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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *p p1U>,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yw4c`MyL  
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, J3g>#N]='(  
}G_ i+  
-N~*h  
w=y!|F  
  class filler NZmmO )p4  
  { .}%$l.#a  
public : 'd(OFE-hn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KhYGiVA  
} ; 1KAA(W;nq  
GAEz :n  
vNHM e{,u  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _~fO8_vr  
+u:8#!X$RD  
'l)@MX bGL  
I Yj\t?,0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (Sv7^}j  
t&eY+3y,T  
zH}u9IR3`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  \^w=T*  
+7^{T:^ht  
.0r5=  
Y?R;Y:u3Z  
二. 战前分析 p;U[cGHC  
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。 ycIT=AFYqd  
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 @| qnD  
Y)?4OB=n  
0q>f x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0 A/GWSmF  
  /* --------------------------------------------- */  >pT92VN  
vector < int *> vp( 10 ); ` L6H2:pf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uFW4A  
/* --------------------------------------------- */ n +`(R]Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Vt*Duh+4  
/* --------------------------------------------- */ t? yMuK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >dn[oS,  
  /* --------------------------------------------- */ lTDF5.aE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I^ppEgYSY  
/* --------------------------------------------- */ yI h>j.P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MuO7_*q'n  
(<=qW_iW  
lD _  u  
gU0}.b  
看了之后,我们可以思考一些问题: p%G4Js.  
1._1, _2是什么? ;XZ5r|V}  
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。 DbH{; Fb  
2._1 = 1是在做什么? u3dhMnUn  
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。 AW!|xA6'`:  
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。 L_=J(H|  
^4`q%_vm  
e(6g|h  
三. 动工 vFV->/u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !c\s)&U7B  
&:nWZ!D  
Hvnak{5  
#B &D  
template < typename T > 72@8M  
class assignment {uDL"~^\  
  { J wRdr8q  
T value; 0@.$(Aqo(  
public : ph<Z/wlz  
assignment( const T & v) : value(v) {} na?jCq9C  
template < typename T2 > Gg{@]9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4;7<)&#h  
} ; _+T;4U' p  
*;1G+Q#  
#Jq@p_T"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hUxpz:U*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cSnm\f  
k9w<0h3  
jgs kK  
]j}zN2[A  
  class holder &YmOXKf7  
  { fc+P`r  
public : gOx4qxy/m|  
template < typename T > 4&R\6!*s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const POtDge  
  { Z=L' [6  
  return assignment < T > (t);  /e!/  
} UFyGp>/06  
} ; R5H UgI  
v}M, M&?  
'.#KkvE##  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  ?MPM@9  
;KbnaUAS8  
  static holder _1; X6N^<Z$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  4O[5,  
k(3 s^B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uY5f mM9  
而不用手动写一个函数对象。 AA^3P?iD  
QtW5; A-h  
'i%Azzv  
13}=;4O  
四. 问题分析 wpb6F '  
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。 ePrb G4xv  
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。 #:"\6s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \I/l6H>o3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  i/y+kL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H]mY6D51"  
eOZA2  
五. 问题1:一致性 \$yI'q  
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?| WvAl!^{`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 23U9+  
BYhPOg[  
struct holder 6(ju!pE`  
  { /7h}_zs6  
  // n 'ZlIh  
  template < typename T > tZk@ RX  
T &   operator ()( const T & r) const (=)+as"u9*  
  { O8[dPm W  
  return (T & )r; Oa$ ew'  
} IgLP=mqcWK  
} ; b0rC\^x  
A:cc @ku  
这样的话assignment也必须相应改动: z }R-J/xr2  
IgptiZ7~!  
