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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e`b#,=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s !?uLSEdb  
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, "P#1=  
dq.U#Rhrx  
nS3Aadm  
B VeMV4  
  class filler wHs1ge(  
  { OWwqCPz.  
public : Le?g ,c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OS; T;  
} ; FfM^2`xP  
.e0)@}Jv8>  
DqQ p47kp  
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: S=-$:65  
;<Z6Y3>I8  
7Q&-ObW  
3%?tUt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F<b'{qf"  
:!g|pd[{ag  
'42$O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y(QFf*J  
$2h%IK>#G  
$4xSI"+M%  
l~;>KjZg  
二. 战前分析 AcuF0KWw/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3<W%z]k@M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~ C%I'z'  
!5lV#w!vb  
r~)fAb?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :K^J bQ  
  /* --------------------------------------------- */ JXJ+lZmsz  
vector < int *> vp( 10 ); HQm_ K0$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -&Xv,:'?  
/* --------------------------------------------- */ 0pMN@Cz6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Tp;W4]'a*:  
/* --------------------------------------------- */ BJUj#s0$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c$ZV vu  
  /* --------------------------------------------- */ &;-zy%#l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z,#H\1v3lB  
/* --------------------------------------------- */ =|P &G~]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XJe=+_K9  
Q"qI'*Kgt  
q_.fVn:!  
vO1; ;  
看了之后,我们可以思考一些问题: _aPAn|.  
1._1, _2是什么?  .fl r  
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。 ElQ?|HsQ6p  
2._1 = 1是在做什么? DSz[,AaR]  
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。 X-HE9PT.  
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。 D8Fi{?A#FV  
xW`y7Q}p  
mcez3gH  
三. 动工  JaY"Wfc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: geR+v+B,  
Y}c/wF7o  
hU#e\L 7  
h`|04Q  
template < typename T > *z0d~j*W;  
class assignment Lg7A[\c ~  
  { EhHxB fAQ  
T value; en< $.aY  
public : {Uw 0zC  
assignment( const T & v) : value(v) {} =D/zC'l  
template < typename T2 > >lRZvf-i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >-A@6Qe_  
} ; R p&J!hlA  
W91yj:  
W r/-{Wt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZUQ _u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +Dy^4p?o  
;>?h/tS6  
C27:ty V  
}sXTZX  
  class holder dDPQDIx  
  { Ym6d'd<9(  
public : @oAz  
template < typename T > lME>U_E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @z@%vr=vX  
  { B3#G  
  return assignment < T > (t); GDxv2^4  
} =5+*TL`  
} ; /\8I l+0  
j<<d A[X  
F_ F"3'[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7PY$=L48A  
$O%{l.-O  
  static holder _1; CZ5\Et6r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L80(9Y^xn  
X$Vi=fvt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TLdlPBnr8  
而不用手动写一个函数对象。 EA& 3rI>U)  
UD.b b  
ZL!u$)(V  
":Dm/g  
四. 问题分析 LIZB!S@V\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 II\&)_S.4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^po@U"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Kw -SOFE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6CY&pbR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vQMBJ&  
":Wq<Z'  
五. 问题1:一致性 vi,hWz8WB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ww7Ya]b.k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 & LE5' .s  
=kd$??F  
struct holder I%[e6qX@  
  { ;5Sdx5`_  
  // [xMa^A>p  
  template < typename T > j6rNt|  
T &   operator ()( const T & r) const r\Nfq(w  
  { Wq1>Bj$J8  
  return (T & )r; b^1QyX^?:  
} mayJwBfU  
} ; {K,In)4  
v4P"|vZ$&  
这样的话assignment也必须相应改动: m#7(<#  
R?{+&r.X  
template < typename Left, typename Right > ^jdU4  
class assignment ;5[KZ8j6Y  
  { @YJI'Hf67  
Left l; !|cg=  
Right r; Ni,nQ;9  
public : TktH28tK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2QfN.<[-  
