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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @?? 6)C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vs"Q-?  
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, {_}"USS  
J"|$V#  
ur7a%NH  
*OcptmY<  
  class filler (5;xs  
  { .e#j#tQp  
public : W78-'c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !,uw./8@Ku  
} ; `Db}q^mQ  
zZiVBUmE<  
JdEb_c3S  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qrh7\`,.m/  
+t{FF!mL  
x^BBK'  
(@ sKE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6I![5j  
S-|$sV^cG  
Ooy96M~_G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6mLE-( Z7  
<P- r)=^  
K\Q 1/})  
j,jUg}b  
二. 战前分析 QNEaj\   
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。 a9-;8`fCR  
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 DR8dJ#  
^KR(p!%  
p?nVPTh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u\?u}t v  
  /* --------------------------------------------- */ Fj4:_(%nG  
vector < int *> vp( 10 ); uGWk(qn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =&GV\ju  
/* --------------------------------------------- */ W#\4"'=I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3I(H.u  
/* --------------------------------------------- */  sOmYQ{R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xw Qkk  
  /* --------------------------------------------- */ ~'iuh>O)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0AenDm@9  
/* --------------------------------------------- */ XWV~6"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &LYZQ?|  
g'E^@1{  
/ KM+PeO  
!<ucwWY,  
看了之后,我们可以思考一些问题: tWI hbt  
1._1, _2是什么? Y7HWf  
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。 kfV}w,  
2._1 = 1是在做什么? ' ?t{-z,  
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。 t-/^O  
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。 "p\KePc;@  
gO36tc:ce  
7\lc aC@  
三. 动工 u e~1144  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zV#k #/$  
St<\qC  
5Z{[.&x  
p*A//^wQ  
template < typename T > Dl6zl6q?  
class assignment 1|CO>)*D  
  { je\UfEo%  
T value; (ol 3vt  
public : [ ]NAV  
assignment( const T & v) : value(v) {} QH:i)v*  
template < typename T2 > ~Tolz H!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;$]R#1i44  
} ; WxdYvmp6z[  
a*`J]{3G  
$[e*0!e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r@aFB@   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k9 E ?5  
ruVm8 BO  
K\PS$  
EBm\rM8  
  class holder xgVt0=q  
  { i7_BnJJX{B  
public : N]~q@x;<)3  
template < typename T > y|ZJ-[qg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?(N(8)G1  
  { j*nCIxF  
  return assignment < T > (t); ^z1WPI  
} APy a&TG  
} ; -xXM/3g1u  
3.Qwn.   
m`t7-kiZ  
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: MwZ`NH|n3"  
nr}H;wB  
  static holder _1; v{+*/NQ_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q#1um @m3  
<e"2<qVi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~ lS3+H  
而不用手动写一个函数对象。 M II]sF  
zKZ6Qjd8!  
8u4]@tJH  
8G=4{,(A  
四. 问题分析 `YJ`?p  
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。 g6S8@b))|  
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。 \AG ,dMS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~![R\gps  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f;*\y!|lg~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /<5/gV 1Q  
#"jWPe,d  
五. 问题1:一致性 zR:S.e<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,}<v:!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /#HY-b  
!&X}? NK  
struct holder L/shF}<  
  { +] uY  
  // a)xN(xp##  
  template < typename T > ,PnEDQ|l  
T &   operator ()( const T & r) const l\bBc, %jt  
  { 8d]= +n !  
  return (T & )r; SU:Cm: $  
} }'3V(;9  
} ; WZ ZD  
2>mDT  
这样的话assignment也必须相应改动: = hpX2/]  
Yq.Omr!  
