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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P]||Xbbp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zv)x-48  
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, b+ J)  
Vq1v e;(8s  
kc-v(WIC  
1U;p+k5c  
  class filler pm}!?TL  
  { j?'It`s  
public : ET}Dh3A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4^Ghn  
} ; :s`\jJ  
Z4@GcdZ  
({#M*=&"  
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: f S(IN~  
Ye) F{WqZ#  
B&RgUIrFoY  
x"QZ}28(t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [p# }=&d  
yZ]u{LJS  
JJ$q*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a'2^kds  
CN, oH4IU  
o `N /w  
&o$Pwk\p/  
二. 战前分析 enJgk(  
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。 {expx<+4F  
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 QSq0{  
v\:P _J  
\,5OPSB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); { |[n>k   
  /* --------------------------------------------- */ aZ{]t:]  
vector < int *> vp( 10 ); I?!7]Sn$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k(.6K[ b  
/* --------------------------------------------- */ 1y($h<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /vLdm-4  
/* --------------------------------------------- */ N9A#@c0O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0xQ="aXE  
  /* --------------------------------------------- */  +*aZ9g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d~U}IMj  
/* --------------------------------------------- */ Juqe%he`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~E tW B  
I>(\B|\6  
u+Q<> >lU  
6@[7  
看了之后,我们可以思考一些问题: lboi\GP|  
1._1, _2是什么? ;5 JzrbtL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7r4|>F  
2._1 = 1是在做什么?  YXr"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 nVt,= ?_ U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U4*Q;A#  
^*=.Vuqy  
w`$M}oX(  
三. 动工 A%$ZB9#zQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l mRd l>  
s35`{PR  
aX$Q}mgb  
3EN(Pz L  
template < typename T > K7CrRT3>6  
class assignment IDIok~B=e  
  { M'D l_dx-  
T value; "bC1dl<  
public : k6?;D_dm  
assignment( const T & v) : value(v) {} [R~`6  
template < typename T2 > M#7w54~b?M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m<X[s  
} ; $|V@3`0  
?\.aq p1B  
/:OSql5K*<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }[>X}"_e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U$,W/G}m  
Lm{qFu  
)Z0bMO<  
*VPj BzcH  
  class holder <_N<L\  
  { tr t^o  
public : _sGmkJi]  
template < typename T > @z-%:J/$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q`kJ3b   
  { v?=y9lEH@%  
  return assignment < T > (t); mhDC1lXF  
} i=^!? i  
} ; t) :'XGk@  
Sb& $xWL  
zY=eeG+4s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >3Mzs AH\  
^I CSs]}1  
  static holder _1; +'VSD`BR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -0>gq$/N=^  
KW1b #g%Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }@XokRk  
而不用手动写一个函数对象。 qG<3H!Z!ky  
c&GVIrJ  
[<,i}z  
`UK'IN.il  
四. 问题分析 H-|%\9&{S  
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。 z?DI4 O#Up  
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。 ZZu{c t9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :+q d>;yf#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '=X)0GG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Sr#\5UDS  
[Ep%9(SgA'  
五. 问题1:一致性 N a $eeM  
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?| $"P[nNW3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DQ*T2*L  
nUy.gAb  
struct holder o#~Lb9`@U  
  { fR$_=WWN>h  
  // :yi?<  
  template < typename T > 9-3, DxZ}  
T &   operator ()( const T & r) const {gkzo3  
  { bQlvb  
  return (T & )r; LN0pC }F  
} /L yoTBG  
} ;  .V   
:2zga=)g  
这样的话assignment也必须相应改动: N|@jHx y  
 B8~JUGD  
template < typename Left, typename Right > X;&Iu{&=  
class assignment u _mtdB'  
  { [`4  
Left l; iLC.?v2=  
Right r; yCvP-?2  
public : S T1V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QHDR* tB:{  
template < typename T2 > 6Lc{SR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [2$mo;E?  
