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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e d<n9R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &}A[x1x06)  
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, x@*SEa  
-]QD|w3dp  
HaP}Y :p  
}2e? ?3  
  class filler ho$ +L  
  { hRCed4qA  
public : /Z$&pqs!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >/8yGBD  
} ; *NG+L)g  
!_"fP:T>  
Y*UA, <-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q}]XYys  
UXh9:T'%  
`DC2gJKk%  
)Q .>rX,F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5=Di<!a;  
Xwhui4'w  
( vca&wI!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9T1ZL5  
Nd;K u6  
hC\6- 0u  
ia MUsa{  
二. 战前分析 <"_d]?,  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /K(o]J0F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 THS.GvT9[  
|cR;{Z8?_  
`b^Ru+(dM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CY"/uSB  
  /* --------------------------------------------- */ 0:T|S>FsAm  
vector < int *> vp( 10 ); }nL7T'$>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lR(+tj)9uO  
/* --------------------------------------------- */ svq<)hAf<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TTKs3iTXz  
/* --------------------------------------------- */ PF53mUs4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Dp':oJC  
  /* --------------------------------------------- */ 7:2WgL o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F~P%AjAx'  
/* --------------------------------------------- */ w$Rro)?}7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sNLs\4v  
aXoVy&x=  
jJ5W>Q1mK$  
MerFZd 1  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4B^ZnFJ%m  
1._1, _2是什么? } x2DT8u  
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。 fc |GArL#}  
2._1 = 1是在做什么? aL&n[   
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。 FGoy8+nB1M  
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。 _iir<}  
zlEX+=3  
j!7{|EQFcl  
三. 动工 BDjn !3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0DJ+I  
 {PVWD7  
4/wa+Y+=vt  
,d{"m)r<  
template < typename T > IkGfnXJ  
class assignment `a2n:F  
  { J{k79v  
T value; 5.MGaU^Z$  
public : ;ShJi  
assignment( const T & v) : value(v) {} |v$JCU3!A  
template < typename T2 > H kQ) n3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /so8WRu.  
} ; (G[ *|6m  
TZY3tUx0|G  
<OIIoB?t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %'X[^W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D"a~ #^  
|v({-*7  
:>Ay^{vf=  
L2[f]J%  
  class holder SN1}xR$  
  { n\^Tq<] a  
public : N19({0+i2  
template < typename T > .p e(lP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R wZ]),o  
  { .%L?J E  
  return assignment < T > (t); Jz2N  
} pP*a  
} ; uA#P'?  
z{o' G3  
'LO^<  
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: :gep:4&u  
2fWTY0  
  static holder _1; -(~!Jo_*'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "-vW,7y  
z}*9uZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -De9_0#R  
而不用手动写一个函数对象。 -i%e!DgH  
F;7dt@5;  
:{q < {^c  
u[DfzH  
四. 问题分析 YJJB.hR+  
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。 IX>d`O61*g  
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。 \uaJ @{Vug  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <gQIq{B?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ir qZi1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ):b$xNn  
GJoS #s  
五. 问题1:一致性 x7eQ2h6O  
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?| c'S,hCe*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q|D @Yd\  
IVA mV!.z  
struct holder =AEBeiz  
  { pQtJc*[!  
  // wfq7ob4^  
  template < typename T > /#m=*&!CB  
T &   operator ()( const T & r) const H\0~#(z?.  