template < typename Left, typename Right > yRAb HG,c  
class assignment {3?g8e]zr  
  { E: %%Dm  
Left l; A%Ao yy4E  
Right r; OLv(  
public : edm&,ph]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =,sMOJ c>  
template < typename T2 > {It4=I)M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6oC(09  
} ; C>LkU|[  
ks! G \<I  
同时,holder的operator=也需要改动: tTY(I1  
7oUYRqd  
template < typename T > 4&?%"2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?qdG)jo=  
  { g{&ux k);  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OUD<+i,  
} U*zjEY:A  
(FBKP#x)^  
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。 7Y_S%B:F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _M 7AQ5  
Lz4iLLP  
return l(rhs) = r; HYtkSsXLN  
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。   ]3%Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =U?"#   
1w35 H9\g  
template < typename Tp > E*[X\70  
class constant_t B1Xn <Wv  
  { C! :\H<gI  
  const Tp t; >2_J(vm>  
public : TkK- r(=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @]~\H-8  
template < typename T > "# JRw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #T+%$q [:  
  { iNha<iS+  
  return t; <^M`U>   
} 1Azigd0%  
} ; xl s_g/Q  
W"$'$ h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #[2]B8NZ  
下面就可以修改holder的operator=了 <pz;G}  
$U<xrN>O  
template < typename T > ,Xao{o(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CfAX,f"ZP  
  { bd9]'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,1od]]>(O  
} 1Ocyrn  
ZNzye1JSm  
同时也要修改assignment的operator() @ %kCe>r  
IGVNX2  
template < typename T2 > .aF+>#V=Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b{9q   
现在代码看起来就很一致了。 m39 `f,M  
>Efv?8$E\  
六. 问题2:链式操作 7\5;;23N4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]^"*Fdn  
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。 i9_ZK/*  
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。 :o=[Zp~B4d  
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。 |nB2X;K5~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >lRX+?  
Q4C28-#  
template < typename T > ) =sm{R%T  
struct result_1 {3'z}q  
  { _"=Yj3?G%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x?T/=C  
} ; 2\W[ ItxL0  
_a^%V9t  
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: y$7<ZBG  
9)'L,Xt4:T  
template < typename T > m8fxDepFA  
struct   ref Em-88=X O  
  { $#1i@dI  
typedef T & reference; <S%M*j  
} ; -Y{P"!p0  
template < typename T > nUD)G<v  
struct   ref < T &> d0eMDIm3R\  
  { IA! ( 'Ks  
typedef T & reference; -ZBk^p  
} ; L+bU~N,+A  
u-=%gx"Di  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @u#Tx%  
EJ"[{AV  
template < typename T > # KK>D?.:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8" XbW7^o  
  { _m#M^<0n  
  return l(t) = r(t); hU@ 9vU<U  
} $xJVUV  
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。 Rcfh*"k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q3*@m  
!0{":4 \  
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 ?dY}xE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9U^jsb<St>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aj85vON1`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x/ lW=EQ  
最后的布局是: XzIhFX6  
                Add $d'GCzYvZ  
              /   \ ggIz) </  
            Divide   5 uAwT)km {  
            /   \ );'8*e'  
          _1     3 +h.$ <=  
似乎一切都解决了?不。 fE8/tx](  
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。 iZ yhj%#  
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。 LcI,Dy|P  
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: LSS3(l[,:  
TU&gj1  
template < typename Right > 17 Hdj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O|}97a^  
Right & rt) const 8(&Jy RT  
  { |9$K'+'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t 5g@t0$  
} wK!4:]rhG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 18jI6$DY  
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。 7;ZSeQ yC  
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。 +pURF&Pr  
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。 ^(r?k_i/  
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。 Yh\ } i  
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? 0.Pd,L(  
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: OB FG!.)  