} ; ?`lD|~  
v6 C$Y+5~  
同时,holder的operator=也需要改动: nmuzTFs=  
2Wn*J[5  
template < typename T > [p+-]V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C==yl"w  
  { YWFq&II|Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4^Y{ BS fF  
} e~U]yg5X-  
ZQk!Ia7  
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。 *671MJ 9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 , UsY0YC  
i$5<>\g  
return l(rhs) = r; ]?6Pt:N2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cE;n>ta"F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'L@kZ  
(yb$h0HN  
template < typename Tp > `+m:@0&L  
class constant_t D){my_ /  
  { S"4eS,5L|  
  const Tp t; Xwo%DZKN  
public : x:K~?c3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m{;j r<  
template < typename T > er8T:.Py  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uCr :+"C  
  { \i'Z(1  
  return t; R*=88ds  
} FS)"MDs  
} ; * '_(.Z:  
'^.`mT'P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9Vru,7g  
下面就可以修改holder的operator=了 U4.$o ]58  
IIG9&F$G  
template < typename T > f DwK5?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4_`(c1oA  
  { 3=Q:{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =%B5TBG  
} 6_s(Kx>j  
|M&4[ka}  
同时也要修改assignment的operator() ^) (-7H  
B<Q)z5KK  
template < typename T2 > bksv2@ar  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?I[*{}@n"  
现在代码看起来就很一致了。 ^TtL-|I  
3vs{*T"  
六. 问题2:链式操作 P)l_ :;&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f"*k>=ETI  
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。 &|<f|B MX  
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。 iF9d?9TWl  
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。 hvGD`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VsJiE0'%  
9Pb6Z}  
template < typename T > )q66^% ;S  
struct result_1 35Yf,@VO  
  { s+?2oPa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gBky ZK  
} ; n y cn  
XEnu0 gr  
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: W=#AfPi$&  
}T0O~c{$i  
template < typename T > PY;tu#W!%  
struct   ref <.mH-Y5i  
  { R RE8|%p;B  
typedef T & reference; Sbl=U  
} ; !E_Zh*lgm  
template < typename T > zak|* _  
struct   ref < T &> /O5&)%N  
  { e P,bFc  
typedef T & reference; Wqkzj^;"G  
} ; Wqkb1~]#Y  
o{6q>Jm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |his8\C+x  
B>W8pZu-J  
template < typename T > 0-uw3U<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XZ . T%g  
  { ?!K6")SE  
  return l(t) = r(t); 9b&|'BBW  
} P}]o$nWT  
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。 xbBqR _ H_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4-t^?T: qF  
5f{P% x(  
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 qi B~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D#G%WT/"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o K>(yC[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CxTmW5l  
最后的布局是: oNtoqYwH  
                Add fd4C8>*7G  
              /   \ @AF<Xp{  
            Divide   5 V^,eW!  
            /   \ gfs;?vP  
          _1     3 zGFD71=#  
似乎一切都解决了?不。 Z6rhInIY  
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。 <:V~_j6P0  
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。 tEL9hZzI  
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: l2LLM{B  
p]%di8&;N  
template < typename Right > =C2sl;7~*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K Ax=C}9  
Right & rt) const vjq2(I)u  
  { )Xh}N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o]~\u{o#.  
} d)e mTXB(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `0N7Gc  
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。 g"Y _!)X  
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。 <(q(5jG  
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。 m/1FVC@*  
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?l>vUgAg  
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: UWF \Vx*)b  
[Q0V5P~Q'  
template < class Action > v!8=B21  
class picker : public Action {u/1ph-  
  { Y@`uBB[  
public : U fyhd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c 3O/#*  
  // all the operator overloaded F?|Efpzow?  
} ; *m}8L%<HT  
X>Vc4n<}  
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! ik9  
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: ~x^y5[5{  
Vw1>d+<~-)  
template < typename Right > O|V0WiY<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R(d<PlZ  
  { 16zReI(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V9,<>  
} 8i154#l+\  
dMH_:jb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GLn=*Dh#  
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。 Tb$))O}  
3)y1q>CQf  
template < typename T >   struct picker_maker 9h amxi  
  { q1T)H2S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I&{T 4.B:U  
} ; s`jlE|jtN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n.&7lg^X  
  { {+WBi(=W  
typedef picker < T > result; w6i2>nu_O  
} ; ryVYY> *(K  
oI;ho6y)  
下面总的结构就有了: V 9Qt;]mQ  
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。 E{<#h9=>  
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。 t,?, T~#9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q< XFw-Pv  
至此链式操作完美实现。 (dq_ ,LI  
=/Gd<qz3  
 u]Ku96!  
