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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O"J"H2}S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bv#?.0Ez;  
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, GIhFOK  
'u6n,yRm  
a&u!KAQ  
%uvA3N>  
  class filler $f+cd8j?o  
  { HJt '@t=Ak  
public : 6xx(o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Wu'9ouw!  
} ; A[uB)wWsn  
Jv?EV,S/e  
S{N=9934_  
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: Ey{p;;H  
SNSHX2  
A[m<xtm5K  
co-1r/ -O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $Ww.^ym  
RSCQ`.  
Hp[i8PJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uzIM?.H  
Tt4Q|"CJA  
Xq}}T%jcd  
sK8sxy  
二. 战前分析 :KS"&h{SY  
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。 z=Xh  
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 }yw>d\] f  
mSGpxZ,IE  
k t+h\^g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yJMo/!DZ  
  /* --------------------------------------------- */ GU]kgwSf i  
vector < int *> vp( 10 ); <,Mf[R2N>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L.8`5<ITw  
/* --------------------------------------------- */ uw(Ml=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gh 352  
/* --------------------------------------------- */ FcyF E~>2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Nw1Bn~yx<R  
  /* --------------------------------------------- */ `cPZsL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8Yo;oHk7  
/* --------------------------------------------- */ *E+VcU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yQf(/Uxk*x  
Adgfo)X5  
^DVryeLD  
e$E>6Ngsr  
看了之后,我们可以思考一些问题: #Y'ewu;qJ  
1._1, _2是什么? p-H}NQ\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 T[MDjhv'  
2._1 = 1是在做什么? a*uG^~ ).  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1\nzfxx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 O`T_'.Lk  
^fmuBe}d{  
W)8Pq9Hnv  
三. 动工 G!o6Y:1!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I@TH^8(  
N1"p ;czK  
Wl }J=  
4'Y a-x x  
template < typename T > 0[ (kFe  
class assignment D[)_ f  
  { N:~4>p44[  
T value; a'r1or4  
public : }KT$J G?  
assignment( const T & v) : value(v) {} 15OzO.Ud  
template < typename T2 > 5 9i2*<k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E6M*o+Y  
} ; PcjeuJZ  
9 9^7Ek!z#  
O%w'n z"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3#y`6e=5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [z!pm-Ir  
=Aw`0  
%evtIU<h  
A5Q4wy`  
  class holder x,|fblQz  
  { trB-(B%5  
public :  VF g(:  
template < typename T > .[Qi4jm>`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \fp'=&tp~a  
  { b_7LSp  
  return assignment < T > (t); ~(B%E'  
} "=LeHY=9  
} ; KtArV  
HZ1nuA  
)0g!lCfb  
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: `gyk e2n  
/F6"uZSt4  
  static holder _1; .1z=VLKF'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .zTkOk L  
Fk9]u^j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f4&;l|R0a  
而不用手动写一个函数对象。 yYSoJqj Q  
9e.$x%7j  
^%tn$4@@Z.  
%e)? Mem  
四. 问题分析 5\h6'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yXqC  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 T#i~/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <":83RCS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .gt;:8fw{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <j/wK]d*/  
q=-h#IF^  
五. 问题1:一致性 6ND*L0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #2"'tHf4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9+/D\|"{  
V]m}xZ'?^  
struct holder s_^N=3Si   
  { l/"!}wF  
  // &N]e pV>  
  template < typename T > %~kE,^  
T &   operator ()( const T & r) const YY(_g|;?8  
  { 9c[bhGD?  
  return (T & )r; 53d`+an2  
} k'+y  
} ; d_ x jW  
MZxU)QW1  
这样的话assignment也必须相应改动: '=xO?2U-Z  
72_+ b  
template < typename Left, typename Right > ,Q.[Lc=w  
class assignment TjI&8#AWBA  
  { *'tGi_2?(  
Left l; ZkO2*;  
Right r; ?M6)O?[  
public : K\zb+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} } E[vW  
template < typename T2 > AEDBr<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (bpRX$is  
} ; $!TMS&Wk  
-]{ _^  
同时,holder的operator=也需要改动: \(;u[  
D,|TQ Q  
template < typename T > uH,/S4?X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R(,m!  