template < typename Left, typename Right > cJ&l86/l1  
class assignment *[.+|v;A  
  { ceH7Rq:4W  
Left l; +S<2d.&~  
Right r; H-1@z$p  
public : s%H5Qa+Uh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *NFy%ktu  
template < typename T2 > vJtQ&,zG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y xGIv8O]  
} ; !MTm4Ls  
AZI%KM[  
同时,holder的operator=也需要改动: G"O %u|7  
$QNfy.6Tn  
template < typename T > }]=b%CPJh+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f|m.v +7k  
  { Jn' q'+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FnvN 4h{S  
} \%mR*J+  
RgRyo  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e@L+z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -x:Wp*,  
f2uog$H k  
return l(rhs) = r; v9x $`  
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。 `5O<U~'d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [B+ o4+K3  
G\*`EM4  
template < typename Tp > _@F4s   
class constant_t /(W{`  
  { !CPv{c`|qg  
  const Tp t; l.;y`cs  
public : Nr:%oD_G*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i._d^lR\t  
template < typename T > K)_0ej~C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =y0!-y  
  { lBD{)Va  
  return t; y!blp>V6  
} CW*6 -q  
} ;  T~ /Bf  
j<8_SD=,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <saS2.4  
下面就可以修改holder的operator=了 )#xd]~ <  
dm8veKW'l  
template < typename T > : b $ M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;yBq'_e3  
  { Y 0$m~}j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wD22@uM#]  
} 9} eIidwK  
q>]v~  
同时也要修改assignment的operator() ` *$^rQS  
;=_<\2  
template < typename T2 > C]A*B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N]KqSpPh  
现在代码看起来就很一致了。 Q]{DhDz ?+  
7yeZ+lD  
六. 问题2:链式操作 PM[6U#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e7]IEBbX2O  
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。 S8.nM}x  
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。 qW?^_  
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。 6;*tw i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct azj<aaH  
v@Otp  
template < typename T > qW;nWfkYC  
struct result_1 XLEA|#  
  { o~mY,7@a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0t/S_Q  
} ; 0:v7X)St  
P:ys--$"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ds5<4SLj  
v*FCE 1HI  
template < typename T > SDA +XnmH  
struct   ref }gag?yQ.^  
  { Y($"i<rN  
typedef T & reference; OWtN=Gk  
} ; XfViLBY( >  
template < typename T > C [=/40D  
struct   ref < T &> `9zP{p  
  { ~uzu*7U  
typedef T & reference; "O9uz$  
} ; xV}|G   
WVJN6YNd V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \<T6+3p  
#/\FB'zC  
template < typename T > x*Z"~'DI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4&$hBn=!  
  { BIw9@.99B-  
  return l(t) = r(t); ^~=o?VtBg  
} `.L8<-]W  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4)v\Dc/9i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N<$ uAns  
UCvMW*gs  
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 wQPjo!FEX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z~T- *1V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :S~XE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @HIC i]  
最后的布局是: N@tzYD|hA  
                Add FIC 2)  
              /   \ #FTXy>W  
            Divide   5 M={k4r_t  
            /   \ 4A|5eg9N  
          _1     3 \-V  
似乎一切都解决了?不。 TQID-I  
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。 `A&64D  
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。 XImb"7|  
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: xQWZk`6~L  
v,Ep2$  
template < typename Right > zLf^O%zN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oE-i`;\8  
Right & rt) const !Aj_r^[X`  
  { ,lL0'$k~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %S$P+B?  
} /SlCcozFL~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A4%0  
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。 {^MR^4&}(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %z.u % %  
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。 JGGss5  
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。 (8=Zr0He  
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? xV<NeU  
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: MttVgNV  
<aL$d7  
template < class Action > k\HRG@ /G  
class picker : public Action ec"L*l"  
  { vERsrg;(  
public : N-_2d*l3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ymr-kB  
  // all the operator overloaded G78rpp  
} ; ew }C*4qH  
}1X,~y]  
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<'SnP3mY  
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: KY2xKco  
 '=%vf  
template < typename Right > $Iqt c)DA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )|Y"^K%Jm  
  { 7CrWsQl u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ==UH)o`?8  
} XXxX;xz$  
9-}&znLZe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /PHktSG  
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。 *k=Pk  
W!GgtQw{F  
template < typename T >   struct picker_maker ]%shs  
  { s {$c8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iFS ?nZ~.  
