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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y?ypRCgO.u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]Pf!wv  
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, ` 3h,Cy^  
Z@6xu;O  
E<r<ObeRv`  
UthM?g^  
  class filler p}(pIoyUF  
  { ZfnJ&H'  
public : {q.|UCg[L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J{e`P;ND  
} ; ]@ N::!m  
-v{LT=,O  
=.2)wA"e'  
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: "V{v*Aei0  
cn2SMa[@S  
(R-(  
mt}3/d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <Xb$YB-c  
|^C35 6M>  
%z"n}|%!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -I.BQ  
21 N!?DR  
\JBPZ~N3  
~%QI#s?|  
二. 战前分析 OTD<3Q q  
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。 #y*p7~|@  
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 5m9;'SF  
_E8doV  
g-DFcwO,V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WuMr";2*E  
  /* --------------------------------------------- */ sjG@4Or  
vector < int *> vp( 10 ); R/Te ;z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k]~|!`  
/* --------------------------------------------- */ ?9Sc KN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oL -udH  
/* --------------------------------------------- */ 7O<K?;I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OEhDRU%k  
  /* --------------------------------------------- */ xew s~74L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i9v|*ZM"  
/* --------------------------------------------- */ _l=X?/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U~O*9  
A O3MlK9t  
36\_Y?zx%  
QS%t:,0lp  
看了之后,我们可以思考一些问题: z@U5  
1._1, _2是什么? j6#Vwcr  
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。 To =JE}jzo  
2._1 = 1是在做什么? #D .hZ=!  
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。 Oj#/R?%,X  
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。 e|eWV{Dsz  
$ Qcr8~+a  
M sQ=1  
三. 动工 {9XQ~t"m^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f J+  
q" @%WK  
SY$%)(c8kL  
,"?xy-6  
template < typename T > )M_|r2dDq3  
class assignment Huf;A1.  
  { :ioD  *k  
T value; AYv7- !Yk  
public : Ypwn@?xeP  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5E0dX3-  
template < typename T2 > x\5v^$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %s ">:  
} ; @o>3 Bv.  
#PQhgli  
ky I~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z9JZV`dNgz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _[,7DA.qc  
X1o=rT  
1ZO/R%[  
>j)y7DSE  
  class holder `gz/?q  
  { ZG8Xr "  
public : 4%5 +  
template < typename T > k;Ask#rs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M?QX'fia  
  { O6 n]l  
  return assignment < T > (t); Xd5uF/w  
} M`H@ % M  
} ; hE;BT>_dn  
G-5ezVli  
3 uJ?;  
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: 6"/4@?  
]}L tf,9  
  static holder _1; Ao$|`Lgj=z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S@cKo&^  
(lt{$0   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?wREX[Tqs  
而不用手动写一个函数对象。 Wd?=RO`a  
s^HI%mdf  
s=hao4v7z  
qqSFy>`P  
四. 问题分析 Aaz2._:/-m  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KN".0WU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Bb.U4#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h@fF`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AtNF&=Op  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <ToRPx&E  
`&i\q=u+  
五. 问题1:一致性 b{}ao  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uA~?z :~=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B:#9   
Zw_'u=r >  
struct holder LL+PAvMg  
  { UeU`U  
  // f47dB_{5f.  
  template < typename T > Ch73=V  
T &   operator ()( const T & r) const g9gi7.'0  
  { remRm Y?  