  { 4'`H H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b5I 8jPj4c  
} gm =C0Sp?  
wy{ sS}  
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。 :ln?PT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w4_Xby)  
i_QiE2d  
return l(rhs) = r; d$xvM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _wX(OB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3<N2ehi?  
:>Qu;Z1P  
template < typename Tp > )X:Sfk  
class constant_t og~a*my3  
  { 3x 7fa^umR  
  const Tp t; 5wha _Yet  
public : I+SfZ:q ^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <#199`R  
template < typename T > /q,=!&f2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H8B2{]HAt  
  { ;uv$>F auk  
  return t; AK%&Kq&PaY  
} cLvnLaA}  
} ; lj:.}+]r  
w=: c7Y+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p#-=mXE/2  
下面就可以修改holder的operator=了 mAY/J0_  
>j*0fb!:]  
template < typename T > s{{8!Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'tcve2Tt  
  { zAvI f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @<X[,Mj  
} ,fN <I  
ZNpC& "`G  
同时也要修改assignment的operator() b$_qG6)IJO  
p@O,-&/D  
template < typename T2 > z@?y(E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }NRt:JC  
现在代码看起来就很一致了。 qs= i+  
mwN "Cu4t  
六. 问题2:链式操作 m7Ry FnR2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .j"heYF)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 x\yr~$}(J  
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。 ;]=@;? 9  
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。 JUXBMYFus  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !0|&f>y  
L<XX?I\p  
template < typename T > [+#k+*1*o  
struct result_1 \ bWy5/+  
  { wZbT*rU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $sZ4r>-  
} ; Z#[%JUYp'  
+ZGH  
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: k6GQH@y!  
xDSiTp=)O  
template < typename T > qW|h"9sr  
struct   ref ;=E}PbZt2  
  { HZS.%+2  
typedef T & reference; m!!;CbPo  
} ; 6 b?K-)kL  
template < typename T > R/Sm  
struct   ref < T &> t6kLZ  
  { TDy)A2Z  
typedef T & reference; )56L`5#tS  
} ; gp~-n7'~O  
_ouZd.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  | z_av  
!{ _:k%B  
template < typename T > AW9%E/{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DT6 BFx  
  { rM6S%rS  
  return l(t) = r(t); {{[@ X  
} z|Xt'?9&n  
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。 $P#+Y,r~\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  xB?!nd  
30(e6T;   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +W8#]u|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :D>flZi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [nX{ sM%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -;RAW1]}Y$  
最后的布局是: V:+vB "  
                Add d{(Rs.GuP  
              /   \ :B|rs&  
            Divide   5 jGJf[:M&Pm  
            /   \ +9' )G-`qj  
          _1     3 pCa~:q*85  
似乎一切都解决了?不。 rq1~%S  
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。 EG8z&^O x  
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。 &9.3-E47*  
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: 5GPAt  
sk0/3X*Q%  
template < typename Right > 9)j"|5H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7)Tix7:9S;  
Right & rt) const #^ .G^d(=  
  { `ZP[-:`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t*6C?zEAU  
} f^5sJ 0;%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y2 N$&]O{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ANj%q9e!Yi  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2"P1I  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 qEdY]t   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 h\Zh^B6J  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? NA/Sv"7om  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3=UufI  
iU~d2R+  
template < class Action > <8Z%'C6d  
