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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Vq7 kA "  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BMj&*p8R  
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, >E,L"&_j  
Uus)2R7  
%Kfa|&'zV  
_C8LK.M#j  
  class filler <fxjj  
  { J&Qy$itqg  
public : {}C7VS1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -Jrc'e4K  
} ; 1:s~ ]F@  
;Wh[q*A  
[^=8k2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `IRT w"  
?&nz  
L#@$Mtc  
w>UV\`x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )ZU#19vr7  
lz0]p  
KIY_EE$?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8=Y|B5   
qq%_ksQ  
^[z\KmUqt  
)3\rp$]1  
二. 战前分析 ZU@jtqq  
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。 ~9;mZi1-  
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 *7V{yK$O|  
{Om3fSk:  
^g){)rz|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p;Ok.cXVp  
  /* --------------------------------------------- */ 0 S8{VZpy  
vector < int *> vp( 10 );  !3M!p&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 95&sFT C  
/* --------------------------------------------- */ J 2~B<=V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l+X^x%EA  
/* --------------------------------------------- */ Sh6 NgO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a#Gq J?nY  
  /* --------------------------------------------- */ (xJBN?NRO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "MP{z~M mj  
/* --------------------------------------------- */ \`9|~!,Ix7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); { 3P!b|V>  
9JeGjkG,  
2qR@: ^  
TEyPlSGG  
看了之后,我们可以思考一些问题: evk <<zi  
1._1, _2是什么? {73DnC~N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;.m[&h 0  
2._1 = 1是在做什么? n ,%^R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ",GC\#^v  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0vNM#@  
93 b5S>&r  
8k% :w0H  
三. 动工 m,_oX1h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1fp&"K:yR  
a' fb0fz  
SygsZv&LZ  
g+{MvSj$  
template < typename T > g@i 4H[k  
class assignment 1:V/['|*g)  
  { 6UP3Ij  
T value; hrxASAfg6  
public : iU|C<A%Hh  
assignment( const T & v) : value(v) {} -/*{^[  
template < typename T2 > ViONG]F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;yoq/  
} ; yE/I)GOQjs  
%['F[Mo  
Nq1RAM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8u23@?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]qQB+]WN  
Fd0FG A&L  
A[Xw|9  
!LESRh?  
  class holder ~$ Yuxo  
  { p`C5jfI  
public : 05DtU!3O  
template < typename T > 7P(:!ce4-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1O{67Pf  
  { R|yTUGY  
  return assignment < T > (t); HM x9M$  
} /;[')RO`  
} ; !2,.C+,  
3c"{Wu-}  
v8=MO:>{R  
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: E$baQU hKS  
uu#+|ZD  
  static holder _1; SxyFFt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %|||M=akk  
7] H4E.(l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C_;6-Q%V  
而不用手动写一个函数对象。 w%"q=V  
Cq'r 'cBZ  
#7)6X:/O  
9EQ,|zf'  
四. 问题分析 |MGw$  
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。 aUQq<H'R  
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。 WocFID:b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WfI~l)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z r*ytbt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FL}8h/  
f5eX%FR  
五. 问题1:一致性 zj}efv<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?| w}0PtzOe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z!6G (zz:>  
~Y$1OA8  
struct holder Il[WXt<S  
  { $NSYQF%aO  
  // O5"80z38[  
  template < typename T > VzNH%  
T &   operator ()( const T & r) const r,\(Y@I  
  { *+ayC{!  