七. 问题3 6sBt6?_T  
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。 mol,iM*l  
B/wD~xC?x  
template < typename T1, typename T2 > HG;;M6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "pM >TMAE  
  { @."K"i'Bl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gsbr8zwG,  
} =&z+7Pe[  
v>]g="5}8  
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: @G" nkB   
uu.X>agg  
template < typename T1, typename T2 > '4 *0Pw  
struct result_2 <= o<lRU  
  { ,c&u\W=p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |9jK-F6   
} ; FJc8g6M  
7|5kak>=  
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? @3.Z>KONx  
这个差事就留给了holder自己。 ]q1w@)]n}  
    J"C9z{[Z&  
9"S2KT@8  
template < int Order > Y~vk>ZC  
class holder; H?=W]<!W{y  
template <> :1A:g^n  
class holder < 1 > #<xFO^TB  
  { w a_{\v=  
public : 4Y8=  
template < typename T > !|Q&4NS  
  struct result_1 ,{PN6B  
  { f'oTN!5WF  
  typedef T & result; b*n3Fej  
} ; @P7'MiP]K  
template < typename T1, typename T2 > (%X *b.n=  
  struct result_2 1kvX#h&V  
  { 1eD#-tzV  
  typedef T1 & result; pTCD1)  
} ; K=N&kda   
template < typename T > s9ix&m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nK;d\DO  
  { .V hU:_u  
  return (T & )r; t`8Jz~G`  
} $VmV>NZ  
template < typename T1, typename T2 > e3ZRL91c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F_qApyU,7  
  { rr tMd  
  return (T1 & )r1; |HycBTN#E  
} OkciL]  
} ; %unn{92)  
lwQ!sH[M  
template <> @@D/&}#F  
class holder < 2 > D,cD]tB2  
  { LA6XTgcu  
public : X%YZQc9  
template < typename T > ~EBaVl ({  
  struct result_1 jWUrw  
  { nGVr\u9z  
  typedef T & result; #`_W?-%^  
} ; Tv|'6P  
template < typename T1, typename T2 > =8l' [  
  struct result_2 DghyE`  
  { >&.N_,*  
  typedef T2 & result; w~+*Vd~U  
} ; D+!T5)>(  
template < typename T > K}cZK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &>c=/]Lop  
  { 7**zb"#y  
  return (T & )r; Nf4@m|#  
} 791v>h    
template < typename T1, typename T2 > Q,.dIPla  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @wXYza0|d  
  { ":eyf 3M  
  return (T2 & )r2; I;XM4a  
} XO;_F"H=  
} ; `lY-/Ty  
r.?dT |A  
a0ms9%Y;Q[  
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> >。 pss')YP.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UT@Qo}:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t XzuP_0  
<IZr..|O  
return l(i, j) = r(i, j); t 9(,JC0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q,sO<1wAT\  
D!* SA  
  return ( int & )i; CRo @+p10  
  return ( int & )j; gkK(7=r%  
最后执行i = j; :tV"uWZFU  
可见,参数被正确的选择了。 bzG vnaTt  
J)g +I  
/[Nkk)8-  
"I=Lbh-`  
-d?<t}a  
八. 中期总结 ` &=%p|  
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: D Z~036  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (Tq)!h35B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A6KP(@   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "'DPb%o  
s[4qC  
JXuks`:Q  
p!E*A NwX  
AIP0PJI3  
M7qg\1L  
九. 简化 R Q 8"vF#  
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。 k6 OO\=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &LV'"2ng8  
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: Z&@P<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HE*^!2f  
  +-*/&|^等 bv7)[,i  
2. 返回引用。 V~Guw[RA  
  =,各种复合赋值等 Vb\^xdL>  
3. 返回固定类型。 #pWy%U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r6D3u(kMb  
4. 原样返回。 |xb;#ruR6  
  operator, "vYjL&4h  
5. 返回解引用的类型。 ([m4 dr  
  operator*(单目) <OiH%:G/1  
6. 返回地址。 ke6,&s%{j  
  operator&(单目) 5aVZ"h"  
7. 下表访问返回类型。 ?z.  Z_A&  
  operator[] Z{u]qI{l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `m V(:  
  operator<<和operator>> rxx VLW  
Eb,M+c?  
