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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =G<i6%(^g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Xg^9k00C  
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, Tm) (?y  
kD?lMA__  
a}p}G\b|  
>Y>>lE! k  
  class filler ZIr&_x#e  
  { iVdY\+N!<  
public : "54t7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aM6qYO!jA  
} ; FG @ ')N!g  
rdBF+YN9/?  
|XV@/ZGl~  
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: 0 v> *P*  
.z6"(?~  
z%0'v`7  
&aLelJ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _VM()n;  
}@Dgr)*+  
*p  !F+"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4n5r<?rY  
G[4$@{  
]38{du  
E9]\ I> v  
二. 战前分析 `{v!|.d<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8~@?cy1j!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 'Z{_w s  
}#D+}Mo!,  
G\4*6iw:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l2|[  
  /* --------------------------------------------- */ , b;WCWm  
vector < int *> vp( 10 ); GUH-$rA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yd+.hg&J  
/* --------------------------------------------- */ N)0V6q"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -qW[.B  
/* --------------------------------------------- */ sCrOdJ6|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yzH[~O7  
  /* --------------------------------------------- */ D.;iz>_}Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RASPOc/]   
/* --------------------------------------------- */ \.l8]LH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Smc=-M}  
c7R<5f  
?P>3~3 B  
H5J1j*P<d  
看了之后,我们可以思考一些问题: YQ _]Jv k  
1._1, _2是什么? W[4 V#&Z  
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。 "MX9h }7  
2._1 = 1是在做什么? tA{B~>  
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。 [!'fE #"a  
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。 58>C,+  
[19QpK WM  
Yn+d!w<3:  
三. 动工 /t=Fx94  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5S/YVRXq  
q37d:Hp  
xk\n F0z  
1Ax{Y#<  
template < typename T > \:Vm7Zg  
class assignment q7kE+z   
  { 24b?6^8~k  
T value; U5!~ @XjG>  
public : tOT(!yz  
assignment( const T & v) : value(v) {} p?idl`?^3  
template < typename T2 > d(!g9H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P7D__hoE  
} ; c80!Ub@  
s"-gnW  
"x~su?KiA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]mZN18#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y)*:'&~2e  
X Z4q{^o  
7^<{aE:  
&cuDGo.  
  class holder 3-6Lbe9H  
  { XFmTr@\M  
public : !U[/P6 +0  
template < typename T > nd3n'b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~|kSQ7O^  
  { 7B s:u  
  return assignment < T > (t); (Ee5Af,4  
} nA4PY]  
} ; Tk~Y  
\iQ{Q &JR:  
AdGDs+at,  
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: e,8[fp-7  
n5s2\(  
  static holder _1; 6*r#m%|   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |SSe n#PYp  
!E.CpfaC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [L`w nP  
而不用手动写一个函数对象。 ic=tVs  
==]BrhZK  
&|Cd1z#?  
LE]mguvs  
四. 问题分析 Sece#K2J|  
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。 -F~"W@9r  
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。 4uy:sCmu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O;83A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !HCuae3_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D\0q lCAs  
zbgH}6b  
五. 问题1:一致性 Mv_-JE9#>o  
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?| ~/l5ys  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y DWV=/  
P,W(9&KM  
struct holder YQN@;  
  { ,9YgznQ  
  // &qMt07  
  template < typename T > `JzP V/6  
T &   operator ()( const T & r) const >j6"\1E+Dz  
  { 0 P2lq  
  return (T & )r; P+<4w  
} :/XWk %  
} ; N;mJHr3[F  
oa<%R8T?@  
这样的话assignment也必须相应改动: M"!{Dx~  
h,@tfd U^  
template < typename Left, typename Right > hUP?r/B  
class assignment H63?Erh>a  
  { F1GFn|OA  
Left l; ,?oC+9w  
Right r; ./i5VBP5  
public : h\lyt(.s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :D:Y-cG*n<  
template < typename T2 > GzEvp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @Pb%dS  
} ;  `;HZO8  
Qy7pM8~h  
同时,holder的operator=也需要改动: ln*jakRrC  
34c+70x7  
template < typename T > . ytxe!O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S(#v<C,hd  
  { ]Il}ymkIZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8/"R&yAh  
} WbJ  
JJ4w]Dd4  
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。 .Ge`)_e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <pIel   
oZ\zi> Y,  
return l(rhs) = r; ]Wg&r Y0  
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。 z*e`2n#\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,{Ga7rH*   
,Fzuo:{uy  
template < typename Tp > vn1*D-?  