  return (T & )r; nfR5W~%*:  
} PI?[  
} ; 0J B"@U&-  
v\Gu  
这样的话assignment也必须相应改动: QUO?q+  
epePx0N%x$  
template < typename Left, typename Right > 36z{TWF  
class assignment Sx7xb]3XI"  
  { NH!! .Z"  
Left l; 'L7.a'  
Right r; \wP$"Z}j  
public : B;$5*3D+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ny0`~bl{p  
template < typename T2 > rA7S1)Kq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q Sah_N  
} ; f&J*(F*u  
Nsy.!,!c  
同时,holder的operator=也需要改动: bjZ?WZr  
Ea 1>]V  
template < typename T > [o "@*kf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q}lSnWY[[  
  { HvU)GJ u b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yCVBG  
} :nn'>  
hvwr!(|W  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -`JY] H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N_U D7P1  
7(-<x@e  
return l(rhs) = r; K>U &jH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (G Y`O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /nNHI34  
J=Z"sU=  
template < typename Tp > +Y+kx"8  
class constant_t H3b`)k sFr  
  { "7d_$.Z  
  const Tp t; MH-,+-Eq  
public : ! `o =2b=N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "|H0 X#  
template < typename T > %vI]"a@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &+p07  
  { d #su  
  return t; 8^~]Ym:  
} Cq=c'(cX  
} ; Yi3DoaS;"  
+= QboUN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C.|MA(7  
下面就可以修改holder的operator=了 L!5HE])<)  
:\Dm=Q\  
template < typename T > ;%&@^;@k%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4_eq@'9-q  
  { BR*U9K|W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G!uxpZ   
} wS*UXF&f  
bk|>a=o3  
同时也要修改assignment的operator() .$rcTZ  
B7 T+a  
template < typename T2 > xK f+.6 wz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ogb !YF#e  
现在代码看起来就很一致了。  .*+ &>m7  
q0o6%c:gW  
六. 问题2:链式操作 6 [IiJhVL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "xKJ?8   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o_S8fHqjt  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b^1!_1c  
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。 _?8T'?-1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NB[b[1 Ch  
y_w4ei  
template < typename T > l)zS}"F,  
struct result_1 on~rrSK  
  { gBN;j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7_LE2jpC,5  
} ; Lgy}Gm8u5  
}6\p7n  
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: 3Dy.mtP  
5,A/6b  
template < typename T > *l}q,9iQ-  
struct   ref cK""Xz&m  
  { ZCa?uzeo]  
typedef T & reference; BX?Si1c  
} ;  z>!b  
template < typename T > ?%?@?W>s@  
struct   ref < T &> awUIYAgJ3  
  { ]Kd:ZmJ  
typedef T & reference; 9tJiIr8i  
} ; 9 ItsK  
3 ;&N3:,X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p AD@oPC  
hP #>`)aNY  
template < typename T > y3l sAe#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6D>o(b2  
  { sXAXHZ{  
  return l(t) = r(t); a`}HFHm\2,  
} :)&_  
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。 aX~7NslR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vki3D'.7N  
UGIyNMY  
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 J::dY~@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: { Uh/ ~zu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;Q ]bV52  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PR6{Y]e%  
最后的布局是: h[Hw9$31  
                Add MD&Ebq5V  
              /   \ 4:7z9h]  
            Divide   5 tjGQ0-Lo  
            /   \ E[ ,Ur`>:  
          _1     3 y5>H>NS  
似乎一切都解决了?不。 S%'t )tt,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 s i C/k*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 C{4[7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  RszqDm  
SNcaIzbr  
template < typename Right > +<I>]J2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1^vN?#K t  
Right & rt) const Rgg(rF=K6  
  { 4Vh#Ye:`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  'y1=Z  
} f>dWl$/_s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7JjTm^bu  
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。 mIt=r_  
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。 YOqBIbp~&)  
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。 !-[e$?-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Rb?6N  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8^2Q ~{i  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Xfe,ZC)  