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。 oVl:g:K40  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b 2\J<Nw  
eLH=PDdO  
template < typename Left > U7LCd+Z 5X  
struct value_return G=e'H-  
  { "Ml#,kU<T  
template < typename T > ,H|K3nh  
  struct result_1 pw))9~XU  
  { u$qasII  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VaonG]Ues  
} ; ;Zf7|i`R3  
<'T DOYb  
template < typename T1, typename T2 > 9AWP` ~l`  
  struct result_2 ga'G)d3oS  
  { {#=o4~u%;H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .Z`xNp  
} ; U4"&T,'lTL  
} ; )REegFN@  
/`qQWB5b  
;Gu(Yoa}y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "MPS&OK  
= g%<xCp  
下面我们来剥离functor中的operator() 8&hxU@T~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P e} T  
A{3nz DLI  
return l(t) op r(t) ]:#W$9,WL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h1Y^+A_  
return op l(t) tPk> hzW  
return op l(t1, t2) ^S|}<6~6b  
return l(t) op D=f$-rn  
return l(t1, t2) op Y|#< kS  
return l(t)[r(t)] Zirp_[KZ%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cNKGEm ;z  
TCgW^iu  
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: {iQ4jJ`n  
单目: return f(l(t), r(t)); ,7d#t4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7OPRf9+o  
双目: return f(l(t)); xyV7MW\?w  
return f(l(t1, t2)); xNJ*TA[+  
下面就是f的实现,以operator/为例 nh+h3"-d  
Ix@nRc'  
struct meta_divide ~1Ffu x  
  { ZlMS=<hgFx  
template < typename T1, typename T2 > 6m:$RW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p`"Ic2xPJ  
  { uowdzJ7  
  return t1 / t2; x=W5e ^0?  
} 1Si$Q  
} ; -LFk7a  
aMK\&yZD  
这个工作可以让宏来做: z2A,*|I  
9+Wf*:*EW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ln4Dq[M  
template < typename T1, typename T2 > \ kK&AK2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5o^\jTEl^  
以后可以直接用 M"Y ,kA|+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^= kr`5  
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 '~{kR=+  
(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。。。) 2/))Y\~  
4?_^7(%p  
R<r,&X?m  
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 Fbw.Y6  
M3fTU CR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ] < ;y_  
class unary_op : public Rettype d|sf2   
  { FbCuXS=+`  
    Left l; 02[*b  
public : ziQ&M\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wq25,M'  
ayg^js2,  
template < typename T > I!Fd~g9I4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vc8w[oS  
      { B;<zA' 1  
      return FuncType::execute(l(t)); a 4? c~bs  
    } UD&pL'{s  
]~pM;6Pu0  
    template < typename T1, typename T2 > HSACaTVK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /W{^hVkvC  
      { w,1*dn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XCGK&O GI  
    } 0Fs2* FS  
} ; US<l4  
r+a0.  
@><8YN^)%  
同样还可以申明一个binary_op 7Xh ;dJAF3  
+~xzgaL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,y)V5 c1  
class binary_op : public Rettype T|--ZRYn  
  { i@=(Y~tD`  
    Left l; Xk:_aJ  
Right r; `{ \)Wuw  
public : DU@SXb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~qE:Nz0@  
!#4b#l(e6  
template < typename T > u} [.*e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CSzu $Hnq  
      { -c[fg+L9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2FM}" g<8  
    } WXa<(\S\V  
,C^u8Z|T  
    template < typename T1, typename T2 > Z>.('  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g T0@pxl  
      { b~!Q3o'W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @ n$/2y_.  