  return (T & )r; ^wz 2e  
} 2k!4oVUN  
} ; *+_+Z DU  
C sCH :>  
这样的话assignment也必须相应改动: mb*|$ysPx  
L u1pxL  
template < typename Left, typename Right > F~?|d 0  
class assignment 5=/j  
  { Fil6;R  
Left l; 6mV^a kapv  
Right r; U&0 RQ:B  
public : *vOk21z77d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T l8`3`e  
template < typename T2 > ei(S&u<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iJS7g  
} ; RKy!=#;17  
y#i` i  
同时,holder的operator=也需要改动: 75;g|+  
Nf%/)Tk  
template < typename T > Xo3@-D_c!c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {_UOS8j7  
  { e*M-y C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A+hA'0isF@  
} aUq 2$lw1  
1u~a*lO}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5em*9Ko  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j7~Rw"(XQc  
}z5u^_-m  
return l(rhs) = r; ~W-5-Nl{s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8=OpX,t(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rUZ09>nDy  
+h8`8k'}-2  
template < typename Tp > UmG|_7  
class constant_t BbhC 0q"J  
  { %H4>k#b@$  
  const Tp t; R p0^Gwa  
public : Hz j%G>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cVl i^*se  
template < typename T > GOD{?#c$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v {) 8QF]  
  { {xf00/  
  return t; Q^):tO]!Ma  
} *gOUpbtXa  
} ; WWT1_&0  
(Ta(Y=!uq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Wpc8T="q  
下面就可以修改holder的operator=了 %:Z_~7ZR  
X'j9l4Ph7  
template < typename T > i5SDy(?r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ijgm-1ECk3  
  { } ^2'@y!(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d ;i@9+  
} & l0LW,Bx  
M2I*_pI  
同时也要修改assignment的operator() 3 Scc"9]  
TQth"Cv2:  
template < typename T2 > cp6I]#X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \- 8aTF  
现在代码看起来就很一致了。 n?"("Fiw  
*t_Q5&3L+U  
六. 问题2:链式操作 pA6A*~QE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tac\Ki?  
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。 6G{ Q@  
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。 $e:bDZ(hjj  
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。 #I\" 'n5M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FM7`q7d  
/!fJ`pu!  
template < typename T > Ey% KbvNv  
struct result_1 ]K QQdr   
  { Zgo%Jo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u:H:N]  
} ; e xkPu-[W  
CZf38$6X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6FY.kN\  
lIPz "  
template < typename T > EI496bsRHm  
struct   ref LCW}1H:Q  
  { ;,s9jw  
typedef T & reference;  HlEHk'  
} ; dSe d 6  
template < typename T > l#Vg=zrT  
struct   ref < T &> z0Z1J8Qq6.  
  { TX;)}\  
typedef T & reference; i8S=uJ]n  
} ; ,&L}^Up  
y9.?5#aL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ja6V*CWb  
;SX~u*`R  
template < typename T > fk!9` p'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sG\K$GP!  
  { sKk+^.K}|  
  return l(t) = r(t); *K BaKS  
} =}YX I  
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。 !j}L-1*{ l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j4u ["O3  
| ^G38  
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 e;2A{VsD8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eD7qc1*G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mtdy@=?1Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rA E5.Q!u  
最后的布局是: |a %Wd  
                Add VfozqUf  
              /   \ '8[; m_S  
            Divide   5 ("{"8   
            /   \ wB&5q!{!  
          _1     3 X4{<{D`0t8  
似乎一切都解决了?不。 S&QXf<v  
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。 BWNI|pq)v  
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。 SM8_C!h:  
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: JKy~'>Q  
pw`'q(ad  
template < typename Right > 2[qoqd(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ks<+@.DLTu  
Right & rt) const k SgE_W)  
  { LR';cR;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #jd.i  
} |(AFU3 ~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O<E8,MCA[a  
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。 VJ?>o  
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。 +bT[lJ2O>G  
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。 X?XB!D7[  
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。 Cc;8+Z=a?G  
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? XyiaRW  
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: $HtGB]  
9Q!Z9n"8~)  
template < class Action > AyPtbrO  
class picker : public Action @DF7j|]tV  
  { ZCV i ZWo  
public : kW1w;}n$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {&UA6 0~6  
  // all the operator overloaded 57=d;Yg e  
} ; `- (<Q;iO  
WIuYSt)h  
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。  g[bu9i  
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: :Z x|=  
`oH4"9&]k3  
template < typename Right > SN]g4}K-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r)OiiD"  
  { -/V(Z+dj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E AZX  
} e<*qaUI  
F-oe49p5e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?5/7 @V  
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。 iJZNSRQJ}r  
Cs y,3XG  
template < typename T >   struct picker_maker IN.g  
  { Q J-|zS.W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?c+$9  
} ; *8po0s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f*xr0l  
  { :0QDV~bs  
typedef picker < T > result; ^;rjs|`K#  
} ; CWocb=E  
0{vH.b @  
下面总的结构就有了: YB<nz<;JR  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 EwkSUA>Tm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^+v1[U@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^m&I^ \  
至此链式操作完美实现。 :8hI3]9  
Rb.vyQ  
}z$_!)/i  
七. 问题3 dR;N3KwY  
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。 4d cm)Xr  
E}v8Q~A(  
template < typename T1, typename T2 > } Z FoCMM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X^K^az&L  
  { /t`\b [  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'Grii,  
} ge:a{L  
elQjPvb  
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: Z\xnPhV  
*OznZIn  
template < typename T1, typename T2 > `lWGwFgg(  
struct result_2 I`H&b& .`  
  { 8V 4e\q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ) $b F*  
} ; BV:Ca34&  
y<6c*e1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W/hzo*o'g  
这个差事就留给了holder自己。 F8"J<VJ7  
    )E*f30  
Q;w [o  
template < int Order > }7(+#ISK6  
class holder; PfRA\  
template <> U|V,&RlbR  
class holder < 1 > l`ZL^uT  
  { .P aDR |!  