template < typename T2 > 7},A. q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Tg\bpLk0=  
} ; FfoOJzf~o  
^Co-!jM  
同时,holder的operator=也需要改动: a)qan  
r~4uIUE{  
template < typename T > * QgKo$IF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \CbJU  
  { _fGTTw(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }lJ;|kx$  
} $XBK_ 5  
zw0w."V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yIMqQSt79z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #&Sr;hAJ  
{@Mr7*u  
return l(rhs) = r; ~wc :/UM|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a?c&#Jl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &d#R'Z  
VtreOJ+  
template < typename Tp > A'WR!*Yt  
class constant_t 7e/+C{3v  
  { >DqF>w.1  
  const Tp t; G0cG%sIl  
public : d0 cL9&~qW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  {_rfhz  
template < typename T > /7Q|D sa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5j%G7.S\  
  { g?C;b>4  
  return t; _T=g?0 q  
} d[ N1zQW  
} ; JzHG5nmB  
0D X_ *f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G dgL}"*F  
下面就可以修改holder的operator=了 <Au2e  
DSGcxM+  
template < typename T > ZykMri3bi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5of3&  
  { rr<E#w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <=uYfi3,  
} v* ;d  
V7ph^^sC}  
同时也要修改assignment的operator() ITu19WG  
&y[NC AeA  
template < typename T2 > +2tQ FV;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hy;VvAH 5  
现在代码看起来就很一致了。 O 4 !$  
{K(mfTqm  
六. 问题2:链式操作 |s|}u`(@9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9g92eKS  
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。 4 1_gak;  
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。 BFLef3~.0  
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。 v gN!9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %+7]/_JO&  
R>Ra~ b  
template < typename T > )?n'ZhsX  
struct result_1 yPyu)  
  { | HazM9=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $ {Z0@G+  
} ; R1jl<=  
Q YJ EUC@  
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: ?ukw6T  
^?z%f_ri  
template < typename T > <LX\s*M)  
struct   ref v=`yfCX-qX  
  { Qm%F]nyy  
typedef T & reference; #6sz@XfV  
} ; 4aayMS !#  
template < typename T > %p Wn9  
struct   ref < T &> n:j'0WW  
  { %>_[b,  
typedef T & reference; GAGS-G#  
} ; f^c+M~\JKj  
qsj{0Go  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p [O6  
!iXRt")  
template < typename T > \1EuHQ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b*|~F  
  { =Q#I@SVp2$  
  return l(t) = r(t); i1iP'`r  
} nhI+xqfn  
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。 Uj@th  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1/_g36\l$  
K!|eN_1A  
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 8`=?_zF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {@Wv@H+4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %idBR7?`g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Q 3!= b  
最后的布局是: gLiJ&H  
                Add 6W1GvM\e  
              /   \ dBWny&  
            Divide   5 b F=MQ  
            /   \ 6Z\aJ  
          _1     3 sJHVnMA  
似乎一切都解决了?不。 5'%I4@Qn+  
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。 pP<8zTLn  
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。 Mk! Fy]3  
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: hU)t5/h;K  
%Ymi,o>  
template < typename Right > HB07 n4 |  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =C %)(|  
Right & rt) const bQ< qdGa  
  { <'y<8gpM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d\z6Ob"t  
} =~^b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bzN[*X|  
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。 5#Er& 6s  
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。 }~FX!F#oU  
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。 WP<L9A  
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。 Xr*I`BJ  
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? 1v@#b@NXM7  
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: k %I83,+  