x|&A^hQ  
template < class Action > <E[X-S%&  
class picker : public Action s~W:N .}*  
  { s>~ h<B  
public : +}@1X&v:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b`)^Ao:  
  // all the operator overloaded +ffs{g{  
} ; %}t.+z(S  
rZm|7A)i  
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。 h(*!s`1  
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: { AdPC?R`  
gpB3\  
template < typename Right > GdVq+,Ge  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]-FK6jw  
  { j?K]0j;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]~iOO %&R  
} R/&Bze  
,{!~rSq-l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z<T%:F  
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。 Ke@zS9  
#Y6'Q8g f  
template < typename T >   struct picker_maker Lwm2:_\_b  
  { cPZD#";f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rrm k\7/  
} ; $)t ]av  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u^&2T(xG i  
  { P]hS0,sE<(  
typedef picker < T > result; h)2W}p{a4=  
} ; q'{LTg0kk  
hY X H9:  
下面总的结构就有了: ~Q}JC3f>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rw/WD(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 x2/L`q"M?=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?4vf 2n@  
至此链式操作完美实现。 L8sHG$[  
:\[W]  
5RD\XgyN]  
七. 问题3 $Kw)BnV  
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。 6fV%[.RR  
9un* 1%  
template < typename T1, typename T2 > kW=g:m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QhUv(]0   
  { MM8@0t'E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R%B"Gtl)  
} L>VZ-j  
DA;,)A&=Q  
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: "5Orj*{  
y8=p;7DY  
template < typename T1, typename T2 > n<\ W Vi  
struct result_2 HF>Gf2- C  
  { =>Ss:SGjT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jv(9w[  
} ; Ln-/ 9'^  
~H"Q5Hr   
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? m!{Xuy  
这个差事就留给了holder自己。 IO3`/R-  
    NGZEUtj  
R+,eXjz"  
template < int Order > m:U.ao6  
class holder; v%N/mL+5L  
template <> aD)XxXwozm  
class holder < 1 > lYEMrr!KQw  
  { M| r6"~i  
public : 1|/P[!u  
template < typename T > W3K&C[f  
  struct result_1 aBv3vSq> Q  
  { {hYH4a&Hb  
  typedef T & result; 4pNIsjl}  
} ; 1UG5Q-  
template < typename T1, typename T2 > p4mlS  
  struct result_2 -XNjyXm2  
  { {KkP"j'7h  
  typedef T1 & result; V}<Hx3!  
} ; P>q"P1&{  
template < typename T > `\!oY;jk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W+N9~.q\^  
  { #lDf8G|ST~  
  return (T & )r; Z +%Uwj  
} \z'A6@  
template < typename T1, typename T2 > rw> X JE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ` O;+N"v  
  { ?S&pq?   
  return (T1 & )r1; m2&"}bI{  
} 'wh2787  
} ; 5m2`$y-nb  
fT)u`voE,  
template <> ia=eFWt.  
class holder < 2 > m?LnO5Vs  
  { m=;0NLs4  
public : Mle@.IIT  
template < typename T > oJ|8~:)  
  struct result_1 (Ic{C5'  
  { %tx~CD  
  typedef T & result; ?M2#fD]e  
} ; !&4<"wQ  
template < typename T1, typename T2 > "XQj ~L  
  struct result_2 }<?1\k  
  { 9nW/pv  
  typedef T2 & result; 1e=<df  
} ; FtBYPSGz  
template < typename T > "{a-I=s\C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vy*&po[   
  { X; $g7A  
  return (T & )r; 0}'  
} <?|v-(E  
template < typename T1, typename T2 > ]WZ_~8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ml &Cr  
  { #=6A[<qX  
  return (T2 & )r2; 8&?kr/_Vr  
} Vq[L4  
} ; GJlkEWs  
%4X#|22n  
< H1+qN=]`  
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> >。 jET$wKw%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d GEMrjx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UuDT=_1Sh  
Fqtgw8  
return l(i, j) = r(i, j); f n]rMH4>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SCbN(OBN!  