public : Nr~!5XO  
template < typename T > Wc2&3p9 c  
  struct result_1 BDvkY  
  { ,]7ouH$H}  
  typedef T & result; HI 1T  
} ; t(6]j#5   
template < typename T1, typename T2 > }DS%?6}Sy  
  struct result_2 6j XDLI  
  { *$BUow/>  
  typedef T1 & result; [n)ak)_/  
} ; cx$h"  
template < typename T > kSzap+nB?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GEF's#YWK  
  { j?m(l,YD|*  
  return (T & )r; /MY's&D(  
} vj%"x/TP  
template < typename T1, typename T2 > {$hWz(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nPdkvs   
  { <O0tg[ub  
  return (T1 & )r1; w01[oU$x=  
} z+7V}aPM  
} ; bE.<vF&  
4@3\Ihv  
template <> c-(RjQ~M5  
class holder < 2 > N,-C+r5}<4  
  { &gY578tU  
public : iYgVSVNg  
template < typename T > 5>.ATfAsV  
  struct result_1 d{JI] !  
  { <<u]WsW{C  
  typedef T & result; (m:Q'4Ep  
} ; ) hs&?: )  
template < typename T1, typename T2 > \tYImh  
  struct result_2 JCn HEH  
  { O}zHkcL  
  typedef T2 & result; o #\L4P(J  
} ; 4 H0rS'5d  
template < typename T > +_J@8k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F_'{:v1GW  
  { UX63BA  
  return (T & )r; fc@<'-VA  
} XjN =UhC  
template < typename T1, typename T2 > klnNBo!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  94PI  
  { dxAGO(  
  return (T2 & )r2; ,$:u^;V(  
} .O1w-,=  
} ; nMzt_IlI  
Hq 5#.rZ#  
\ YF@r7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4;J.$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >~Zj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X}(X\rp  
[-VH%OM  
return l(i, j) = r(i, j); ~ Ze!F"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I F6$@Q  
8|)!E`TKSV  
  return ( int & )i; g $Y]{VM.J  
  return ( int & )j; d.~ns4bt9  
最后执行i = j; G{fPQ=  
可见,参数被正确的选择了。 ]vz6DJs  
8%m\J:e R  
g4=1['wW  
gU+yqT7=  
onSt%5{P%X  
八. 中期总结 ?wG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i /[{xRXiR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z3i`O La  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Yv]vl6<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VVch%  
BedL `[ ,  
51|s2+GG  
"rLm)$I  
siCi+Y  
F]6G<6T[  
九. 简化 I2CI9,0  
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。 jy.L/s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "r@#3T$  
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: 5}hQIO&^%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A+M4=  
  +-*/&|^等 /} PdO  
2. 返回引用。 m}?jU  
  =,各种复合赋值等 #Y7iJPO  
3. 返回固定类型。 ];Noe9o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) faRQj:R8  
4. 原样返回。 ?GNR ab  
  operator, 9)vU/fJ|  
5. 返回解引用的类型。 jc_k\  
  operator*(单目) /r'Fq =z  
6. 返回地址。 >$rH,Er  
  operator&(单目) }w35fG^  
7. 下表访问返回类型。 P?>:YY53  
  operator[] yOlVS@7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]@z!r2[  
  operator<<和operator>> &77J,\C$:  
w,j!%N  
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。 N7"cMAs\G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }rmr0Bh  
Dz~^AuD6  
template < typename Left > k8st XW-w  
struct value_return l H_pG~  
  { K\Q4u4DjbJ  
template < typename T > %1k"K~eu  
  struct result_1 -FZNk}  
  { 1VFCK&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #]c_ 2V  
} ; F-:AT$Ok  
=3'B$PY  
template < typename T1, typename T2 > 1N$OXLu  
  struct result_2 { /!ryOA65  
  { K{I"2c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a] c03$fK  
} ; <ndY6n3  
} ; uaP5(hUI  
jNX6Ct?  