    } 2t3)$\ylQp  
} ; AD7&-=p&w  
}(#;{_  
/9ZU_y4&3f  
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 ,/eAns`ZU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cZ ,}1?!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cv< s|  
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。 ^= qL[S6/M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M?qvI  
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。。。 I9sQPa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .bNG:y>  
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) @,q<CF@Y  
下面是修改过的unary_op >%c>R'~h  
' $"RQ=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r rs0|=  
class unary_op !wo  
  { G9~ 4?v6:  
Left l; /!pJ"@  
  \[]4rXZN0  
public : N}'2GBqfU4  
I$ ?.9&.&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =<r1sqf  
XJA];9^  
template < typename T > oUL4l=dj.  
  struct result_1 rotu#?B  
  { CE|rn8MB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lr*\LP6jx3  
} ; [$`%ve  
.|KBQMI  
template < typename T1, typename T2 > /Uni6O)oc  
  struct result_2 OyIIJ!(  
  { dlioaYc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d*LW32B@  
} ; ;IR.6k$;  
,b t j6hg  
template < typename T1, typename T2 > rb]?"lizi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |}o3EX  
  { /PEL[Os  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); : CP,DO  
} ka*#O"}L8  
FlT5R*m  
template < typename T > WIw*//nw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5p~hUP]tT  
  { SnY{|  
  return OpClass::execute(lt(t)); sV]I]DR  
} e_IRF+>  
2~%^ y6lR  
} ; *_K*GCy  
ULzrJbP'7  
o`Q.;1(Y'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug uP^u:'VjbH  
好啦,现在才真正完美了。 KESM5p"f  
现在在picker里面就可以这么添加了: bv}e[yH  
f8)fm2^09  
template < typename Right > BR:Mcc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eaDG7+iS  
  { D=}\]Krmay  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #j)"#1IE2W  
} BCh|^Pk  
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。 ">vi=Tr  
# GzowI'  
OU<v9`<  
dQy K4T  
aAgQ^LY  
十. bind !1/F71l DX  
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。 +9B .}t#  
先来分析一下一段例子 ]l, ,en5V  
KY\=D 2m  
!i\ gCLg2_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +tJ 7ZR%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WF<3 7"A@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 22 feYm|  
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。 \q^:$iY~  
我们来写个简单的。 ;?%_jB$P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4B)%I`  
对于函数对象类的版本: [OR"9W&  
Yh; A)N p  
template < typename Func > R1(3c*0f  
struct functor_trait E@4/<;eKK  
  { .sD=k3d  
typedef typename Func::result_type result_type; ~nApRC)0  
} ; S1U[{R?,  
对于无参数函数的版本: w[AL'1s]  
]88qjKL  
template < typename Ret > 0B: v0 R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KtHkLYOCG  
  { ]`M2Kwp  
typedef Ret result_type; ygQe'S{!S\  
} ; I:("f+ H  
对于单参数函数的版本: z, n[}Q#u  
hw=~ %f;  
template < typename Ret, typename V1 > &d\ y:7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *q+X ?3  
  { "<LWz&e^^  
typedef Ret result_type; Zpz3 ?VM(  
} ; Os KtxtLO  
对于双参数函数的版本: [pInF Qh6  
*D.Ajd.G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "uFwsjz&B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'c# }^@G  
  { U>DCra;  
typedef Ret result_type; L @Q+HN  
} ; 8[D"  
等等。。。 qw{`?1[+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x_r*<?OZ  
hw(\3h()  
template < typename Func > B<0Kl.V  
struct func_return Sb(OG 6  
  { h}kJ,n  
template < typename T > ;%;||?'v  
  struct result_1 F~eY'~&H}  
  { -+0kay%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $m A2 AI  
} ; RGrQ>'RL  
<>728;/C  
template < typename T1, typename T2 > 6&il>  
  struct result_2 @_1cY#!  