hH>t  
template < class Action > wTG6>l]H  
class picker : public Action P@)z Nik[  
  { 0} uH  
public : :\>@yCD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (Zp'|hx8o  
  // all the operator overloaded cl[rgj  
} ; c&ymVB?G:1  
.,I^)8c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 A\YP}sG1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 40+~;20  
d=`hFwD9  
template < typename Right > a(QYc?u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x^&D8&4^  
  { XI@;;>D1=U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (U4]d`  
} a%cCR=s=  
 s'RE~,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `*^ f =y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h{#Hwp  
q &#f#Ou  
template < typename T >   struct picker_maker B E!HM{-  
  { {94qsVxQZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N$i!25F`  
} ; Tc$Jvy-G4A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B*W)e$  
  { <'f+ nC=2  
typedef picker < T > result; `ZhDoLpH<  
} ; jInI%  
teIUSB[  
下面总的结构就有了: s|FfBG  
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。 8cI<~|4_  
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。 ap,%)on^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  UDl[  
至此链式操作完美实现。 9\y\{DHd  
:@K 1pAh4  
j S~W cu  
七. 问题3 W!6&T [j>  
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。 6ZKSet8  
`3GYV|LeQ  
template < typename T1, typename T2 > B*B}eXUph  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Tt^^Lb  
  { hUR>NUK@8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3M~*4  
} =r=?N\7I  
{5`=){  
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: J7a_a>Y  
o>~xrV`E  
template < typename T1, typename T2 > `0)'&HbLY  
struct result_2 nymro[@O~  
  { q}x+#[Ef  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AXN%b2  
} ; _e4%<!1  
:$ qa  
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? xQA6!j  
这个差事就留给了holder自己。 'TwvkU"  
    :^bjn3b  
!N"Y  
template < int Order > s\/$`fuhx  
class holder; Z2@_F7cXt  
template <> }LYK:?_/  
class holder < 1 > 5,vw%F-m  
  { Le,e,#hiY  
public : 5-[bdI  
template < typename T > # cGn5c}  
  struct result_1 pXPLTGY<R+  
  { crvq]J5  
  typedef T & result; Cr&,*lUo  
} ; ]'q"Kw/10  
template < typename T1, typename T2 > 9=o;I;I  
  struct result_2  iup "P  
  { %Bxp !Bj  
  typedef T1 & result; LWX,u  
} ; u*w'.5l  
template < typename T > ~Y)h[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const glL.CkJ  
  { BK *Bw,KQ<  
  return (T & )r; md S`nhb  
} e<Bw duy  
template < typename T1, typename T2 > )Up'W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `2I<V7SF$  
  { K+P:g%M  
  return (T1 & )r1; a Byetc88/  
} P70]Ju  
} ; _DD.#YB</  
N0mP EF2  
template <> W`k||U9  
class holder < 2 > 4).i4]%LH  
  { 4+1aW BJ2  
public : g#}a?kTM@  
template < typename T > f%gdFtJ &  
  struct result_1 v{2euOFE  
  { b~Q8&z2  
  typedef T & result; L kK# =v  
} ; y/9aI/O'  
template < typename T1, typename T2 > 9*&RvsrX  
  struct result_2 ,GVD.whUl  
  { \ )'`F; P  
  typedef T2 & result; kD?lMA__  
} ; oU[>.Igi  
template < typename T >  Oye:V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "54t7  
  { @!np 0#  
  return (T & )r; A8jj]J+  
} z]d2 rzV(_  
template < typename T1, typename T2 > z%0'v`7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uW{;@ 7N  
  { lKT<aYX  
  return (T2 & )r2; vCe]iB  
} #[LnDU8>9  
} ; W3~xjS"h  
Lbwc2Q,.-  
}#D+}Mo!,  
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\C5L ]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =F 9!)r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SSH 1Ge5|  
=bgu2#%Z  
return l(i, j) = r(i, j); WETnrA"N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y Z.? k4>  
A^3M~  
  return ( int & )i; f8JWg9 m  
  return ( int & )j; Rv=rO|&]  
最后执行i = j; At$[&%}  
可见,参数被正确的选择了。 "MX9h }7  
vlSSw+r9  
z-g"`w:Lj  
Yn+d!w<3:  
aFf(m-  
八. 中期总结 +5xVgIk#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: T-)lnrs^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g\~n5=-D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E#A%aLp0E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X1Vj"4'wT  
VlbS\Y.  