W7|nc,i0\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _X?_|!;J  
[^a7l$fmi  
下面我们来剥离functor中的operator() #B?lU"f8q^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k8n9zJ8  
ECL{`m(#n  
return l(t) op r(t) )UU`uzU;u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B=W#eu <1  
return op l(t) 8hww({S2  
return op l(t1, t2) 30I-E ._F  
return l(t) op u8?$W%eW  
return l(t1, t2) op g; -3  
return l(t)[r(t)] 9 AD*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Da[#X`Kp$  
m\&99-j:@b  
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: KI\bV0$p<  
单目: return f(l(t), r(t)); |a7Kn/[`,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L:&'z:,<  
双目: return f(l(t)); e`LvHU_0  
return f(l(t1, t2)); Xl<*Fn?  
下面就是f的实现,以operator/为例 @Zhd/=2[  
GKWsJO5 n  
struct meta_divide +}udIi3:l  
  { T"H"m4{'  
template < typename T1, typename T2 > GE] QRKf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N\]-/$z  
  { 9Ut eD@*  
  return t1 / t2; e:MbMj6`  
} N?rE:0SJ  
} ; L^C B#5uG  
5>S1lyam  
这个工作可以让宏来做: mmjWLrhlu  
?vWF[ DRd'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {l/`m.Z  
template < typename T1, typename T2 > \ 1jzu-s ,F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2H8\P+  
以后可以直接用 er BerbEEH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) { **W7\h  
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 *@@dO_%6  
(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。。。) "-:g.x*d  
j)ln"u0R^B  
h~%8p ]  
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 vY4}vHH2  
WyB^b-QmDh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 73u97oe>1  
class unary_op : public Rettype mcQ A'  
  { }3WP:Et  
    Left l; ^(T~Qp  
public : [q0^Bn}h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,bM):  
S~m8j |3K  
template < typename T > nRX'J5Q m<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (u@X5O(a  
      { NyC&j`d  
      return FuncType::execute(l(t)); TntTR"6aD  
    } ZjY?T)WE9  
z&#^9rM"  
    template < typename T1, typename T2 > XLYGhM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Z gV8X:  
      { `l70i2xcj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V#Y"0l+~  
    } V4Qy^nn1  
} ; "85)2*+  
e1V1Ae  
u^'X>n)oL#  
同样还可以申明一个binary_op +o,f:Ih  
%)d7iT~M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `25<;@  
class binary_op : public Rettype )3|a_   
  { LtUw  
    Left l;  |#xBC+  
Right r; 3H>\hZ  
public : G<rAM+B*g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dqgr98  
Zf??/+[  
template < typename T > fpO2bD%$8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l  LBzY`j  
      { G|t0no\f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H<nA*Zf2@R  
    } XN\rq=  
#Rs5W  
    template < typename T1, typename T2 > `d/* sX?k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \?Xoa"^  
      { @0tX ,Z9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i3L2N~:V  
    } +4qR5(W  
} ; >lJTS t5{  
eqOT@~H  
^e\$g2).  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9R-2\D]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "8a ?K Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~`$P-^u88X  
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。 ?} E M,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %SCt_9u  
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。。。 /#t::b+>x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1@TL>jq  
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) 8NNs_~+x}  
下面是修改过的unary_op ;Vf{3  
5vS[{;<&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tU!Yg"4Q  
class unary_op fb[lL7  
  { MlS5/9m@^  
Left l; @1bl<27  
  G%!i="/9  
public : {}RU'<D  
{z;K0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nHZhP4W  
E*,nKJu'r  
template < typename T > 6u`$a&dR'l  
  struct result_1 A |U0e`Iw  
  { *.1#+h/]3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8`1]#Vw  
} ; `]l|YQz\  
(KPD`l8.  