} ; 5hg>2?e9s?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0r:8ni%cL  
  { ]<++w;#+x  
typedef picker < T > result; ph^qQDA  
} ; QFDjsd4  
*$(9,y\  
下面总的结构就有了: >Pbd#*  
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。 (W*yF2r  
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。 $zxCv7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LT2mwJl  
至此链式操作完美实现。 P%%Cd  
:R<,J=+$u  
<<4G GO  
七. 问题3 8c]\4iau  
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。 2{@: :JZ  
NoDq4>   
template < typename T1, typename T2 > U:YT>U1Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h1JG^w$ 5  
  { @36^4E>h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M7!&gFv8  
} (w"zI!  
O{SU,"!y  
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: 63-`3R?;  
#Cbn"iYee  
template < typename T1, typename T2 > WpSdukXY{  
struct result_2 ZaXK=%z  
  { =2->1<!x6<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k{"~G#GwP  
} ; ZN G.W0{p  
|Q.?<T:wt=  
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? /$I&D}uR`  
这个差事就留给了holder自己。 Qzb8*;4?FF  
    &$vDC M4  
}Ct_i'Ow  
template < int Order > p5G O@^i  
class holder; /Hx%gKU  
template <> /M B0%6m  
class holder < 1 > bF?EuL  
  { AB}Qd\  
public : M(?|$$   
template < typename T > .t7D/_  
  struct result_1 HT kce,dQ  
  { /EKfL\3  
  typedef T & result; Dzc 4J66  
} ; ~''qd\.f$  
template < typename T1, typename T2 > r")=Z1y  
  struct result_2 VaSw}q/o:/  
  { 9r\8  !R  
  typedef T1 & result; ^ /:]HG  
} ; q0DoR@  
template < typename T > w?<:`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &AOw(?2  
  { @oYTJd(v{  
  return (T & )r; 0#sk]Qz  
} s( 2=E|  
template < typename T1, typename T2 > |~v($c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j!:U*}f  
  { ] p'+F  
  return (T1 & )r1; M}/%t1^g:  
} cGOE$nL  
} ; <Hm:#<\  
?CL1^N%  
template <> Jg;Hg[  
class holder < 2 > i!YZF$|  
  { +zz9u?2C`  
public : >JCSOI  
template < typename T > Odw SNG  
  struct result_1 +<bq@.x  
  { McH*J j  
  typedef T & result; D95$  
} ; XD%?'uUQ_  
template < typename T1, typename T2 > HRx#}hN?+  
  struct result_2 ;#fB=[vl";  
  { gEU)UIJ  
  typedef T2 & result; 6sB!m|zm]:  
} ; pN4!*7M  
template < typename T > "%A[%7LY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rv|k8  
  { "eh"' Z  
  return (T & )r; \+L_'*&8  
} J,m.LpY  
template < typename T1, typename T2 > /x-Ja[kL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UkXc7D^jwm  
  { f_.1)O'83  
  return (T2 & )r2; gtjgC0   
} EsA^P2?_+  
} ; Q7c_;z_  
bp$8hUNYz-  
?_n.B=H`8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 },[S9I`p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uvD 6uIW<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: % ,~; w0  
JR7~|ov  
return l(i, j) = r(i, j); A[+op'>k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) as o8  
 LFGu|](  
  return ( int & )i; uVOpg]8d  
  return ( int & )j; ZpI_/  
最后执行i = j; R&PQ[Xc  
可见,参数被正确的选择了。 a7#Eyw^H{  
Hvor{o5|tB  
\ov>?5  
_eO+O=j_x  
;J?^M!l2=  
八. 中期总结 YhR?*Di  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "NC( ^\l/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FopD/D{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <w{W1*R9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q. BqOa:  
yFJ(b%7  
[k."R@?  