j.:I{!R#  
y c:y}"  
`"RT(` m  
1/J3 9Y~+  
九. 简化 ziXZJ^(FI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U ,7O{YM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <Y"h2#M"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3-6Lbe9H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FofeQ  
  +-*/&|^等 jBLLx{  
2. 返回引用。 7B s:u  
  =,各种复合赋值等 Zv|TvlyT"  
3. 返回固定类型。 1wTPT,k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LAjreC<W  
4. 原样返回。 <%b a 3<sg  
  operator, <4%cKW0  
5. 返回解引用的类型。 !E.CpfaC  
  operator*(单目) dK d"2+fH  
6. 返回地址。 6i7+.#s  
  operator&(单目) m_h$fT8 _  
7. 下表访问返回类型。 rp,Us#>6  
  operator[] d5#z\E??  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YYF.0G}  
  operator<<和operator>> `i)Pf WdBN  
yM# %UeZ\  
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。 UY^TTRrH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xwa@h}\#  
?eDZ-u9)  
template < typename Left > u]sxX")  
struct value_return !112u#V  
  { to(lE2`.da  
template < typename T > y/;DA=  
  struct result_1 }%`f%/  
  { 0y3C />a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eqk.+~^  
} ; hq?F8 1  
?G 'sb}.  
template < typename T1, typename T2 > *3rp g  
  struct result_2 fE1VTGfd:  
  { j<A<\K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @T] G5|\ok  
} ; qAi:F=> X  
} ; +do* C =z  
*Rgl(Ba  
? kCo/sW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T[kS;-x  
ubQr[/  
下面我们来剥离functor中的operator() 11RqP:zg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?d_vD@+\  
zQoJ8i>  
return l(t) op r(t) sN ZOm$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3{M0iNc1  
return op l(t)  `l  
return op l(t1, t2) 0u bf]Z  
return l(t) op wcW7k(+0  
return l(t1, t2) op ~^>g<YR[  
return l(t)[r(t)] ~!6 I.u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (@Eb+8Zd  
LBIEG_/m  
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: zS '{F>w  
单目: return f(l(t), r(t)); h<i.Z7F;tj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \O)u' Bu  
双目: return f(l(t)); G Q}Rxu]  
return f(l(t1, t2)); wsgT`M'J[  
下面就是f的实现,以operator/为例 KN~Repcz@  
QB*n [(?  
struct meta_divide c3*9{Il^  
  { H>wXQ5?W;  
template < typename T1, typename T2 > [ZD`t,x(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *_"lXcG.  
  { caZEZk#r;  
  return t1 / t2; - XB[2h  
} a> S -50  
} ; 02C;  
j6Au<P  
这个工作可以让宏来做: 'grb@+w(  
zwK$ q=-:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vqo ~?9z[e  
template < typename T1, typename T2 > \ 4Yd$RP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~e=KBYDBu  
以后可以直接用 gXB&Sgjo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e r"gPW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 e*o:ltP./  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) d{DBG}/Yg  
BXr._y, cr  
Pcr;+'q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bj FND]p?w  
hcQv!!Q"k$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q#Xa]A-  
class unary_op : public Rettype %Gm4,+8P3o  
  { >2tosxH M  
    Left l; D66!C{  
public : %j?7O00 @  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cX5tx]  
||.Ve,<:  
template < typename T > *'R2Lo<C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -3C$br  
      { Xa[lX8$zL  
      return FuncType::execute(l(t)); ;+Mr|vweTC  
    } 4'XCO+i#  
n7d`J_%s  
    template < typename T1, typename T2 > #4!6pMW(&7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %`:+A?zL  
      { T\L LOx\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  34~[dY  
    } Y+"Gx;F>  
} ; qFjnuQ,w  
!Ly1!;<  
5<?/M<i  
同样还可以申明一个binary_op =eG:Scoug?  