template < typename T1, typename T2 > oe<@mz/  
  struct result_2 X(#8EY}X  
  { yVKl%GO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GlC(uhCpV  
} ; *L Y6hph"  
7j#Ix$Ur  
template < typename T1, typename T2 > bkpN`+c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <{YzmN\Z  
  { 23'{{@30  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FKhgUnw  
} @FF{lK?[  
ofI,[z3  
template < typename T > /+ais 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JFNjc:4{0  
  { !HhF*Rlr  
  return OpClass::execute(lt(t)); s%~Nx3,  
} 5'`DrTOA  
Nm-E4N#'i  
} ; 0;OZ|;Z  
~Dw% d;  
!\Cu J5U  
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 0pH$Mk Q  
好啦,现在才真正完美了。 @~5Fcfmm  
现在在picker里面就可以这么添加了: _^ n>kLd$  
zYWVz3l  
template < typename Right > -QBM^L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;K4uu<e \  
  { 6o(.zk`d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d@b2XCh<K  
} k;SKQN  
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。 %503 <j  
B T {cTj0W  
_~P &8  
hKnV=Ha(  
!tx.2m*5  
十. bind gv(MX ;B#  
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。 FlrYXau  
先来分析一下一段例子 #e@[{s7  
5'w&M{{9  
OCCC' k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^'+#BPo9@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %@ q2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vkG%w;  
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。 yWT1CID  
我们来写个简单的。 T@zp'6\H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )!G 10  
对于函数对象类的版本: z?UEn#E2  
nhZ/^`Y<  
template < typename Func > PTXS8e4  
struct functor_trait /_8nZVu  
  { G<`(d@g  
typedef typename Func::result_type result_type; rH\oFCzC  
} ; R'atg 9  
对于无参数函数的版本: fI=p^k:  
Q+_z*  
template < typename Ret > mGmZ}H'{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?hURNlR_Q  
  { *7L1SjZw  
typedef Ret result_type; ~~t >;  
} ; ]xJ. OUJy  
对于单参数函数的版本: /,$V/q+  
%*gg6Q  
template < typename Ret, typename V1 > |'x"+x   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {Dy,u%W?  
  { BmYX8j]  
typedef Ret result_type; }%42Ty  
} ; pDhUD}1G  
对于双参数函数的版本: ;DKJ#tS}"  
6Tm7|2R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )?LZg<<   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >dwWqcP  
  { Lso%1M  
typedef Ret result_type; A4KkX  
} ; OekE]`~w  
等等。。。 'bg'^PN>z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =k1sF3.V'c  
']1a  
template < typename Func > nCA~=[&H  
struct func_return REsw=P!b  
  { G"6XJYoI  
template < typename T > Vk[M .=J  
  struct result_1 Y%r>=Jvu6  
  { qIh9? |`U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `ah"Q;d$  
} ; N6%L4v8-}X  
cBZJ  
template < typename T1, typename T2 > 5HY0 *\  
  struct result_2 g-m,n=qu  
  { 0]nveC$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ? 5OK4cR  
} ; yGX5\PSo  
} ; VT#`l0I }  
|S:erYE,G  
>S{8sN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NJQy*~P  
2 zX9c<S=5  
template < typename Func, typename aPicker > =&FaMR2  
class binder_1 5EECr \*  
  { P{StF`>Y  
Func fn; w:R#F( 'B  
aPicker pk; N!-P2)@  
public : :6o|6MC!  