  { f7X6fr<  
  return (T & )r; E: $P=%b  
} ,#L=v]  
} ; 6er-{.L=  
[YUv7|\  
这样的话assignment也必须相应改动: J /f  
0a-0Y&lQm  
template < typename Left, typename Right >  y"H*%]  
class assignment /Z@tv .f  
  { t3&LO~Ye  
Left l; *fn*h[pV&  
Right r; 1ke g9]  
public : &3TEfvz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X ><?F|#7T  
template < typename T2 > !U'QqnT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i03w 1pSH,  
} ; 'gTbA?+@5  
RF%KA[Dj  
同时,holder的operator=也需要改动:  D0% Ug>  
(K)]qNH  
template < typename T > Te<}*qvD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #]ypHVE  
  { :n.f_v}6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j]aoR  
} :uK? 4  
to=y#$_  
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。 a *ushB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {O7X`'[  
q&W[j5E  
return l(rhs) = r; "3)4vuX@;c  
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。 k=4N.*#`y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X bD4:i%  
^`)) C;  
template < typename Tp > PGLplXb#[S  
class constant_t ~s]iy9i  
  { RHO(?8"_  
  const Tp t; TiO"xMX  
public : jN6uT &{T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~==>pj  
template < typename T > @EnuJe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p4-o/8rO  
  { ]jmL]Ny^  
  return t; 5`gQ~   
} -wSg2'b4E  
} ; 1>E<8&2[L  
ZRg;/sX]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RkBb$q9F]  
下面就可以修改holder的operator=了 V9dF1Hj  
'F$l{iR  
template < typename T > PEuIWXr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7,lq}a8z  
  { ^ml'?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #7 q7PYG4  
} 2gq9k}38  
@]-jl}:]  
同时也要修改assignment的operator() @++.FEf  
1M 781  
template < typename T2 > ZGYr$C~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sSi6wO$  
现在代码看起来就很一致了。 Ft;^g3N  
G %Q^o5m  
六. 问题2:链式操作 ~nG(5:A5g/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +E.GLn2 /  
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。 t_qNq{  
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。 ]A<~XIu  
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。 fH >NJK;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }Hxd*S  
WzF !6n!h  
template < typename T > h9Y%{v  
struct result_1 C@L$~iG  
  { HLZ;8/|48m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U~j ^I^  
} ; ZsOIH<}S  
@)4]b+8Z  
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: .b6VQCS~9  
$}jssnoU  
template < typename T > YtfVD7m  
struct   ref <F=xtyl7  
  { >w^YO25q  
typedef T & reference; k+8q{5>A<  
} ; @vrV*!  
template < typename T > s! }ne"&0  
struct   ref < T &> KNLfp1!  
  { 7TDy.]  
typedef T & reference; 86mp=6@  
} ; Yo("U8:XX  
Vy938qX   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OC<5E121>Y  
.P MZX%*v  
template < typename T > -QmO1U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q&eQQ6b^Ih  
  { M#=] k  
  return l(t) = r(t); A3S<.. g2  
} ~;&m*2 |V  
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。 @Q/-s9b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 82QGS$0V  
fIwV\,s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 jr!?v<NoX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Lg*B>=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -cSP _1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (;57Vw  
最后的布局是: *]VFvh  
                Add bdibaN-h  
              /   \ p n.T~"%  
            Divide   5 D?8rO"  
            /   \ :C65-[PSdO  
          _1     3 A0q|J/T  
似乎一切都解决了?不。 3T}izG]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ],J EBt  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  XoCC/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /i-J&*6_  
,;Hu=;  
template < typename Right > t7?Zxq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .NvQm]N0.  
Right & rt) const g47-db"5  
  { de;GrPLAi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 846$x$G4  
} +{W>i;U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3rcKzS7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 z3K6%rb-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .D: Z{|.1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z<SLc,]^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 JA'h4AXk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? j/nWb`#y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )p~BQ~eip;  
l:<?{)N`  
template < class Action > [-;_ZFS{  
class picker : public Action JNa"8  
  { Tp-l^?O-p  
public : K_El&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :xh?e N&  
  // all the operator overloaded d_)o  
} ; &xY^OCt  
elG<k%/2  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Y))u&*RuT0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: we;G]`@?  
wm$}Pch  
template < typename Right > 1I<rXY(a`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K,bo VFs  
  { |&[L?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5c^Z/ Jl$c  
} '&gF>  
E gal4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #z2rzM@/:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 IuOgxm~Y  
bLQ ^fH4ww  
template < typename T >   struct picker_maker u#V5?i  
  { `> ?ra-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C0 /g1;p(  
} ; Z6_N$Z.A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G-He" 4& $  
  { DiEluA&w9  
typedef picker < T > result; '6xQT-sUih  
} ; I{lT>go  
,>:;#2+og  
下面总的结构就有了: ]Qfn(u=o  
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。 3'c0#h@VD  
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。 N\#MwLm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H*Kj3NgY  
至此链式操作完美实现。 e=Z, Jg  
Sz^5b!  