o#0NIn"GS/  
)2rI/=R  
:peBQ{bj  
九. 简化 &[RC4^;\V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 fjp>FVv3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {"{J*QH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )#*c|.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H~Q UN  
  +-*/&|^等 IFpmf0;^  
2. 返回引用。 9h*$P:S;1v  
  =,各种复合赋值等 rD$7;  
3. 返回固定类型。 ^D vaT9s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E8NIH!dI  
4. 原样返回。 G*J(4~Yw}  
  operator, QW6k!ms$  
5. 返回解引用的类型。 |S>nfL{TQe  
  operator*(单目) 3t%uUkXl  
6. 返回地址。 o2Pj|u*X  
  operator&(单目) *jA%.F  
7. 下表访问返回类型。 }$ AC0  
  operator[] @Cqg 2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZTt% 7K"L  
  operator<<和operator>> $RA"NIZ:!  
q &jW{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tQ2*kE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6{+~B2Ef  
=797;|B H  
template < typename Left >  -U*XA  
struct value_return xZ9y*Gv\=  
  { \V: _Zs  
template < typename T > {MYlW0)~  
  struct result_1 4eIu@ ";!  
  { /I6?t= ?<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hk,Q=};  
} ; ?cg+RNI  
If4YqBG  
template < typename T1, typename T2 > M6DyOe<  
  struct result_2 G9V zVx#T#  
  { {bc<0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cRU.   
} ; ]/d2*#  
} ; A]=?fyPh{'  
|ZRl.C/e  
hj4A&`2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >O\-\L  
9=JU &/!  
下面我们来剥离functor中的operator() \vm'D'9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c#{<| .  
F1%' zsv  
return l(t) op r(t) !uHI5k,f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (G$m}ng  
return op l(t)  ) mv}u~  
return op l(t1, t2) lbv, jS  
return l(t) op k?xtZ,n{s  
return l(t1, t2) op Bpk%,*$*)  
return l(t)[r(t)] 8q tNK> D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AvV.faa  
&+sO"j4<?r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @)}Vk  
单目: return f(l(t), r(t)); 2'pxA:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0s<o5`v  
双目: return f(l(t)); RKBjrSZg8  
return f(l(t1, t2)); 7Uj[0Awn  
下面就是f的实现,以operator/为例 jj$'DZk  
K5 w22L^=+  
struct meta_divide %LVk%kz  
  { v3]q2*`G#  
template < typename T1, typename T2 > E176O[(V=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d3n TJX  
  { gNZ^TeT  
  return t1 / t2; 1p8E!c{}j  
} %FF  S&vd  
} ;  ^5 ;Y  
u\t ;  
这个工作可以让宏来做: MGmtA(  
c~C :"g.y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5h20\b?=$  
template < typename T1, typename T2 > \ ff:&MsA|,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jv)]7u  
以后可以直接用 (.n" J2qj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _$=xa6YA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 wkd591d*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Fg,[=CqB[  
5<#H=A~(  
?W(wtp,o  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !J:DBtGT  
OEAF.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]j{S' cz  
class unary_op : public Rettype 5T8!5EcS*  
  { DF&C7+hO  
    Left l; *~:@xMa  
public : ;UWdT]>!?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nt5 ~"8  
BO{J{  
template < typename T > L;z-,U$;%R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _<3:vyfdC  
      { N?pD"re)6  
      return FuncType::execute(l(t)); a)Wf* <B  
    } [e&$4l IS  
slPFDBx  
    template < typename T1, typename T2 > Pq_Il9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Y)3<=kDG  
      { k| jC c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :+R ||q i  
    } 5`z{A  
} ; ,cm2uY  
W)9KYI9u  
{) .=G  
同样还可以申明一个binary_op PD/~@OsxU  
Ok*:;G@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L g%cVSz/C  
class binary_op : public Rettype e=F' O] 5  
  { v4ueFEY  
    Left l; liU=5 BL  
Right r; MRJdQCBV  
public : o#+!H!C.O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |"@E"Za^  
;yUY|o  
template < typename T > <`N\FM^vo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @:c 1+  
      { I H:Hf v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9#3+k/A  
    } e3Lf'+G\  
5T;_k'qe  
    template < typename T1, typename T2 > T+~~w'v0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0[hl&7 Ab@  
      { 1-qQp.Wj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mS );bs  
    } }'Z(J)Bg  
} ; |H@M-  
aFC3yMKXh  
\?C(fp R  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TVjY8L9'h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <"\K|2Sg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `i.f4]r  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fI BLJ53  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wZOO#&X#r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :#gz)r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4 5Ql7~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %d?%^) u,  
下面是修改过的unary_op C'=C^X%  
|RpC0I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y&&Y:+ V  
class unary_op fB:M'A'  
  { P, Vq/Tt  
Left l; r] ]Ke_s!  