qpQ;,8X-"  
template < class Action > TG2#$Bq1  
class picker : public Action xATx2*@X2  
  { (* -wiL  
public : /ViY:-8s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J,W<ha*  
  // all the operator overloaded 72HA.!ry  
} ; D%SOX N  
XM'tIE+|  
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。 w[~G^x&  
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: m^X51,+<  
)g5?5f;  
template < typename Right > ;0DoZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9>RkFV  
  { $b8[/],  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); An2 >]\L  
} Kda'N$|`  
E@}F^0c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $4bc!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 InPE_  
8ud12^s$  
template < typename T >   struct picker_maker g*k)ws  
  { ]#0 (  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >$Y/B=e  
} ; mhbczVw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !'f7;%7s  
  { |)x7qy`  
typedef picker < T > result; Nt>^2Mv   
} ; >Kgw2,y+  
RhWQ:l]  
下面总的结构就有了: ==Gc%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _p$/.~Xo9  
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。 Dfs^W{YA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3Z*r#d$nh:  
至此链式操作完美实现。 2|pTw5z~  
c~0kZA6  
>$ q   
七. 问题3 '-wmY?ZFxy  
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。 H'A N osv  
2 6#p,P  
template < typename T1, typename T2 > Ak[X`e T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dka,v  
  { sXVl4!=l6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \Qml~?$@lH  
} ~${~To8$CW  
B{Q}^Mcxy  
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: !Asncc G  
w>W#cTt  
template < typename T1, typename T2 > d4o ^+\  
struct result_2 ZP"; B^J  
  { IQ&PPC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _8G w Mj  
} ; s8-RXEPb  
n;Bb/Z!~  
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? e=;A3S  
这个差事就留给了holder自己。 Wf c/?{  
    B=A!hXNa  
=O}I{dNKZV  
template < int Order > !}Xoqamm  
class holder; )KZMRAT-  
template <> [,;Y5#Y[5  
class holder < 1 > yD"]:ts3  
  { SZGR9/* ^  
public : BX_yC=S  
template < typename T > Pe`mZCd^  
  struct result_1 ?%3dgQB'  
  { i1evB9FZ1z  
  typedef T & result; $J1`.Q>)4  
} ; rHKO13WF  
template < typename T1, typename T2 > d(IJ-qJ N  
  struct result_2 i l^;2`]&  
  { ("U<@~  
  typedef T1 & result; JrcbJt  
} ; O Z ./suR)  
template < typename T > x3n9|Uud  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |WB-Ng  
  { dN5{W0_  
  return (T & )r; 8N&' n  
} oAO{4xP  
template < typename T1, typename T2 > n/ KO{:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (d4btcg  
  { V]|X ,G  
  return (T1 & )r1; E2DfG^sGV  
} YR'F]FI  
} ; l'I:0a 4T  
)<5k+O~  
template <> (dlp5:lQz  
class holder < 2 > 88HqP!m%P:  
  { q>_<\|?%x  
public : Zn9tG:V  
template < typename T > jPSVVOG  
  struct result_1 \2@J^O1,  
  { 1L,L/sOwB&  
  typedef T & result; 4iAF<|6s  
} ; NP;W=A F  
template < typename T1, typename T2 > ^kfqw0!  
  struct result_2 FKO2UY#&7  
  { eN])qw{  
  typedef T2 & result; & /8Tth86  
} ; iC3z5_g*@  
template < typename T > 6R45+<.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QIiy\E%  
  { ` <1Wf  
  return (T & )r; #*bmwb*i  
} X['9;1Xr  
template < typename T1, typename T2 > Ki><~!L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \Th<7WbR6#  
  { k6CXuU  
  return (T2 & )r2; 8>YF}\D V  
} j n^X{R\  
} ; Et3I(X3  
G _cJI  
t@!n?j I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Z:9Q~}x8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gsL=_# ?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z>W:+W"o  
Jk*cuf `rq  
return l(i, j) = r(i, j); n^nE&'[?0g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f3O6&1D  
;TL.QN/l  
  return ( int & )i; nL 5tHz:e  
  return ( int & )j; h'"m,(a   
最后执行i = j; PCl5,]B}  
可见,参数被正确的选择了。 \:;MFG'  
wqo:gW_  
wsmgkg  
(H_dZL  
E7$&:xqx  
八. 中期总结 Z8E<^<|  