z=ItKoM*<  
  return ( int & )i; MF+J3)  
  return ( int & )j; ~lB im$o  
最后执行i = j; j9)WInYc:  
可见,参数被正确的选择了。 3@u<Sa  
(#zSVtZ  
$@ /K/"  
b-sbRR  
n<Vq@=9AE  
八. 中期总结 WxNPAJ6YH  
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: 6k?,'&z|~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z}XmRc_Ko  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <hG=0Zcr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &V. ps1  
F_8 < tA6  
DK2m(9/`3  
+(>!nsf  
5p9zl=mT  
8<cD+Jtj  
九. 简化 jVh I`F{n  
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。 {/f\lS.5g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FmU>q)  
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: 8u+FWbOl]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B o@B9/ABv  
  +-*/&|^等 }1EfyR  
2. 返回引用。 UzLe#3MU  
  =,各种复合赋值等 x,kZ>^]&b  
3. 返回固定类型。 Z<j(ZVO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gO C5  
4. 原样返回。 li>`9qCmI  
  operator, o_un=ygU  
5. 返回解引用的类型。 ,`<w#  
  operator*(单目) lWYZAF>?Ym  
6. 返回地址。 3hzI6otKS  
  operator&(单目) jY.iQBhjEB  
7. 下表访问返回类型。 7|~j=,HU+Z  
  operator[] 3:q\]]]S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q~/TqG U  
  operator<<和operator>> P\"|b\O1  
Kv**(~FNnH  
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。 WU}?8\?U%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \Qa6mt2h  
^QX3p,Y  
template < typename Left > WM8 Ce0E  
struct value_return W'2a1E  
  { $6p_`LD0  
template < typename T > n0o'ns  
  struct result_1 \k6Ho?PL  
  { +.i?UHNB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J{98x zb  
} ; =F>@z4[P-  
MGUzvSf  
template < typename T1, typename T2 > 7 S^iGe  
  struct result_2 ?sb Ob  
  { ,TuDG*YA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nF0V`O \T  
} ; XwlA W7lU=  
} ; !L3M\Q0  
cE7xNZ;Bh  
FB<#N+L\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'B;aXy/JC  
>BC?% |l  
下面我们来剥离functor中的operator() oH/6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U1&pcwP  
J \iyc,M<M  
return l(t) op r(t) mp2J|!Lx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -7_`6U2"  
return op l(t) 2l43/aCq  
return op l(t1, t2) UL0%oJ#  
return l(t) op ]e0yC  
return l(t1, t2) op zh2gU@"  
return l(t)[r(t)] R(dVE\u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sS$"6  
AF5$U8jf  
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: !f~ =p  
单目: return f(l(t), r(t)); - i``yf?P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -eKi}e  
双目: return f(l(t)); FI,>v`  
return f(l(t1, t2)); *Vk%"rwaG  
下面就是f的实现,以operator/为例 xFZA1 8  
PCl@Ff  
struct meta_divide Vmj7`w&  
  { % j],6wW5J  
template < typename T1, typename T2 > xpo<1Sr>S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) = ;sEi:HC  
  { (;1FhIi&  
  return t1 / t2; 4@6!E^  
} v ?b9TE  
} ; ,o(7z^1Pe;  
kz]vXJ  
这个工作可以让宏来做: z@E-pYV  
pDr%uL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %U]_1"d,<\  
template < typename T1, typename T2 > \ ]d#Lfgo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3`@alhD'  
以后可以直接用 (eS/Q%ZGK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KjR^6v  
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 J(*QtF  
(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。。。) F,0 @z/8a  
>sAZT:&gv  
%-? :'F!1  
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 (17%/80-J  
/ d S!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QG\lXY,  
class unary_op : public Rettype k%w5V>]1  
  { G #.(% ,  
    Left l; 4&r+K`C0  
public : 0T,Qn{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sW)C6 #  
j-2`yR  
template < typename T > :O:Rfmr~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /s.O3x._'  
      { 1 h(oty2p  
      return FuncType::execute(l(t)); uWw4l"RK`  
    } Skgvnmk[U  
+5pK[%k  
    template < typename T1, typename T2 > @DgJxY|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Q]c]cCu  
      { T:+%3+;a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F"O{eK0T  
    } Sbub|  
} ; #W#GI"K  
;Ab`b1B  
*ayn<Vlh`^  
同样还可以申明一个binary_op mQt';|X@  
%1ofu,%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h4C DZ  
class binary_op : public Rettype r(`;CY]@  
  { (p<QRb:&Z  
    Left l; '| Enc"U  
Right r; <VD^f  
public : ?qr-t+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XWvT(+J  
9tmYrhb$  
template < typename T > <b!ieK?\F3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MCHRNhb9  