  I5bi^!i  
public : 6}|vfw  
hwXp=not(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <&x_e-;b'  
*PMql$  
template < typename T > ]Wy V bIu  
  struct result_1 #Y{"`5>  
  { k5ZwGJ#r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AOfQqGf  
} ; "jpjBH:c$  
^Krkf4fO  
template < typename T1, typename T2 > =T\pq8  
  struct result_2 ~\oJrRYR`  
  { L?Lp``%bI7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yV]-![`D  
} ; j&&^PH9ZY  
[XQNgSy?z  
template < typename T1, typename T2 > +(P;4ZOmB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U ^,ld`  
  { @.g4?c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J*;t{M5  
} .oe,# 1Qh{  
fe Q%L  
template < typename T > =_UPZ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "7aFVf  
  { <e=0J8V8,i  
  return OpClass::execute(lt(t)); nnE@1X3  
} o?X\,}-s  
?Rwn1.Z  
} ; UtWoSFZ'o!  
{-E{.7  
2 Sr'B;`p  
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 i$F)h<OU+  
好啦,现在才真正完美了。 %\^x3wP&o\  
现在在picker里面就可以这么添加了: k\%{1oRA  
dB/Ep c&   
template < typename Right > b"zq3$6*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k9bU<  
  { %_ z]iz4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $DQ -.WI  
} /|\`NARI  
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。 hyBSS,I  
/!E /9[V  
j`#|z9`(pB  
"RG.vo7b  
0\mM^+fO  
十. bind *(HH71Y  
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。 I{2e0  
先来分析一下一段例子 ` Y ut 1N  
G)putk@   
G%>[I6G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %] Bb;0G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bq _<v)M*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G +YF  
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。 :l 7\7IT  
我们来写个简单的。 +FJ o!~1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d82IEhZ#  
对于函数对象类的版本: f{+8]VA  
z1L.  
template < typename Func > %d=-<EQ|&  
struct functor_trait ^@)+P/&  
  { w S;(u[W  
typedef typename Func::result_type result_type;  KL|B| u  
} ; <n#JOjHV  
对于无参数函数的版本: zL_X?UmV  
@!F9}n AP  
template < typename Ret > aTPpE9Pa&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $4L=Dg  
  { 5}By2Tx  
typedef Ret result_type; {1qEN_ERx  
} ; BY 1~\M  
对于单参数函数的版本: ``O\'{o&  
hMDyE.X-  
template < typename Ret, typename V1 > Y>z(F\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0~-+5V  
  { 36j.is  
typedef Ret result_type; 8pk5[=3Z  
} ; 5 Fd]3  
对于双参数函数的版本: 'fgDe  
 %k2zsM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,%:`Ll t]$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rDSt ~ l  
  { *yJb4uALB  
typedef Ret result_type; [Z[)hUXE?  
} ; %ZxKN;  
等等。。。 q`{.2yV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _\1(7?0D  
>:K3y$]_  
template < typename Func > `SU;TN0  
struct func_return ?e ~*,6  
  { 7eq;dNB@gq  
template < typename T > G/D{K$=t~  
  struct result_1 jrW7AT)\  
  { Isi ,Tl ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4$;fj1!Z:  
} ; ;Joo!CXHO  
-~xd-9v?  