.?.Q[ic  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k!m9 l1x  
class binary_op : public Rettype P87qUC  
  { xiQ;lE   
    Left l; N9cUlrDO  
Right r; GK:pt8=  
public : BmFs6{>~c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a5%IjgQ&z  
g [+_T{  
template < typename T > sxQMfbN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cg&cz]*q|  
      { )L:p.E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]}dAm S/  
    } R8R,!3 N  
aD8r:S\  
    template < typename T1, typename T2 > >zB0+l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G7H'OB &  
      { d<4q%y'X{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I;Bcim;  
    } /h73'"SpDy  
} ; p*(]8pDC  
qW:\6aEG  
FBJ Lkg0  
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 2u'h,on?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uSK<{UT~3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :0B' b  
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。 dz Z75  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;]Bkw6 o  
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。。。 ;?0r,0l2$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >D/+04w  
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)  6,;7iA]  
下面是修改过的unary_op %{M&"Mv  
l@ W?qw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5 MD=o7O^  
class unary_op VCUEzR0  
  { Vtr5<:eEx  
Left l; )X-/0G=N-  
  )$e_CJ}9e  
public : #q%V|Ajq  
gnN"pa!&~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H '(Ky  
L@HWm;aN  
template < typename T > Da"GYEC  
  struct result_1 k3B-;%3I;  
  { OJF41Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4w5mn6MxR  
} ; Fz4g:8qdA  
Xm! ;  
template < typename T1, typename T2 > 5?n@.hcL  
  struct result_2 , HE +|y#  
  { Fb{kql=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =^LX,!2zp{  
} ; )2jBhT  
%VD>S  
template < typename T1, typename T2 > 'P^6H$0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uY6|LTK&x  
  { l@zr1g)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CAl]Kpc  
}  e ):rr*  
rpu{YC1C%  
template < typename T > (NBq!;_2,x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $h( B2  
  { V 2WcPI^  
  return OpClass::execute(lt(t)); F};G&  
} oJEUNgY&  
.oNs8._:  
} ; c$>$2[*=  
n rpxZA  
=7U_ jDME  
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 Mh+ym]6\(k  
好啦,现在才真正完美了。 WTcrfs)T  
现在在picker里面就可以这么添加了: *=X$j~#X  
>[ox|_o  
template < typename Right > mw*BaDN@Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?U`~,oI0  
  { /M1 /  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O*ql!9}E{  
} ~X`_ g/5X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [0(+E2/:2  
 0"VL6$  
1%nE  
D# "ppa}  
[JY1|N  
十. bind _U"9#<  
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。 &z@~n  
先来分析一下一段例子 I+?9}t  
'TF5CNX  
9"=1 O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .<<RI8A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FC:+[.fi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7$l!f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fR& ;E  
我们来写个简单的。 .@  3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9Dq^x&z(  
对于函数对象类的版本: b=5"*=T{+  
7Z#r9Vr  
template < typename Func > ^4WNP  
struct functor_trait ,co~@a@9  
  { {W[OjPC~F  
typedef typename Func::result_type result_type; wN|;_~h2  
} ; dOm@cs  
对于无参数函数的版本: m5wfQ_}}ss  
0%Y8M` ~s7  
template < typename Ret > /E/Z0<l7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :7,j%ELic  
  { XB8g5AxR  
typedef Ret result_type; M@k8;_5  
} ; ^ZxT0oaL  
对于单参数函数的版本: (;9-8Y&_d  
S2TyNZbQ  
template < typename Ret, typename V1 > BwLggo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \iBEyr]  
  { U?bQBHIC  
typedef Ret result_type; Y<4%4>a  
} ; ?5N7,|K)  
对于双参数函数的版本: N(6Q`zs  
k10g %K4g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f,jN"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :i?7RouO  
  { ,2|(UTv  
typedef Ret result_type; yDuMn<=3  
} ; 6njwrqo  
等等。。。 ,ln=kj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4Y2!q$}I+  
w$aiVOjgT  
template < typename Func > b1*5#2rs.  
struct func_return (bX77 Xr  
  { d)R7#HLZ7  
template < typename T > !08\w@  
  struct result_1 > [%ITqA$  
  { |7pi9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j>}<FW-N  
} ; %Kk MWl&:  
aqw;T\GI+~  
template < typename T1, typename T2 > ]8m_+:`=  
  struct result_2 ;Y^.SR"  
  { Fk-}2_=v i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ T6MaP?  