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: ! VR&HEru  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u=0O3-\h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~ YH?wdT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _^E NRk@  
nkHl;;WJ  
M|blg!j;  
`N\ ^JAGW  
m]jA(  
n%3!)/$  
九. 简化 uZ?P{E,K  
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。 _*~F1% d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G!j9D  
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: r~,y3L6ic  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X9| Z ?jJ  
  +-*/&|^等 `bQ_eRw}  
2. 返回引用。 ?("O.<  
  =,各种复合赋值等 ^BF}wQb :j  
3. 返回固定类型。 &ZD@-"@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8xB-cE  
4. 原样返回。 u[)X="-e#  
  operator, m4m-JD|v  
5. 返回解引用的类型。 58Ibje  
  operator*(单目) ?"@Fq2xgB4  
6. 返回地址。 CE3l_[c  
  operator&(单目) (1z"=NCp  
7. 下表访问返回类型。 ]({ -vG\m  
  operator[] /MtmO$ .  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L62'Amml  
  operator<<和operator>> q=t!COS  
o^epXIrIPi  
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。 llZU: bs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p -$C*0{  
O}"oz3H  
template < typename Left > cH&)Iz`f  
struct value_return _s;y0$O  
  { $U[d#:]  
template < typename T > [r`KoHwdm  
  struct result_1 d>f;N+O%  
  { i~Tt\UA>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]y {tMC  
} ; ZFLmD|q#{  
=G}a%)?As\  
template < typename T1, typename T2 > Ubu&$4a  
  struct result_2 2mEqfy  
  { HwFg;r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fizrsr 6%  
} ; k^oSG1F  
} ; Kyh6QA^  
F/2cQ .u2  
Ij(dgY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z0&^(Fb  
1t e^dh:Vp  
下面我们来剥离functor中的operator() "c[>>t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: | va@&;#wf  
CRo'r/G  
return l(t) op r(t) 21OfTV-+3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lH3.q4D 5  
return op l(t) `)a|Q  
return op l(t1, t2) '5aA+XP|  
return l(t) op #m|el@)  
return l(t1, t2) op gp9O%g3'  
return l(t)[r(t)] ;,-)Z|W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l]|&j`'O  
dFg&|Lp  
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: :fmV||Q  
单目: return f(l(t), r(t)); k?h{ 6Qd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <vl(a*4a  
双目: return f(l(t)); o2(w  
return f(l(t1, t2)); W4 q9pHQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 >> cW0I/`  
05ZYOs}  
struct meta_divide X:Y1g)|K  
  { %enJ[a%Qg  
template < typename T1, typename T2 > ~^.,Ftkb@7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7eq.UyUxs  
  { > X  AB#  
  return t1 / t2; pjO  
} =pe O %  
} ; leHKBu'd  
_x5-!gK  
这个工作可以让宏来做: 36'J9h\  
ruqE]Hx9(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w+rw<,u%  
template < typename T1, typename T2 > \ kk126?V]_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z*nztvY@e  
以后可以直接用 &/EZn xl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Rt%Dps%  
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 BCExhp  
(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。。。) _6FDuCVD-  
>ptI!\i}  
h<m>S,@g  
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 IAd ^$9  
IwFf8? 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;$a|4_U$m  
class unary_op : public Rettype ve#[LBOC8  
  { ZbH6$2r  
    Left l; 6:r1^q6A9L  
public : zh !/24p9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &m(eMX0lU  
|q o3 E  
template < typename T > =L$RY2S"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AF{o=@  
      { YVHDk7s  
      return FuncType::execute(l(t)); +&AU&2As  
    } kGq<Zmy|  
n;b 9f|&z  
    template < typename T1, typename T2 > a(o[ bH.|;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0txSF^x  
      { zJ0'KHF}o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,Ur~DXY  
    } Sdmynuv U  
} ; G`!;RX  
-JF|770i  
Q~*3Z4)j  
同样还可以申明一个binary_op L3Q1az!Ct  
\v_t: "  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a-TsD}'X  
class binary_op : public Rettype !as<UH"\  
  { ZoC?9=k  
    Left l; D+_PyK~ jc  
Right r; w_J`29uc  
public : RZE:WE;5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [dL?N  
-ap;Ul?  