Fx $Q;H!.  
七. 问题3 f"9q^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 YE=q:Bv  
+AHUp)  
template < typename T1, typename T2 > W0k0$\iX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $T`<Qq-r  
  { )Lwc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5fm?Lxr&?  
} kIGbG;"_  
niqN{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `xywho%/Y  
gOr%!QaF  
template < typename T1, typename T2 > 72X0Tq 4  
struct result_2 0qo)."V{  
  { <YOLxR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AjT%]9 V?  
} ; Xy@7y[s]  
Pj4/xX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *+\S yO  
这个差事就留给了holder自己。 SnFk>`  
    o4%y>d)  
g"?Y+j  
template < int Order > >layJt  
class holder; +> WM[o^I  
template <> AwTJJ0>  
class holder < 1 > "v`   
  { Z7_ zMM  
public : ~5 *5  
template < typename T > 3q'&j, ,^  
  struct result_1 2A\,-*pc  
  { W ]Nv33i [  
  typedef T & result; Ci<ATho  
} ; 1XnZy5fEo  
template < typename T1, typename T2 > e89Xb;;w  
  struct result_2 ]]&M@FM2z  
  { u6_@.a}  
  typedef T1 & result; ~-dV^SO  
} ; RgGyoZ  
template < typename T > _x? uU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ObE,$_ k  
  { x,otFp  
  return (T & )r; ~,BIf+ \XF  
} :sP!p`dl  
template < typename T1, typename T2 > /-qxS <?o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :LQ5 u[g$\  
  { h~(D@/tB  
  return (T1 & )r1; !O#dV1wAa  
} )DeA} e ?F  
} ; H.W E6  
#Ap;_XcKw  
template <> 5i-Rglo  
class holder < 2 > OI?K/rn  
  { ph_4q@  
public : 7yz4'L  
template < typename T > Vm df8[5  
  struct result_1 n':!,a[  
  { .p=sBLp8  
  typedef T & result; VB?O hk]<  
} ; jU3Z*Z)zN  
template < typename T1, typename T2 > ~{D[ >j][  
  struct result_2 8?i7U<CB  
  { (&P9+Tl  
  typedef T2 & result; 0q*r  
} ; 1 I*7SkgKv  
template < typename T > z9p05NFH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `KCh*i  
  { Da v PYg  
  return (T & )r; d5>H3D{49  
} (C\hVy2X?N  
template < typename T1, typename T2 > jC3Vbm&ZZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P{5-Mx!{&  
  { 6}(J6T46M[  
  return (T2 & )r2; \2(SB  
} W0C@9&pn6  
} ; 4WN3=B  
dTL5-@  
zOSs[[  
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> >。 rC7``#5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3"kd jOB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9Li%KOY  
` iJhG^w9M  
return l(i, j) = r(i, j); fsEzpUY:{W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h@@nR(<i  
eXkujjSw"  
  return ( int & )i; (__yh^h:m  
  return ( int & )j; JIFU;*PR1  
最后执行i = j; #CnHf  
可见,参数被正确的选择了。 nD0}wiL{  
I0'[!kBF|  
T /mI[*1xI  
\(PohwWWo  
L3p`  
八. 中期总结 78Aa|AJU  
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: UDc$"a}ds{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {\z({Wlb]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &%2*Wu;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "&/]@)TPz  
Qf| U0  
8 :o<ry  
b:(-  
+hRmO  
c=[O `/f  
九. 简化 1N\D5g3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c=;:R0_'t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N,J9Wu ZJ\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: * FeQ*`r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -@F fU2  
  +-*/&|^等 (Si=m;g  
2. 返回引用。 p:OPw D+  
  =,各种复合赋值等 2qHf'  
3. 返回固定类型。 >F@qpjoQE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ooj~&fu  
4. 原样返回。 ?+t1ME|  
  operator, 8LI-gp\ 2  
5. 返回解引用的类型。 {Rear 2  
  operator*(单目) JI/_ce  
6. 返回地址。 X>I)~z}9#  
  operator&(单目) 0vGyI>  
7. 下表访问返回类型。 ;oxAe<VIj  
  operator[] ^Q{Bq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bpkwn<7-  
  operator<<和operator>> lg}HGG  
+xXH2b$wWC  
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。 e8EfQ1 Ar  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gUAxyV  
v`c$!L5  
template < typename Left > 8*SP~q  
struct value_return 3^ StIw{X  
  { Gs*G<P"  
template < typename T > BYM3jXWi0v  
  struct result_1 R|P_GN6 >  
  { 4<X!<]3]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |3{&@7  
} ; \@~UDP]7  
5 #]4YI;  
template < typename T1, typename T2 > K?4FT$9G  
