e8P |eK  
u},<On  
template < typename T > Qx$Yj  
  struct result_1 l6)*u[}E   
  { DUY#RJf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hn:%(Rg=aW  
} ; >WG$!o+R  
6ffrV  
template < typename T1, typename T2 > +-HaYB|p  
  struct result_2 t3G%}d?  
  { Qp%kX@Z'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IOt!A  
} ; <A+Yo3|7  
9KD2C>d<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7nfQ=?XNK  
R (4 :_ xc  
template < typename T > G8eAj%88  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L,Uqt,  
  { \y#gh95  
  return fn(pk(t)); ;V`~'357%  
} %p@A8'b  
template < typename T1, typename T2 > N',]WZ}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l $MX \  
  { .(nq"&u-*  
  return fn(pk(t1, t2)); \)`\F$CF  
} hDzKB))<w  
} ; JFl@{6c  
A10/"Ec<u  
a+,)rY9  
一目了然不是么? t~Ds)  
最后实现bind a)[tkjU  
0M-Zp[w\-  
Y#NlbKkzu  
template < typename Func, typename aPicker > &c?-z}=G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x)nBy)<  
  { ]D%D:>9|/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OZ$u&>916  
} ]%F3 xzOk  
js'* :*7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .kvuI6H  
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。 o+q4Vg9&  
W!V06.  
十一. phoenix h"M}Iz~|V?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @N"h,(^  
V'\4sPt  
for_each(v.begin(), v.end(), 2u/(Q>#  
( =`Nnd@3v  
do_ jHTaG%oh  
[ *+lnAxRa?  
  cout << _1 <<   " , " .lTU[(qwu  
] '+Ts IJh  
.while_( -- _1), JKGUg3\~  
cout << var( " \n " ) ,k+jx53XV  
) b]Oc6zR,,~  
); |&h!#Q{7l  
)6^b\`  
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: :KMo'pL  
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 E+UOuf*(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xL=g(FN(6L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NS mo(c >5  
X NnsMl  
YtxBkKiJ2V  
template < typename Cond, typename Actor > N{L]H _=  
class do_while $1#|<|  
  { JrYpZ.Nh  
Cond cd; , N5Rdgzk  
Actor act; GVCyVt[!-  
public : ZLxe$.V_  
template < typename T > )u'oI_  
  struct result_1 IeZ}`$[H  
  { x.>z2.  
  typedef int result_type; 73Tg{~  
} ; L)HuQVc g  
DM~Q+C=Yr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 12;" K?7{  
nLJ]tpw^DH  
template < typename T > nu4GK}xI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @_h/%>0  
  { 0JKbp*H  
  do _dIv{L!  
    { ~$YFfv>  
  act(t); 'R,1Jmx  
  } v=iz*2+X  
  while (cd(t)); #oJ9BgDry  
  return   0 ; 6TlkPM$~2  
} <b{Le{QJ*  
} ; YmNBtGhT  
) l0=j b  
e J2wK3R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5 S7\m5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 z^ KrR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 hdfNXZ{A"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \7jcZ~FBX%  
下面就是产生这个functor的类: )7*Apy==x  
&*T57tE  
 Z:u7`%  
template < typename Actor > CIYTs,u#  
class do_while_actor *~:4&$  
  { |!flR? OU  
Actor act; *"q ~z  
public : ~,m6g&>R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |A[Le ;,  
z*I=  
template < typename Cond > | t3_E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rF>:pS,`&  
} ; 0waQw7 E  
CdC&y}u  
rP^2MH"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MJ4+|riB  
最后,是那个do_ KokmylHu  
pV<18CaJ  
{UvZ  
class do_while_invoker QVQe9{ "0  
  { ZMy,<wk  
public : SI4M<'fK  
template < typename Actor > FgKDk!ci  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {[NBTT9&  
  { k 32 Jz.\B  
  return do_while_actor < Actor > (act); QEm6#y  
} )zz"DH  
} do_; bCy.S.`jHQ  
bt-y6,> +E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~eA7:dZLb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cQA;Y!Q #  
最后来说说怎么处理break和continue rcY[jF  
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。 6rq:jvlx$  
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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