template < typename T > >-y&k^a=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [76mgj!K  
      { ")M.p_b[Z=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /C8(cVNZ  
    } u&I~%s  
R}+/jh2O|  
    template < typename T1, typename T2 > "Lpt@g[HF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7#|NQ=yd  
      { kAk,:a;P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #WpO9[b>  
    } 3yD5u  
} ; k~?}z.g(  
U ._1'pW  
R;V(D3  
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 ;09J;sf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qP<,"9!I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @x J^JcE  
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。 ;<X3AhF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Iq}h}Wd  
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。。。 `y6l^ep  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 quUJ%F  
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) )L hO}zQ  
下面是修改过的unary_op Oc'z?6axWv  
=nL*/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h5l Lb+  
class unary_op ft6^s(t  
  { w+$gY?%  
Left l; RK3/!C`  
  ?Ru`ma\;  
public : f8^58]wx0  
qRGb3l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cnPX vD^kY  
Y-c~"#  
template < typename T > M>J ADt_]  
  struct result_1 7~Ga>BK  
  { 9f6TFdUi"y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9iy|=  
} ; F i/G, [q  
l=]vC +mU  
template < typename T1, typename T2 > jgo@~,5R  
  struct result_2 @!'H'GvA  
  { ,< icW &a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *pD;AU  
} ; N]<gHGj}  
|YFD|  
template < typename T1, typename T2 > bX(*f>G'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *vO'Z &  
  { U[D<%7f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &P3vcB  
} k0IU~y%  
{|E7N"Qzg  
template < typename T > m8PB2h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NFc8"7Mz}  
  { r*wKYb  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pvw%,=41O  
} L>b,}w  
*]6dV '  
} ; G]1pGA;  
\8D~,$,``|  
9p4U\hx  
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 P.B'Gh#^  
好啦,现在才真正完美了。 fdG.=7`  
现在在picker里面就可以这么添加了: ? $ c  
q_&IZ,{Vk  
template < typename Right > <6~;-ZQY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g:M7/- "  
  { ;/T-rVND  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UYOn p7R<  
} )+,jal^7  
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。 OF/)-}!  
3raA^d3!?  
}z+"3A|  
r![JPhei  
a4RFn\4?  
十. bind DZ.trtK  
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。 34Khg  
先来分析一下一段例子 a?~csP^?}  
F:S>\wG,  
SYPMoE!U:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #aX@mPm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9 /(c cj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <@2# VG  
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。 X", 0VO  
我们来写个简单的。 C}'="g^=sl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "|*Kf#  
对于函数对象类的版本: B!ibE<7,  
 :$c:3~  
template < typename Func > ]UT|BE4v  
struct functor_trait yWi0 tE{  
  { qU*&49X  
typedef typename Func::result_type result_type; {b0&qV   
} ; ]NV ]@*`tO  
对于无参数函数的版本: ?lN8~Ze  
A'QGTT  
template < typename Ret > YQdX>k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qK vr*xlC  
  { 1 3 `0d  
typedef Ret result_type; #x@lZ!Y  
} ; <Iyot]E  
对于单参数函数的版本: L2.`1Aag  
G? gXK W  
template < typename Ret, typename V1 > xf"5<PTW</  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )]c3bMVE-  
  { 56SS >b  
typedef Ret result_type; I#E(r>KW*  
} ; #lshN,CPm  
对于双参数函数的版本: Wo9psv7.  
_ c ]3nzIr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fb.\V]K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A :bPIXb  
  { R 4$Q3vcH  
typedef Ret result_type; -N8cjr4l  
} ; ;s\;78`0  
等等。。。 yC 7Vb P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JV]u(PL  
Jhsv2,8 {  
template < typename Func > o47 f  
struct func_return C nSX  
  { ,)rZAI  
template < typename T > >[H&k8\7n  
  struct result_1 0YpiHoM  
  { r3H}*Wpf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A` o?+2s_  
} ; '`]n_$f'  
x #tu  
template < typename T1, typename T2 > `!omzE*bk5  
  struct result_2 En,)}yI  
  { J(EaE2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VqClM  
} ; v=*Bb3dt  
} ; c/=y*2,zo  
_iGU|$a  
O| 1f^_S/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g>!:U6K  
C^/ -lc  
template < typename Func, typename aPicker > j(%gMVu  
class binder_1 %|*nmIPq(  
  { fys5-1@-p  
Func fn; pG!(6V-x<E  
aPicker pk; ~[zFQ)([  
public : 'n^2|"$sH  
;v,9 v;T  
template < typename T > Jm %ynW  
  struct result_1 i!Dh &XT  
  { !_U37Uj<m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [arTx ^  
} ; <o&o=Y8  
X`fhln9N  
template < typename T1, typename T2 > 5@ bc(H  
  struct result_2 c{mKra  
  { >P\h,1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A,m4WO_q3  
} ; DHm[8 Qp  
)@Zc?Da  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ).NcLJw_  
?{ B[^  
template < typename T > 9Qzjqq:"Li  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *?_qE  
  { NZo<IKD$  
  return fn(pk(t)); Sc&)~h}YF  
} ,4H;P/xsb  
template < typename T1, typename T2 > 8%o~4u3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9W1;Kb|Z<  
  { x7 "z(rKl  
  return fn(pk(t1, t2)); /[a|DUoHO  
} 87^:<\pp  
} ; M!N` Orz  
j|VXC(6 P,  
!uWxRpT,7  
一目了然不是么? >j50 ;</  
最后实现bind %{R _^Y8t  
H<`^w)?  