  { m.<u !MI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qxk& J  
} ; o4wSt6gBcJ  
} ; jcb&h@T8kv  
|gIE$rt-~W  
fH$#vRcq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mhy='AQJ  
_ j`tR:  
template < typename Func, typename aPicker > SZ}=~yoD(  
class binder_1 k81%$E  
  { 5DVYHN9c|  
Func fn; " m13HS  
aPicker pk; "c|Rpzs[  
public : >H ?k0M`L  
>##Z}auY  
template < typename T > D:/q<<|  
  struct result_1 w)`XM  
  { @\o"zU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I2Imb9k~B  
} ; iaLZ|\`3a  
PjH'5Y  
template < typename T1, typename T2 > Wky9w r:g  
  struct result_2 ^3 9lUKL  
  { : ^("L,AF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M:b#">M  
} ; =4l @A>  
)BvMFwQG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4QTHBT+2`  
]!&$&t8.  
template < typename T >  6su~SPh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b?c/J {me  
  { `j(._`8%a  
  return fn(pk(t)); /R&h#;l  
} O1S7t)ag  
template < typename T1, typename T2 > CH&{x7$he  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ml<tH2Qx3C  
  { .Z  67  
  return fn(pk(t1, t2)); y^ |u'XK  
} ],k~t5+  
} ; ][ IOlR  
9@yF7  
sRA2O/yKCE  
一目了然不是么? U3Z=X TB  
最后实现bind t ^[fu,  
DA.k8M  
W\NC3]  
template < typename Func, typename aPicker > N2"B\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bd~m'cob>  
  { w"wW0uE^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b^Re947{g  
} gXJBb+P   
QA*<$v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e6Y>Bk   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t>/x-{bH\  
r PK.Q)g  
十一. phoenix !*Eu(abD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \yC/OLXq  
0o"aSCq8t  
for_each(v.begin(), v.end(), W(R~K -  
( k$JOHru  
do_ | @$I<  
[ q]I aRho  
  cout << _1 <<   " , " 6Eu(C]nC(  
] PXkpttIE]M  
.while_( -- _1), )Wr_*>xj  
cout << var( " \n " ) uVCH<6Cp  
) o3/o2[s  
); #-<Go'yF  
4&sf{tI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?'z/S5&j  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CV.|~K0O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &h5Y_no GX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fy4zBI@  
Q_|}~4_+  
%DYh<U4N  
template < typename Cond, typename Actor > "(7y% TFt:  
class do_while A*?PH`bY  
  { d \l{tmte  
Cond cd; rB$~,q&.V  
Actor act; ,MNv}w@  
public : e ,/]]E/o  
template < typename T > Z K+F<}  
  struct result_1 jDpA>{O[  
  { 94BH{9b5  
  typedef int result_type; ={sjoMW  
} ; z3K$gEve  
3NLn}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g"1V ]  
jts0ZFHc-  
template < typename T > iX]OF.:   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J<QZ)<T,&  
  { TA-2{=8  
  do :LY.C<8  
    { JM|HnyI  
  act(t); jJ$B^Y"4  
  } !SW0iq[7j  
  while (cd(t)); QQ.?A(U7  
  return   0 ; \+%~7Bi]z  
} ~ p? ArZb  
} ; XNWtX-[ ^@  
gZ$ 8Y7  
~3?-l/$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V%r`v%ktF  
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。 /DHgwpJ  
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。 hbH~Ya=+S  
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。 *v+l,z4n  
下面就是产生这个functor的类: oxlor,lw/  
IDH~nMz  
kk-<+R2  
template < typename Actor > ES&u*X:  
class do_while_actor dDpAS#'s\  
  { (4cdkL  
Actor act; .Rk8qRB  
public : LBCH7@V1yR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >nghFm  
S@HC$  
template < typename Cond > :}zyd;Rc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |NZi2Bu  
} ; v"o"W[  
\mc0fY  
>0{}tRm-P&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FtIcA"^N  
最后,是那个do_ LUMbRrD-  
iAu/ t  
[! $N Tt_  
class do_while_invoker Y7}Tuy dC  
  { 7z4k5d<^_  
public : o{sv<$  
template < typename Actor > xR0T' @q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I/Vw2  
  { t^~vi'bB  
  return do_while_actor < Actor > (act);  @./h$]6  
} H~+A6g]T  
} do_; >o?v[:u*  
4f[%Bb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1l$Ei,9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >9&31wA_  
最后来说说怎么处理break和continue u[b |QR=5  
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。  p@ ^G)x  
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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