class constant_t ]=G  dAW  
  { r,Tq";N'  
  const Tp t; MHQM'  
public : ZfVw33z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AYsiaSTRqW  
template < typename T > u3C0!{v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o-+H-  
  { Y,M 2 D  
  return t; b NR@d'U  
} _jM+;=f  
} ; fRK=y+gl@  
@ S)p{T5G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4|h>.^  
下面就可以修改holder的operator=了 8SOfX^;o  
Wxzh'c#\8  
template < typename T > v-&@c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F@<^  
  { "sJ@_lp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }e-D&U  
} ffG1QvC|M  
cpu|tK.t  
同时也要修改assignment的operator() F5 7Kr5X  
3(3-#MD0  
template < typename T2 > N[&(e d=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U-pBat.$'C  
现在代码看起来就很一致了。 UL0n>Wa5  
of/' 9Tj  
六. 问题2:链式操作 UHS{X~CS e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aC#{@t  
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。 o+g\\5s  
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。 iJb-F*_y  
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。 [/Xc},HbMe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZN}U^9m=  
bo[[<j!"I  
template < typename T > `teaE7^Wm  
struct result_1 %ZT I ?a  
  { Lm7fz9F%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~}g) N  
} ; @<z#a9  
xV.UM8  
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: ?7dV:]%~2  
>o5eyi  
template < typename T > ^w*&7.Z  
struct   ref Y@MFH>*  
  { AH|'{  
typedef T & reference; !m?W+ z~J  
} ; cv9-ZOxJ  
template < typename T > ;"]?&ri  
struct   ref < T &> TlpQ9T  
  { @vPGkM#oW  
typedef T & reference; ] 69z-;  
} ; 3Y=uBl  
I&>5b7Uf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N >k,"=N /  
MrhJk  
template < typename T > T1M>N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B&?xq)%*#  
  { G\#dMCk?  
  return l(t) = r(t); K-n]m#U4o  
} $j&2bO 5M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Oee>d<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @!::_E+F]  
^3ysY24Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Kgb<uXk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v<E_n;@9k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZmZ7E]c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r?}L^bK  
最后的布局是: ew1bb K>  
                Add &?M'(` ~  
              /   \ =|qYaXjT$  
            Divide   5 $O,IXA  
            /   \ BV eIj }  
          _1     3 gPF5|% 3)  
似乎一切都解决了?不。 "tz`@3,5dN  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 w%eEj.MI|i  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 iJzW3%E  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c:,K{ZR  
Eg0qY\'  
template < typename Right > vnH[D)`@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6&L8 {P  
Right & rt) const 7vEZb.~4z  
  { 79}Qj7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7-c3^5gn{  
} X-_0wR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2fG[q3`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 K!;>/3Y2-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Kbcr-89Gv~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J>^KQ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e@L?jBj8m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %J :2y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: q@}tv =}  
GtkZ%<KF9  
template < class Action > ^A$p)`KR  
class picker : public Action J4jL%5t  
  { 5 0<  
public : !KLY*bt6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H~~>ut6`  
  // all the operator overloaded -}P/<cu:  
} ; dgW/5g  
]-g4C t_V  
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。 'Ug-64f>  
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: T@j@IEGH  
]t;bCD6*  
template < typename Right > Te@=8-u-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q[TW  
  { 9FmX^t$T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qrY]tb^K  
} d5 U+]g  
?o_ D#gG*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ThYHVJ[;  
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。 CChCxB  
;(;{~1~  
template < typename T >   struct picker_maker pF'M  
  { z+X DN:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~jM!8]=  
} ; e18}`<tW-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ! f*t9 I9Q  
  { Fes /8*-  
typedef picker < T > result; HsAKz]Mq  
} ; k>!A~gfP~  
A IsXu"  
下面总的结构就有了: (zhi/>suG  
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。 u;=a=>05IR  
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。 Xv?'*2J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |Whkq/Zg  
至此链式操作完美实现。 [+>cW0a  
uOQl;}Lk5  
I 2*\J)|f  
七. 问题3 Ui05o7xg~p  
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。 ]VHO'z\m  
.{66q#.  
template < typename T1, typename T2 > Ugv"A;l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lb%:u5X\D@  
  { [TX5O\g![  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /Pgc W  
} @M8vP H  
[ h~#5x  
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: 9vJ'9Z2\  
.?;"iv+  
template < typename T1, typename T2 > #mH4\s  
struct result_2 Oh/2$72  
  { F@jyTIS^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Oo8"s+G  
} ; 4'U #<8  
Wf5ohXm>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S'%!KGVe  
这个差事就留给了holder自己。 R^tDL  
    hT[w" &3  
TW~9<c  
template < int Order > 'A#F< x  
class holder; /|aD,JVN"  
template <> UeN+}`!l  
class holder < 1 > <#No t1R  
  { pXq5|,aC  
public : ,|Lf6k  
template < typename T > 0j(/N  
  struct result_1 ;8> TD&]{  
  { kY]^~|i6  
  typedef T & result; 9xIz[`)i.  
} ; ("ulL5  
template < typename T1, typename T2 > VXIB9 /*i  
  struct result_2 I9E]zoj8  
  { F}{uY(hv"[  
  typedef T1 & result; A#8Dv&$Pr  
} ; w[?E oFI$Y  
template < typename T > ahx*Ti/e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a^.5cJ$]  
  { f)%8*B  
  return (T & )r; TaE&8;H#N  
} ~t.M!vk  
template < typename T1, typename T2 > 7&{[Y^R]"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i9quP"<9  
  { J#jx)K!  
  return (T1 & )r1; &/tGT3)  
} E>3(ff&  
} ; } 2P,Z6L  
2]/[  
template <> !i*bb~  
class holder < 2 > PxiJ R[a  
  { <t)D`nY\  
public : Fun+L@:;  
template < typename T > tP]-u3  
  struct result_1 !(-S?*64l  
  { sU 5/c|&  
  typedef T & result; >(39K  
} ; j SXVLyz  
template < typename T1, typename T2 > y%=t((.Z  
  struct result_2 Cz]NSG5  
  { )%=oJ!)  
  typedef T2 & result; >r~!'Pd!  