  struct result_2 QJW`}`R  
  { M|[ZpM+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W><dYy=z5  
} ; G2#d $  
} ; Y=*P 8pg  
QR> Y%4 ;h  
>qo~d?+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s-W[ .r|  
Y e+Ay  
下面我们来剥离functor中的operator() rxO2js  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AY SSa 1}  
[Qdq}FYr  
return l(t) op r(t) C*I(|.i@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #Y93y\  
return op l(t) w# * 1/N  
return op l(t1, t2) %@R~DBS  
return l(t) op e#/kNHl  
return l(t1, t2) op *8ExRQZ$  
return l(t)[r(t)] `*\{.;,]#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3"UsZyN:  
ue8qIZH  
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: ibdO*E  
单目: return f(l(t), r(t)); '+*-s7o{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &*&?0ov^"  
双目: return f(l(t)); Q0{z).&\(e  
return f(l(t1, t2)); zQH]s?v  
下面就是f的实现,以operator/为例 _ jAo:K_Z  
=C f(B<u  
struct meta_divide E4D (,s  
  { ~SjZk|  
template < typename T1, typename T2 > [ut#:1h^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ra3ukYG[  
  { ~~8rI[/  
  return t1 / t2; `!G7k  
} ^ie^VY($  
} ; M8@_Uj  
*OdX u&5  
这个工作可以让宏来做: cgj.e  
s(&;q4|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #vf_D?^  
template < typename T1, typename T2 > \ l #@&~f[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z}.D" P+  
以后可以直接用 cX At :m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *C,N'M<u  
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 /.=r>a }l  
(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 [!Mx&^  
&!y]:CC{  
kDB iBNdB  
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 m]IysyFFK  
!Zbesp KZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >sj bK%  
class unary_op : public Rettype 2 Y|D'^  
  { ,vG<*|pn  
    Left l; _1jw=5^P\i  
public : nDlO5 pe"d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >]}yXg=QK+  
.}9FEn 8  
template < typename T > nd+?O7~}(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }`9`JmNM  
      { C$#W{2x%6  
      return FuncType::execute(l(t)); djT. 1(  
    } LW39YMw<  
j[P8  
    template < typename T1, typename T2 > aQcN&UA@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kd;'}x=5yP  
      { !%mi&ak(Rn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9.0WKcwg  
    } =p&sl;PsLw  
} ; 4R+P  
@+^c"=d1S  
xaL#MIR"u"  
同样还可以申明一个binary_op x.EgTvA&d  
]@SU4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]0D9N"  
class binary_op : public Rettype u fw cF*  
  { DMkhbo&+  
    Left l; {TL +7kiX/  
Right r; Z~3u:[x";  
public : 6~W u`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} viuiqs5[Bi  
C(]'&~}(  
template < typename T > }f}IA\8]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WL\^F#:  
      { V_;9TC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DuF7HTN[K  
    } M^ 5e~y  
w3#`1T`N  
    template < typename T1, typename T2 > H4skvIl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U1Yo7nVf  
      { 0yHjrxc$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4uX(_5#j  
    } a{_ KSg  
} ; O|UxFnB}  
k,X74D+  
aqfL0Rg+`  
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 /S/aUvN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [A_r1g&_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oP]L5S&A  
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。 @\~tHJ?hQd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  vbKQ*  
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。。。 ?`A9(#ySM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :^G%57NX  
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) ,#aS/+;[)  
下面是修改过的unary_op 6+ 8mV8{-8  
Za!w#j%h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1D$::{h  
class unary_op u)7 ]1e{  
  { baIbf@t/  
Left l; /p$=Cg[K  
  a`38db(z  
public : aFG3tuaKrQ  
$WNG07]tU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q2!'==h2i  
dwp: iM  
template < typename T > )nnCCR S6  
  struct result_1 (b|#n|~?YL  
  { qG^_c;l6a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P Ey/k.  