class picker : public Action "/UPq6  
  { M$f_I +  
public : rfZg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^BI&-bR@  
  // all the operator overloaded 9+5F(pd(  
} ; c]z^(:_>  
Ml +f3#HP  
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。 8 -b~p  
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: 6G-XZko~a  
K+yi_n L  
template < typename Right > &;Go CU Le  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Esg:  
  { 2elj@EB,M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F[.IF5_  
} 2Y=Q%  
"[Tr"nI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kj6+$l   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6e}T zc\@(  
A?)(^  
template < typename T >   struct picker_maker nRX<$OzTV  
  { 8@T0]vH&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G~Y#l@8M+  
} ; Xa&:Hg<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AJzm/,H  
  { lWf(!=0m  
typedef picker < T > result; ?:zMrlX  
} ; Ox'K C  
% %2~%FVb  
下面总的结构就有了: u/\Ipk/  
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。 otP2qAI  
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。 )S_ %Ip  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )MX%DQw  
至此链式操作完美实现。 %U1HvmyK  
Ja@ ?.gW  
C|QJQ@bj0  
七. 问题3 :+ "JPF4X  
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。 A+3=OBpkW0  
O9{A)b!HB  
template < typename T1, typename T2 > 8R;E+B{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BMhuM~?(  
  { rmI@ #'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0XL[4[LdA  
} q93V'[)F  
i{J[;rV9  
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: >>=v`}  
z_z '3d.r7  
template < typename T1, typename T2 > a1weTn*  
struct result_2 RZj06|r8  
  { <)@^TRS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _)# ~D*3  
} ; D,uT#P  
y|wR)\  
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? ACgWT  
这个差事就留给了holder自己。 &0-Pl.M  
    H{Na'_sL  
27H4en; o=  
template < int Order > dBW#PRg  
class holder; <5sfII  
template <> } x'o`GuUf  
class holder < 1 >  +!wkTrV  
  {  uQW d1>  
public : `"bp -/  
template < typename T > [{_K[5i  
  struct result_1 .:, 9Tf  
  { I]ol[ X0S  
  typedef T & result; lx~mn~;x  
} ; lt}U,p,S  
template < typename T1, typename T2 > aII:Pzh]B  
  struct result_2 @;d7#!:cE  
  { Je` w/Hl/U  
  typedef T1 & result; Q9t.*+  
} ; 0+S'i82=M  
template < typename T > z7lbb*Xe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nSU7,K`PM  
  { h6(L22Hn  
  return (T & )r; .O.fD  
} WJ]g7!Ks  
template < typename T1, typename T2 > :#W>lq@H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w;^7FuBaC  
  { /s`xPxvt  
  return (T1 & )r1; <NMOs"NB  
} UgLJV2M6  
} ; mHC36ba  
GJuU?h#:/{  
template <> ;V1e>?3  
class holder < 2 > %!)Dk<  
  { ,u>K##X\  
public : -QP1Se*#  
template < typename T > gH/k}M7tA#  
  struct result_1 ) $I"LyK)  
  { ~bJ*LM?wOP  
  typedef T & result; gJBk&SDgtP  
} ; *yA. D?  
template < typename T1, typename T2 > 885 ,3AdA  
  struct result_2 22m'+3I~Y  
  { 2E3x=  
  typedef T2 & result; G{oM2`c'#8  
} ; p&;,$KDA  
template < typename T > :~9F/Jx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J7rfHhz  
  { cV)~%e/  
  return (T & )r; GD .>u  
} 93#wU})  
template < typename T1, typename T2 > &Lgi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %|3UWN  
  { #Y<b'7yJ  
  return (T2 & )r2; b ~FmX  
} aD3Q-a[  
} ; 5($ '@u  
\(ZOt.3!J  
t\C[mw  
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> >。 YY<e]CriU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q /\Hc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K?+ Rq  
`{I-E5 x  
return l(i, j) = r(i, j); .c.#V:XZ#U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;rH@>VrR  
pF"IDC  
  return ( int & )i; O8ZHIs  
  return ( int & )j; PK* $  
最后执行i = j; b%,`;hy{  
可见,参数被正确的选择了。 -f:uNF]Ls  
YEqWTB|w  
Bhrp"l +|  
:!Tb/1  
v4Q8RE?  