template < typename T1, typename T2 > R52!pB0[  
  struct result_2 H11Wb(6Wu  
  { 6s uc0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w(@`g/b  
} ; N7e^XUG   
} ; QO%LSRw  
4C2 D wj  
{!="PnB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WRnUF[y+)  
eFx*lYjA  
template < typename Func, typename aPicker > 0r@rXwz  
class binder_1 ^a]i&o[c  
  { G'bp  
Func fn; [C&c;YNp  
aPicker pk; ' ZB%McS  
public : ZWFH5#=  
 Ne4A  
template < typename T > n1LS*-@  
  struct result_1 D?E5p.!A  
  { MRa>@Jn??A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a( qw  
} ; *7Mrng  
OO@$jXZB  
template < typename T1, typename T2 > :r6 bw  
  struct result_2 ;xRyONt  
  { X ak~He  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '3xSzsDn  
} ; ffWvrY;j[  
[m"X*Z F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \gzNMI*  
z6Hl+nq B  
template < typename T > |GsLcUv6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]l\J"*"aB  
  { 59)PJ0E  
  return fn(pk(t)); uo%zfi?  
} 2vur _`c V  
template < typename T1, typename T2 > ;<*VwXJR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rN*4Y  
  { f{vnZ|WD  
  return fn(pk(t1, t2)); c2y5[L7?  
} > vahj,CZZ  
} ; )9*-Q%zc  
r9QNE>UG  
}X`K3sk2/z  
一目了然不是么? <vAg\Tv:S  
最后实现bind .z9JoQ  
ycH=L8  
5zU D W?  
template < typename Func, typename aPicker > Lkb?,j5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E0*81PS  
  { U2h?l `nP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tV T(!&(  
} <?I~ +  
J4JKAv~3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m!PN1$9V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :JOF!Q  
\:Nbl<9(9  
十一. phoenix 0h5T&U]${Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NQOdgp  
9\dC8  
for_each(v.begin(), v.end(), VJPt/Dy{  
( *f,EDSN1@d  
do_ O/FQ'o1F  
[ jbG #__#_  
  cout << _1 <<   " , " :_vf1>[  
] .<tb*6rX>  
.while_( -- _1), \Q & Kd|  
cout << var( " \n " ) f-3lJ?6  
) Iz  ,C!c  
); 1c\$ziB  
p( z.[  
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: "d{ |_Cf  
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 HtXzMSGo7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hnyZXk1|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q.!D2RZc  
9]|cs  
C7nLa@  
template < typename Cond, typename Actor > j{nL33T%  
class do_while zHyM@*Gf(  
  { JH2d+8O:qK  
Cond cd; vQ 5 p  
Actor act; -[G+*3Y{7  
public : qi$6y?  
template < typename T > /5SBLp}Sy  
  struct result_1 uN'e~X6  
  { g_-Y- .M  
  typedef int result_type; %\CsP!  
} ; \QQw1c+  
A5z5e# ,u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \|Us/_h  
!hEt UF  
template < typename T > 7hQrL+%q8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EQMn'>  
  { J](AJkGzK  
  do V|DAw[!6N  
    { r 5:DIA!  
  act(t); xa??OT`(  
  } >DPC}@Wl  
  while (cd(t)); y&UcTE2;%(  
  return   0 ; [>v.#:YM^  
} +H8]5~',L%  
} ; #T&''a  
' FF@I^O  
zcy!YB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qv|A^%Ub!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5v6*.e'p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 KHI-m9(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =:uK$>[  
下面就是产生这个functor的类: o^}K]ML!t  
H)ud?vB6  
2ntL7F<ow  
template < typename Actor > :H@ Q`g u  
class do_while_actor &Y4S[-   
  { zT 9"B  
Actor act; krFuEaO  
public : `8/K+ e`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]MKW5Kq  
)w4i0Xw^C:  
template < typename Cond > 'pa[z5{k+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,( u- x!  
} ; yb\T< *  
*c3(,Bmw  
6j/g/!9c!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 aA7}>  
最后,是那个do_ B<zoa=  
m:SG1m_6  
Jz<-B  
class do_while_invoker f{mWy1NH\  
  { B:J([@\'  
public : 6V-u<FJ  
template < typename Actor > I&vD >a5#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z@Pv~"  
  { <n? cRk'.  
  return do_while_actor < Actor > (act); l!qhK'']V"  
} j*Uz.q?  
} do_; `1 A,sXfa  
= p{55dR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rZ'&'#Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +-2o b90_m  
最后来说说怎么处理break和continue >8M=RE n4  
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。 v]{F.N  
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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