      { q0Fq7rWP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ojj:YLlY>  
    } 4HlOv % 8  
T^h;T{H2  
    template < typename T1, typename T2 > bX#IE[Yp}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O/\L0\T  
      { 5Cxh >,k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "Y@rNmBj  
    } &Im{p7gf!b  
} ; ")|3ZB7>*  
m7X&"0X  
j:D@X=|  
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 4,L(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IVD1 mk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q!/<=95E  
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。 xlVQ[Mt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Eq-fR~< 9  
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。。。 G v[W)+3f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'Im7^!-d  
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) PbOLN$hP  
下面是修改过的unary_op 9`}Wp2  
"'H$YhY]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ju$=Tn  
class unary_op xZjl_ b J  
  { 7|3Qcn7P)@  
Left l; wsp&U .z  
  xN wKTIK$  
public : R? Y#>K  
YK*2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0S@O]k)  
d;&'uiS  
template < typename T > g~_cYy  
  struct result_1 evf){XhT;n  
  { Kx9Cx 5B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <mlQn?u  
} ; ]bO {001y,  
9_'xq.uP  
template < typename T1, typename T2 > @`2<^-r\  
  struct result_2 v 1Yf:c  
  { >nmby|XtW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uEQH6~\{Nl  
} ; _3<J!$]&p  
lbrob' '+  
template < typename T1, typename T2 > \FN"0P(G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X0 &1ICZ  
  { VKy:e.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~rE U83  
} xB:,l'\G  
log{jF  
template < typename T > KquHc-fzqr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^7v}wpwX\  
  { Z"#ysC  
  return OpClass::execute(lt(t)); tr"iluwGc  
} >XP]NY}Po[  
i'J.c4  
} ; kRNr`yfN  
1\q(xka{  
Sr~zN:wn  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (8o~ XL  
好啦,现在才真正完美了。 B1m@  
现在在picker里面就可以这么添加了: rb%P30qc4  
9)l-5o: D  
template < typename Right >  X>OO4SV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Acr\2!))  
  { dA> t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e:{v.C0ez  
} .$)'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。 #C,M8~Q7  
x{<WJ|'B  
$7gzu4f  
I z~#G6]M  
a`(6hL3IT  
十. bind Woa5Ov!n0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x3>K{  
先来分析一下一段例子 CF9a~^+%  
b!SGQv(^M  
6NJ"ty9Bp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |$Dt6{h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5%D:w S1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h>= e<H?f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  bW<_K9"  
我们来写个简单的。 [CBA Lj5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yXS ~PG  
对于函数对象类的版本: k\|G%0Jw  
<aa# OX  
template < typename Func > Nkn0G _  
struct functor_trait 4q[C' J  
  { CyO2Z  
typedef typename Func::result_type result_type; VaQ>g*(I  
} ; ;%2/  
对于无参数函数的版本: m8$6FN  
7CYu"+Ea  
template < typename Ret > &0SGAJlec  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UTKS<.q  
  { ,e( |,u  
typedef Ret result_type; S6,AY(V  
} ; ;YNN)P%"  
对于单参数函数的版本: \c>9f"jS_  
eS fT +UL  
template < typename Ret, typename V1 > C$ oY,A,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l_iucN  
  { 7^'TU=ss_  
typedef Ret result_type; YQ X+lE  
} ; 1;3oGuHj8  
对于双参数函数的版本: [&t3xC,  
@=`Dw/13  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,0NVb7F;k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <(`dU&&%"}  
  { )5gcLD/zI  
typedef Ret result_type; |\@e  
} ; ?{%P9I  
等等。。。 meu\jg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "RuJlp  
i;lzFu )G  
template < typename Func > |vz< FR6  
struct func_return "5%G [MB  
  { ^ $Q',  
template < typename T > <F+S}!q  
  struct result_1 mfFC@~|g  
  { #9}KC 9f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QD]Vfj4+  
} ; mu)?SGpyE  
4Ub_;EI>  
template < typename T1, typename T2 > *$/7;CLq  
  struct result_2 yw"FI!M  
  { >WE3$Q>bi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G%S=K2 v  
} ; pA3j@w  
} ; &tw.]3  
r!V#@Md  
U`K5 DZ~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &WN4/=QW-J  
]0by6hQ  
template < typename Func, typename aPicker > cf1Ve\(YGI  
class binder_1 'IP'g,o++  
  { dG.s8r*?M  
Func fn; 3ag*dBbs  
aPicker pk; 'e02rqip{  
public : HKv:)h{ ?  