} ; _Nx#)(x  
} ; C$<['D?8  
4Odf6v,*@  
GyVRe]<>B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  EOn[!  
e8Y;~OAj[  
template < typename Func, typename aPicker >  |Ok=aV7  
class binder_1 Mb1K:U  
  { &^I2NpT  
Func fn; 4g "_E  
aPicker pk; >T)#KQ1t  
public : uto E}U7]  
D-S"?aO-  
template < typename T > B.oD9 <9  
  struct result_1 gz~)v\5D/  
  { pGhA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RiNKUk{-  
} ; ;zZGV4Qc~  
0"O22<K3a  
template < typename T1, typename T2 > +(9qAB7  
  struct result_2 i~04P  
  { 6:o?@%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l: X]$2;  
} ; "Ca?liy  
is,r:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JkMf+ !  
)/1,Ogb%_  
template < typename T > p"XQJUuD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <^,5z!z }  
  { rBUdHd9  
  return fn(pk(t)); MX.=k>  
} 3"OD"  
template < typename T1, typename T2 > bWAVBF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V/jEMJNks  
  { wZV/]jmlEt  
  return fn(pk(t1, t2)); B{0m0-l  
} "jyh.@<  
} ; 6 NJ5v +  
8}0O @ wq  
Wi?37EHr  
一目了然不是么? 8>sToNRNe  
最后实现bind ^KsiTVY  
Kpo{:a  
qq+fUfB2:  
template < typename Func, typename aPicker > T"2D<7frbo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1x^(vn#=  
  { N?'V,p 0=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =O)dHY}  
} \HzI*|*A  
7xOrG],E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HZ1e~IIw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4oF8F)ASj  
lF\oEMd*  
十一. phoenix ~ZSP K;D[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,\|W,N}~  
">G|\_ZF  
for_each(v.begin(), v.end(), 'j)xryw  
( ueiXY|  
do_ ( *(#;|m  
[ A&2)iQ  
  cout << _1 <<   " , " Asn7 ;x0;  
] 1r?<1vh:z  
.while_( -- _1), 24)3^1P\V  
cout << var( " \n " ) aIv>X@U}  
) i '5Q.uX  
); t&SC>8M<  
;J~NfL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9ZL3p!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J>YwMl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^1vh5D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DHO6&8S  
<|NP!eMsw8  
SSKn7`  
template < typename Cond, typename Actor > ]w/`02w"$  
class do_while 4+od N.  
  { *7C t#GC  
Cond cd; )QGj\2I  
Actor act; a a=GW%  
public : x1\,WOrmK  
template < typename T > 9pKN^FX,76  
  struct result_1 u=h:d+rq@  
  { gRS}Y8  
  typedef int result_type; 9Xt5{\PJ  
} ; /R&!92I0*  
!>g_9'n'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Fu0 dYN  
\f6SA{vR|  
template < typename T > wR\Y+Z   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +_tK \MN  
  { ab!,)^  
  do <=A1d\   
    { vT V'D&x2  
  act(t); #1i&!et&/  
  } D.zEE-cGyb  
  while (cd(t)); ^uIP   
  return   0 ; 3~~KtH=  
} R _WP r[P  
} ; xJtblZ1sr  
79|=y7i#  
n=#AH;42  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vp*#,(_G:  
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。 =  *7K_M&  
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。 zdFO&YHTw  
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。 o(GXv3L  
下面就是产生这个functor的类: FS7 _ldD  
`iYiAc  
]z EatY  
template < typename Actor > 3 f=_F  
class do_while_actor 4}@J]_]Z  
  { S)T]>Ash  
Actor act; 1zwk0={x-%  
public : @j*K|+X"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qRkY-0vBP  
f8yE>qJP  
template < typename Cond > A)9OkLrc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  J jRz<T;  
} ; ]v&)mK]n=o  
22aS <@}  
6-8,qk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tHAr9  
最后,是那个do_ HBHDu;u  
LpwjP4vWJ  
8aDh HXI  
class do_while_invoker b&[bfM<  
  { UnSi=uj  
public : qxKW% {6o  
template < typename Actor > to-DXT.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /J''`Tf  
  { iNj*G j  
  return do_while_actor < Actor > (act); WWf#in  
} FXMrD,qVg  
} do_; qWz%sT?C3L  
bMe/jQuL.$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M)sM G C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Cngi5._Lb  
最后来说说怎么处理break和continue 8t)5b.PS  
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。 8@b,>l$  
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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