} ; C*O ,rm}  
bpMl =_  
template < typename T1, typename T2 > M]B3vPA/v  
  struct result_2 }Z-I2 =]  
  { taCCw2s-8*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /:Y9sz uW`  
} ; F; a3  
\ 522,n`  
template < typename T1, typename T2 > VV\Xb31J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !2tw,QM  
  { ru(J5+H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SKJW%(|3  
} Q)+Y}  
\[k% )_  
template < typename T > o4'Wr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (+x]##Q  
  { bqjr0A7{  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,|iy1yg(  
} \kk!Dz*H  
q\U4n[Zk  
} ; {,F/KL^u  
+',^((o  
`x4E;Wjv  
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 lO_c/o$  
好啦,现在才真正完美了。 :Q=z=`*2w  
现在在picker里面就可以这么添加了: /4H[4m]I  
 6s5b$x  
template < typename Right > Q!x`M4   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tO4):i1  
  { (h|ch#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =Pj@g/25u  
} lJ'trYaq7  
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。 Ym:{Mm=ud  
 s<d!+<  
lDlj+fK  
N GSS:  
|f3U%2@  
十. bind 1XGG.+D  
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。 3!bK d2"  
先来分析一下一段例子 u&tFb]1@)  
`11#J;[@G  
rd|crD 3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (tpof 5a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WzlS^bZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -^R b7 g-  
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。 iz$FcA]  
我们来写个简单的。 )+*{Y$/U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }z?xGW/k  
对于函数对象类的版本: :Dt\:`(r'  
'jN/~I  
template < typename Func > +/w(K,  
struct functor_trait $^K]&Mft  
  { p6 <}3m$  
typedef typename Func::result_type result_type; bz$Qk;m=H  
} ; Liij{ahm  
对于无参数函数的版本: 9='=-;@/5  
IJldN6&\q  
template < typename Ret > +!Q!m 3/I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '1]+8E `Z  
  { l3BD <PB2S  
typedef Ret result_type; 2DUr7r M  
} ; /<6ywLD  
对于单参数函数的版本: \ U Ax(;  
6{ C Fe|XN  
template < typename Ret, typename V1 > l`G(O$ct  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =p5?+3" @  
  { erXy>H[;  
typedef Ret result_type; Esb ?U|F4  
} ; *$JB`=Q  
对于双参数函数的版本: t18UDR{  
v&e-`.xR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %8a=mQl1^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T7^ulG1'  
  {  YN4"O>  
typedef Ret result_type; z2.*#xTZn  
} ; `(!W s\:  
等等。。。 _IC,9bbg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'xQna+%h  
@T5YsX]qb7  
template < typename Func > sE-x"c  
struct func_return 8g.AT@ ,Q  
  { UBL(Nr  
template < typename T > cJSVT8  
  struct result_1 g;(_Y1YQ  
  { 0GS{F8f~,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U) +?$ Tbm  
} ; T.J`S(oI  
pn|p(6  
template < typename T1, typename T2 > 2ve lH;  
  struct result_2 V;H d)v( j  
  { ^@M [t<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O<4Q$|=&?  