八. 中期总结 {z}OZHJN  
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: >j$CM:w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \D #NO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g@lAk%V4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =>6'{32W_  
89)rss  
Y,@{1X`0@3  
I2'UC) 0  
_sCpyu  
2xd G&}$fa  
九. 简化 P1ab2D  
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。 ]Z\.Vx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R#Bdfmld 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: ;=6~,k)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3J}bI {3  
  +-*/&|^等 up7]Yy;o=  
2. 返回引用。 L1k_AC1.M  
  =,各种复合赋值等 <[7.+{qfW  
3. 返回固定类型。 YvK8;<k@-?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?79ABm a  
4. 原样返回。 Tce2]"^;  
  operator, `D%bZ%25c  
5. 返回解引用的类型。 lU.@! rGbw  
  operator*(单目) 6^.<5SJ}  
6. 返回地址。 O(PG"c  
  operator&(单目) O=St}B\!m  
7. 下表访问返回类型。 (v8jVbg  
  operator[] j{9sn,<:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x AD:Z "  
  operator<<和operator>> nV%1/e"5  
BS;_l"?  
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。 b#^UP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ; ,]T|> M  
j xr~cp?4  
template < typename Left > DO$jX 4  
struct value_return |L4K#  
  { :- ydsR/  
template < typename T > _S#uxgL<  
  struct result_1 }4kd=]Nk  
  { 1G+42>?<1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ed)t87E  
} ; |,Y(YSg.  
A@ EeX4N  
template < typename T1, typename T2 > a<M<) {$u  
  struct result_2 P/?`  
  { iFW)}_.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q': }'CI  
} ; Xb=9~7&,$  
} ; o+(.Pb  
B&yb%`9],W  
;X! sTs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]-& ehW  
.3&zP  
下面我们来剥离functor中的operator() (yCF pb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #|34(ML  
;z>)&F  
return l(t) op r(t) hX]vZR&R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `bffw:; %  
return op l(t) =LS?:Mhm  
return op l(t1, t2) jyf[O -  
return l(t) op -Vk+zEht  
return l(t1, t2) op nqt;Ge M  
return l(t)[r(t)] &V[m{.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q7C>A`w  
XU .FLNe  
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: WLEjRx  
单目: return f(l(t), r(t)); uHUicZf.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qj?FUxw  
双目: return f(l(t)); o@r+Y  
return f(l(t1, t2)); l-"$a8jn2  
下面就是f的实现,以operator/为例 E[>4b7{g:  
ewSFB< N  
struct meta_divide T"XP`gk  
  { G_g~-[O  
template < typename T1, typename T2 > J A ]s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #n 7uw  
  { "EQ-`b=I4  
  return t1 / t2; BM#cosV7%h  
} "8aw=3A  
} ; iNgHx[*?  
XS]=sfN  
这个工作可以让宏来做: M& GA:`  
=usx' #rb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r"SuE:D  
template < typename T1, typename T2 > \ yK<%AV@v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; utC]GiR  
以后可以直接用 ;-47d ^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 69 R8#M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :Q=Jn?Gjb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1GVJ3VXt  
74rz~ZM 5  
;$ =`BI)  
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 Jeyy Z=  
P'GX-H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TGGeTtk=  
class unary_op : public Rettype j8!fzJG  
  { [L8Bgw1  
    Left l; K.n #;|  
public : L{;q^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qCn(~:  
I3D8xl>P\  
template < typename T > q 4PRc<\^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hVI $r  
      { Y(ly0U}  
      return FuncType::execute(l(t)); 2P~zYdjS  
    } M;={]w@n  
b2. xJ4  
    template < typename T1, typename T2 > {n=)<w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  z@^l1)m  
      { qC40/1-m8K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EX7cjQsml  
    } i=@.u=:  
} ; B5aFt ;Vj  
&Jv j@,>$d  
^)conSm  
同样还可以申明一个binary_op 5V4Ze;K  
_`|Hk2O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |AW[4Yn>  
class binary_op : public Rettype P*XLm  
  { K_',Gd4L  
    Left l; s={AdQ  
Right r; hgX@?WWR  
public : @dV'v{:,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G eN('0  
qi_[@da f?  