7$IR^  
template < typename T > cXYE !(  
  struct result_1 6C ?,V3Z  
  { <R%TCVwC@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7(| f@Y~*  
} ; 3Jj&wHp]  
.>1Y-NM  
template < typename T1, typename T2 > rA8{Q.L  
  struct result_2 sx'eu;S  
  { (/{bJt~b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rcH{"\F_/  
} ; 3`NSSS  
Tv~Ho&LS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nm %7e!{m  
Re*~C:  
template < typename T > Kt/:caD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /`y^z"!  
  { t7,$u-  
  return fn(pk(t)); LIyb+rH#yg  
} wk1/&  
template < typename T1, typename T2 > WB `h)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =gZA9@]W2  
  { M<Dvhy[  
  return fn(pk(t1, t2)); N]\)Ok  
} r!|h3*YA  
} ; 6k {gI.SG  
Pw6%,?lQ  
38:5g_  
一目了然不是么? > -(Zx  
最后实现bind e ]{=#  
W?[ C au-  
l?Ls=J*  
template < typename Func, typename aPicker > E, oR.B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,VzbKx,  
  { Zv8_<>e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  ?H_>?,^  
} \pP1k.~UnC  
4Bt)t#0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E #!.;AQ  
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。 &(|Ot`el]v  
x]4>f[>*>  
十一. phoenix O]61guxro  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '#Do( U'  
OgHqF,0MN  
for_each(v.begin(), v.end(), ]M~ 7L[  
( u0qTP]  
do_ FiXqypT_(  
[ F4ylD5Y!  
  cout << _1 <<   " , " x<.(fRv   
] ~Qf\DTM&  
.while_( -- _1), h*3{IHAQ  
cout << var( " \n " ) G+I->n-s4  
) !:}m-iqQ1  
); _c(h{dn  
%:OX^ ^i;  
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: 5s>>] .%  
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 B^{~,'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HC6v#-( `{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (aq-aum-I  
Rv.IHSQUo  
vV"I}L  
template < typename Cond, typename Actor > QcjsQTAbk  
class do_while NH*"AE;  
  { 7Rc>LI* '  
Cond cd; 6:Y2z!MLO  
Actor act; vjA!+_I6  
public : @twi<U_  
template < typename T > r >sXvzv  
  struct result_1 /fU -0a8  
  { #CW{y?=  
  typedef int result_type; #<#-Bv  
} ; w?Cho</Xu  
V0%a/Hi v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m9\~dD  
@CoUFdbz  
template < typename T > vZ^U]h V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 ;2>kgf~  
  { j8^zE,Z  
  do m8+ EMBl  
    { }?HWUAL\  
  act(t); ['3E'q,4&  
  } (CAkzgTfc  
  while (cd(t)); ^/xb-tuV  
  return   0 ; @xk;]H80  
} t[AA=  
} ; .z*}%,G  
43~v1pf{!  
H.o3d/8:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ag&K@%|*  
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。 Zcg-i:@  
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。 ,C:^K`k&  
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。 *r7%'K{ C  
下面就是产生这个functor的类: 6]4=8! J  
EiyHZ  
<q&i"[^M  
template < typename Actor > %_~1(Glz  
class do_while_actor {!!8 *ix  
  { ^),;`YXZ  
Actor act; _ x$\E  
public : }FX:sa?5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .B'ws/%5\  
m/< @Qw  
template < typename Cond >  lsgZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K@{R?j/+  
} ; xqauSW  
(UTA3Db  
[<>%I#7ulG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  @l&{ j  
最后,是那个do_ +6n\5+5  
D r"PS >.  
=Wz)(N  
class do_while_invoker k7(lwEgNG  
  { k,ezB+  
public : Qv)DSl  
template < typename Actor > + +Eu.W;&#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ME.!l6lm\  
  { J0o,ZH9  
  return do_while_actor < Actor > (act); <~u-zaN<W  
} 3{TE6&HIa  
} do_; zy|h1 .gd  
Fc|N6I'o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >LB*5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N(O* "1b  
最后来说说怎么处理break和continue jLw|F-v-l<  
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。 -U;=]o1  
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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