} ; 2wGF-V  
} ; n}=rj7  
vlAO z  
4}+xeGA$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \>4v?\8o  
Akv(} !g  
template < typename Func, typename aPicker > /tG5!l  
class binder_1 B%TXw#|  
  { (QhG xuC  
Func fn; ,tcP=f dk]  
aPicker pk; "3\oQvi.  
public : | A3U@>6  
Tt{U"EFO  
template < typename T > A*rZQh b[  
  struct result_1 1NuR/DO  
  { uE"5cq'B/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;R/k2^uF  
} ; W+8BQ- 2  
'$n:CNha  
template < typename T1, typename T2 > wTB)v!  
  struct result_2  CEbzJ   
  { y>>vGU;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qUifw @  
} ; lTx Y6vi  
@c6"RHG9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \s.1R/TyD  
rny@n^F  
template < typename T > }A^ 1q5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7fap*  
  { c9\B[@-q  
  return fn(pk(t)); os}b?I*K  
} y T[Lzv#  
template < typename T1, typename T2 > J"/ JRn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \_lG#p|  
  { |P^]@om  
  return fn(pk(t1, t2)); BjH~Ml2  
} =Dh$yC-Zr  
} ; M4zX*&w.T  
44'=;/  
Ko1AaX(I'+  
一目了然不是么? Oyi;bb<#  
最后实现bind [B}1z  
7k'=Fm6za  
[SCw<<l<  
template < typename Func, typename aPicker > t)\D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K?5B>dv@A  
  { 8]sTX9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ` %FIgE^  
} }V\P,ck  
q :TZ=bs^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fn1 ?Qp|  
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。 H;b8I  
tn"Y9 k|  
十一. phoenix ATKYjhc _  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^zvA?'s  
'dmp4VT3  
for_each(v.begin(), v.end(), N90\]dFmy  
( jHs<s`#h  
do_ 3C> 2x(]M  
[ A6{t%k~F  
  cout << _1 <<   " , " Xy[4f=X}z  
] {D;Xa`:O  
.while_( -- _1), fQ=&@ >e  
cout << var( " \n " ) Am>_4  
) s$f+/Hs  
); >E//pr)_Km  
cEDDO&u  
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: P]!LN\[  
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 ~bQFk?ZN+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 skk-.9  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  6'RZ  
)m|X;eEo  
*\=2KIF'  
template < typename Cond, typename Actor > mtSNl|O&{  
class do_while Y&?|k'7  
  { UI|v/(_^F  
Cond cd; 03X<x|  
Actor act; "\VW. S  
public : t` }20=I+  
template < typename T > 9F2w.(m  
  struct result_1 c*y$bf<  
  { LVPt*S=/  
  typedef int result_type; ke3HK9P;  
} ; OSSd;ueur$  
q`/amI0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1VhoJGH;C  
IUh5r(d 68  
template < typename T > 5en [)3E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L eG7x7n  
  { r[.zLXgK  
  do ^4u3Q  
    { m&Y; /kr  
  act(t); 8CHb~m@^$  
  } B(4:_ j\2  
  while (cd(t)); Z]mM  
  return   0 ; /E`l:&89)  
} l%sp[uqcg  
} ; Nw9-pQ  
,omp F$%  
AJ;u&&c4C\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ka?IX9t\  
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。 8w{#R{w  
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。 xm%[}Dt]  
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。 TEaD-mY3  
下面就是产生这个functor的类: -4*'WzWr  
s=^r/Sz902  
z;fd#N:  
template < typename Actor > l }2%?d  
class do_while_actor %\(y8QV  
  { {Y3_I\H8{  
Actor act; `nd#< w>  
public : p|bc=`TD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,<uiitOo  
Pe+ 8~0o=R  
template < typename Cond > U/1[~429  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mV:RmA  
} ; Q|j@#@O1  
br34Eh  
O?C-nw6kP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <FUqD0sQ  
最后,是那个do_ |xsV(jK8  
Y{Y;EY4  
ps!5HZ2:  
class do_while_invoker Vq\..!y  
  { U}RS*7`  
public : VgFF+Eg  
template < typename Actor > b*'=W"%\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !LHzY(  
  { zCBtD_@  
  return do_while_actor < Actor > (act); V7B=+(xK  
} fG8}=xH_&  
} do_; #.\,y>`  
+!L_E6pyXE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4! Oa4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1c<CEq:?e%  
最后来说说怎么处理break和continue 66^1&D"  
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。 in=k:j,U0  
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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