template < typename T > wP- pFc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f@T/^|`mh  
      { ZFNM>C^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2j` x^  
    } ]fI v{[A_  
MbC7`Sp&i  
    template < typename T1, typename T2 > #.UooFk+Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W~k"`g7uu  
      { o-Pa3L=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ge9j:S{  
    } 9%j_"+<c  
} ; N&U=5c`Q'  
")"VQ|$y  
2@@OjeANsX  
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 LX'.up11X5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \B8tGog  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nV ko]y  
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。 KlDW'R $  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r4k =i4  
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。。。 uOc :^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `Lb^!6`)  
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) DcE)6z#  
下面是修改过的unary_op e)LRD&Q  
U0q{8 "Pl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LCx{7bN1ro  
class unary_op O&Q_ vY  
  { N^pTj<M<g  
Left l; OACRw%J:X{  
  N|Xx#/  
public : k{(R.gLZG  
os|8/[gT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "qjkw f)\  
'Ar+k\.J  
template < typename T > ^&buX_nlO  
  struct result_1 ,y>,?6:>  
  { I3]-$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?*|AcMw5  
} ; im|( 4 f  
#\[h.4i  
template < typename T1, typename T2 > Q{T6t;eH  
  struct result_2 7T9m@  
  { MWl?pG!Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [ X]yj  
} ; IL`X}=L_  
G?CaCleG  
template < typename T1, typename T2 > q,3_)ZOq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |9T3" _MmJ  
  { nfET;:{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KWbnSL8  
} ma[%,u`  
O*xC}$OOn  
template < typename T > u9My.u@-*%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A(G%9'T  
  { h3D~?Iom  
  return OpClass::execute(lt(t)); !|;^  
} M3ihtY  
'g.9 goQ  
} ; YyEW}2  
8\HL8^6c5  
u :AKp<'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xDU>y  
好啦,现在才真正完美了。 lx$]f)%~  
现在在picker里面就可以这么添加了: ivDmPHj{  
8+Sa$R  
template < typename Right > {q f gvu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @q:v?AO  
  { ?=,4{(/)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I.BsKB  
} {\z&`yD@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |C}n]{*|  
07 [%RG  
gsFyZ  
Tlc3l}B*Z  
CZ* #FY  
十. bind Agt6G\ n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &J(+XJM%  
先来分析一下一段例子 6/_] |4t  
5p!X}u ]  
^f*}]`S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1{D_30sG.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M &`ZF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :j_OO5b!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,p2BB"^_i  
我们来写个简单的。 #yz5CWu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W <.h@Rz+  
对于函数对象类的版本: bW03m_<M<1  
,{DZvif   
template < typename Func > f}{ lRk  
struct functor_trait *FhD%><  
  { 0kC}qru'  
typedef typename Func::result_type result_type; W,<L/ZKJ  
} ; 4Ufx,]  
对于无参数函数的版本: ?4>uGaU\  
#=@H-ZuD7  
template < typename Ret > + / s2;G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qYpuo D   
  { M]9oSi  
typedef Ret result_type; I#lvaoeN  
} ; b^ wWg  
对于单参数函数的版本: }xhat,9  
Gt;@. jY&  
template < typename Ret, typename V1 > oVi_X98R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =2+';Xk\  
  { ) D_ZZPq_  
typedef Ret result_type; 1$S;#9PQ  
} ; WOqAVd\  
对于双参数函数的版本: WZ}je!82  
Arvxl(R\4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5W hR |  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rb8c^u#r  
  { ]MI> "hn  
typedef Ret result_type; &?+vHE}  
} ; @L?X}'0xI4  
等等。。。 X3nt*G1dL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Bfh[C]yy  
b-Fv vA  
template < typename Func > QG{).|pm  
struct func_return yWS #{| o(  
  { p1}Y|m!  
template < typename T > 'p0|wM_  
  struct result_1 Y)D~@|D,  
  { 6AS'MD%&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?l\1n,!:8  
} ; 9iMQq40  
?Q$LIoR  
template < typename T1, typename T2 > /48W]a}JS  
  struct result_2 2 uuI_9 "^  
  { >y P`8Oq[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2kv%k3 Q{  
} ; .-kqt^Gc  
} ; PqOy"HO  
,$;g'z!N  
m]g"]U:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oECM1'=Bf  
aFkxR\x 6%  
template < typename Func, typename aPicker > !sF! (u7  
class binder_1 <9za!.(zu  
  { OBF3)L]  
Func fn; }h+_kRQ  
aPicker pk; TWv${m zE  
public : 2m`4B_g A  
F[aow$",+}  
template < typename T > i&cH  
  struct result_1 @(:ah  
  { _ F0qq j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dq T)%a  
} ; d<*4)MRN  
qF9rY)ifm  
template < typename T1, typename T2 > 7Pt*V@DHS  
  struct result_2 $D,m o2I  
  { doR'E=Z4h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tykA69X\W  
} ; pB @l+ n^  
6{O#!o*g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C=LXL1x2e  
,+p&ZpH  
template < typename T > B x(+uNQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uj.~/W1,!  