QW6F24  
template < typename T > dr^pzM!N  
  struct result_1 dm,7OQ  
  { ,$Qa]UN5Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QX ishHk&  
} ; v3Tr6[9  
f3lFpS  
template < typename T1, typename T2 > <i^Bq=E<rJ  
  struct result_2 c_}i(HQ  
  { rOyK==8/Fg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IGEf*!  
} ; Namw[Tg J  
C>$5<bx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8NudY3cU!  
Xw`vf7z*  
template < typename T > eHF#ME  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gsI"G  
  {  }XaO~]  
  return fn(pk(t)); 1d7oR`qr  
} + htTrHjt  
template < typename T1, typename T2 > c 6}d{B[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G5ebb6[+  
  { b=:AFs{  
  return fn(pk(t1, t2)); N/DcaHFYo  
} yJWgz`/L  
} ; 15r,_Gp8  
:g2?)Er-  
uT8/xNB!  
一目了然不是么? $Eg|Qc-1  
最后实现bind @}!1Uk3ud  
{#: js  
upQ:C>S  
template < typename Func, typename aPicker > T.d+@ZV<#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q7&Yy25   
  { T2Z;)e$m_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]G1{@r)  
} apF!@O^}y  
AW&HWc~A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I7 pxi$8f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 bsC~ 2S\o  
Km8btS]n  
十一. phoenix I.Co8is  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TOn{o}Y B  
" _jIqj6C  
for_each(v.begin(), v.end(), 8;P8CKe  
( 'M|W nR  
do_ SWD v\Vr  
[ @R9zLL6#7  
  cout << _1 <<   " , " ^HLi1w|  
] Z6!MX_ep  
.while_( -- _1), UA!h[+Z  
cout << var( " \n " ) D5\$xdlJy  
) dD1`[%  
); %Xh/16X${  
chQt8Ar3  
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: S6h=} V )  
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 e-,U@_B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xM9EO(u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F}DdErd!f  
sVZb[|zSri  
"V&2 g?  
template < typename Cond, typename Actor > ! o:m*:  
class do_while M-K<w(,X  
  { 'C1=(PE%`  
Cond cd; ~&CaC  
Actor act; 3Ku!;uo!u  
public : ] ^to r  
template < typename T > AT<gV/1l  
  struct result_1 00Tm0rY  
  { sD1L P  
  typedef int result_type; SGZOfTcY  
} ; A,W-=TC  
!X(Lvt/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} im>Sxu@  
;tf1 #6{  
template < typename T > 4HVZ;,q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MxuwEV|^  
  { ik+qx~+`Qv  
  do lJi'%bOi  
    { 4-eb&  
  act(t); T3[\;ib}  
  } ZO2u[HSO>  
  while (cd(t)); lJ3/^Htn  
  return   0 ; 6i( V+  
} MX|CL{H  
} ; o*:VG\#Z6  
Mlb=,l  
/wK5YN.em  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [`_&d7{-4b  
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。 6`]R)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。 v'a]SpE5  
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。 |A8Ar7)  
下面就是产生这个functor的类: =   
O_ nk8  
@/lLL GrZ"  
template < typename Actor > W,`u5gbT  
class do_while_actor J#L-Slav%  
  { o$'Fz[U  
Actor act; >-r\]/^  
public : KZ6}),p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j1N1c~2  
*qAF#  
template < typename Cond > }; +'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >Gk<[0U  
} ; +Q_X,gZ  
qBpv[m  
[@ "H2#CQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?;0=>3p*0  
最后,是那个do_ g:q+.6va"  
n>Y3hY  
|b;}' *  
class do_while_invoker Q nDymVF  
  { q =b.!AZy  
public : Oo`P +S#  
template < typename Actor > n]}+ :  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UIvTC S  
  { n4 KiC!*i0  
  return do_while_actor < Actor > (act); -WB? hmx  
} QBR9BR  
} do_; )?%FU?2jrn  
R$K.;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7,!Mmu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9;&2LT7z  
最后来说说怎么处理break和continue {DI_i +2  
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}  
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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