[AXsnpa/C  
template < typename Func, typename aPicker > T>#TDMU#Fm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~TYbP  
  { C _8j:Z&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i{gDW+N  
} pO"m~mpA  
R{*_1cyW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p{NPcT%&  
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。 ^DBD63 N"  
L~*u4  
十一. phoenix 9[z'/ U.Bn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /@&(P#h  
`$J'UXtGc  
for_each(v.begin(), v.end(), R=`U4Ml;  
( fO*)LPen.z  
do_ ;K3d' U  
[ }%eDEM  
  cout << _1 <<   " , " &oA~ Tx  
] k_]\(myq  
.while_( -- _1), 5B%w]n  
cout << var( " \n " ) GGCqtA^@7d  
) Js/N()X  
); 6hZ.{8e0  
X*0k>j  
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: XmP;L(wa   
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 1{^CfamF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [!W5}=^H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g{e/X~  
21U&Ww  
>yX/+p_  
template < typename Cond, typename Actor > P"b8!k?  
class do_while d>Un J)V}  
  { R0{Qy*YQ`  
Cond cd; !6lOIgn  
Actor act; ^D>fis  
public : sr\cVv")  
template < typename T > 5\WUoSgy  
  struct result_1 ^[#=L4  
  { ThtMRB)9  
  typedef int result_type; 6_WmCtvF  
} ; a_Jb> }  
/^Y[*5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GjEqU;XBi  
G%;kGi`m  
template < typename T > IAYACmlN&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hj2<ZL  
  { Hoj8okP  
  do xWDR72 6  
    { fTcY"A,2  
  act(t); -OWZ6#v(  
  } #*^e,FF<  
  while (cd(t));  7SaiS_{:  
  return   0 ; !:3^ hb  
} "v5ElYG  
} ; / $_M@>  
[_V:)  
B_hPcmB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J smB^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L"^OdpOs  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6AAswz'$P  
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。 TKo<~?  
下面就是产生这个functor的类: `kFiH*5%z  
p-xd k|'[  
)&:L'N  
template < typename Actor > `Ug tvo  
class do_while_actor eQ;Q4  
  { [X<Pk  
Actor act; ya.n'X14  
public : OM)3Y6rK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LL.x11 o3  
e\D| o?v  
template < typename Cond > 6J\fF tB@V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BZ+;n |<r  
} ; 5]d{6Nc3P  
V&%C\ns4  
s1 bU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h)cY])tGtK  
最后,是那个do_ gfN2/TDC]P  
O%&cE*eX  
6]n/+[ ks  
class do_while_invoker 'mE^5K  
  { 0e16Ow6\!1  
public : pawl|Z'Ez  
template < typename Actor > yQ%"U^.m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &I/qG`W  
  { o_$&XNC_  
  return do_while_actor < Actor > (act); to`mnp9Z  
}  q=4Bny0  
} do_; "%@v++4y  
R/~,i;d>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "VTF}#Uo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v@n_F  
最后来说说怎么处理break和continue <#*.}w~  
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。 ||Y<f *  
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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