  { nMU#g])y)  
  return fn(pk(t)); 3t(8uG<rL  
} =k4yWC5-  
template < typename T1, typename T2 > NJYx.TL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q:LyD!at  
  { ^q"wd?((h  
  return fn(pk(t1, t2)); S"|sD|xOb  
} M/U$x /3K  
} ; &}Y_EHj}  
%iPu51+=  
Q9K+k*?{N  
一目了然不是么? 0F'75  
最后实现bind CK e  
]{9oB-;,  
2|k*rv}l  
template < typename Func, typename aPicker > h.)2,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :oB4\/(G#  
  { V07x+ovq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <_*8a(j3  
} ;WIL?[;w  
0w >DU^+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lwH&4K  
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。 Q^Ln`zMe  
?`F")y  
十一. phoenix 6'C!Au  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #( nheL  
X$JO<@x  
for_each(v.begin(), v.end(), {nQ}t }B  
( 1A23G$D  
do_ JxQwxey{  
[ *jWU8.W  
  cout << _1 <<   " , " 7YbI|~  
] Q:+Y-&||"  
.while_( -- _1), aMTY{  
cout << var( " \n " ) ]P0DPea  
) <.3@-z>w2,  
); tC+9W1o  
b* Ipg8n+  
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: .<Z7 K @  
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 a73b/_zZ=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^&uWAQohL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3w )S=4lB  
'4sT+q  
BO\l>\)Ir  
template < typename Cond, typename Actor > :Puv8[1i  
class do_while mxHNK4/  
  { _}]o~  
Cond cd; 4\(;}M-R{  
Actor act; Y,D\_il_  
public : ,Ucb)8a  
template < typename T > 'D(Hqdr;:  
  struct result_1 n#3y2,Ml  
  { pmCBe6n \l  
  typedef int result_type; }jU{RR%6B  
} ; &3{:h  
:kZ2N67  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NQfIY`lt'  
Vm8;{Sq  
template < typename T > ]_BG"IR!..  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "EpE!jh  
  { y<F$@  
  do `Uk,5F5   
    { sSG]I%oB3  
  act(t); :yT~.AK}>1  
  } gb(\c:yg1R  
  while (cd(t)); @ x*#7Y  
  return   0 ;  v )7d  
} (I.uQP~H  
} ; qe(X5 ?#;  
`j>qOT  
<O$'3 _S"D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b&~uK"O'7d  
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。 wX 41R]pF  
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。 6X|KKsPzX  
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。 4v2(YJ%u  
下面就是产生这个functor的类: (kp}mSw  
>\DXA)nc  
EZP2Bb5g  
template < typename Actor > 0nie>  
class do_while_actor D3.sR\Hxf  
  { d c&Qi_W  
Actor act; BpP\C!:^  
public : !+)$;`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `*oLEXYN  
Tjs-+$P+  
template < typename Cond > bT{P1nUu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !W$Br\<  
} ; 62(WZX%b  
|P?8<8p  
Y_/Kd7,\~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q=?"0i&V  
最后,是那个do_ Zl,K#  
OD1ns  
r)j#Skh].  
class do_while_invoker qE,%$0g  
  { Zt!l3(*tt  
public : dN*<dz+4r  
template < typename Actor > +}+hTY$a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WZ&#O#(eO`  
  { r LfS9H  
  return do_while_actor < Actor > (act); }Xc|Z.6  
} CKBi-q FH  
} do_;  Mx r#  
5 h{Hf]A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LnJ7i"Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 coLn};W2  
最后来说说怎么处理break和continue 0>e>G(4(8  
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;_dil G  
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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