} ; gQ~X;'  
template < typename T > `]3A#y)v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mQy!*0y  
  { Y> f 6  
  return (T & )r; ={gfx;  
} %W:]OPURK  
template < typename T1, typename T2 > \oc*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ew{(@p+$  
  { B0#JX MX9  
  return (T2 & )r2; 6N {|;R@2  
} 6 s1lf!  
} ; pv9Z-WCix$  
Hj^_Cp]@*  
y7WO:X&  
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> >。 Aq:1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `UDB9Ca  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hRKA,u/G  
<u%&@G$F>  
return l(i, j) = r(i, j); 5 Yf T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _"R /k`8  
A6# 5 z  
  return ( int & )i; ilpP"B  
  return ( int & )j; ^ ;XJG9a0\  
最后执行i = j; ?7"6d p_K  
可见,参数被正确的选择了。 =w <;tb  
k x26nDT(  
Y}Gf%Xi,  
YdNmnB %J  
|Xv]s61  
八. 中期总结 $m)[> C  
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: )S 2GPn7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7U_OUUg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `X ;2lgL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k1)=xv#S  
N5\]VCX  
@XR N#_{  
iR(jCD?) Y  
J5 2- qR/  
n~|sMpd,M1  
九. 简化 01/yog  
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。 _BP!{~&;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /6PL  
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: :]g>8sWL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0k\BE\PQk  
  +-*/&|^等 1L\\](^ 3  
2. 返回引用。 #2\ 0#HN  
  =,各种复合赋值等 @K:TGo,%I  
3. 返回固定类型。 Q5~Y;0'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D?:AHj%gW  
4. 原样返回。 lZ![?t}2`  
  operator, c.;}e:)s  
5. 返回解引用的类型。 :$J4T;/{  
  operator*(单目) _bm8m4Lk  
6. 返回地址。 E|K~WO]>o  
  operator&(单目) DcL;7IT  
7. 下表访问返回类型。 suP/I?4'@  
  operator[] u^Sa{Jk=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'ZboLoS*-  
  operator<<和operator>> w%L::Z4  
./# F,^F2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "g=g' W#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s}5,<|DL  
e0; KmQjG  
template < typename Left > SZ'2/#R>  
struct value_return [@LA<Z_  
  { N=[# "4I  
template < typename T > \2Atm,#4  
  struct result_1 v@^P4cu;  
  { ? f\ ~:Gm/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YLVZ]fN=>  
} ; ;:5Ahfo \  
O h{ >xg  
template < typename T1, typename T2 > ]6BV`r]  
  struct result_2 )J<VDO:_YA  
  { Pv3rDQ/Yt|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lI"~*"c`  
} ; pni*#W*n  
} ; @W+m;4HH  
oFC]L1HN&  
@P@j9yR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]W9{<+&  
aIXN wnq  
下面我们来剥离functor中的operator() >q !:*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZP}NFh%,u  
"f5neW  
return l(t) op r(t) #D2.RN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y"dUxv1Ap  
return op l(t) p|f5w"QcH  
return op l(t1, t2) )=]u]7p}  
return l(t) op -cL{9r&X  
return l(t1, t2) op &}q;,"  
return l(t)[r(t)] f+xhS,iDR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cU  
e*?@6E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: cFF'ygJ/  
单目: return f(l(t), r(t)); BV@xE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ={]tklND  
双目: return f(l(t)); io1hUZ  
return f(l(t1, t2)); AwQ7Oz|(  
下面就是f的实现,以operator/为例 QRL+-)DMc  
iu9<]1k  
struct meta_divide 5tG\5  
  { s`63 y&Z[  
template < typename T1, typename T2 > |h6u%t2AY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {)L*\r  
  { 8v V<A*`  
  return t1 / t2; *@(j'0hj  
} 4?2$~\ x  
} ; }3DZ`8u  
abgA Ug)  
这个工作可以让宏来做: /nas~{B  
r;C BA'Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W~i599!v  
template < typename T1, typename T2 > \ (aTpBXGr=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n=8DC&  
以后可以直接用 XK=-$2n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,}jey72/k  
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 IB%Hv]  
(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。。。) c*c 8S~6  
C >gC 99  
x3L0;:Fx8P  
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 .2v)x  
*<"#1H/q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :5, k64'D  
class unary_op : public Rettype E$1P H)  
  { | ycN)zuE  
    Left l; H b}(.`  
public : N6thbH@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z1vSt[s  
i~sW_f+  
template < typename T > 7~ =r9-&G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sG K7Uy  
      { WTX!)H6Zv  
      return FuncType::execute(l(t)); d"U'\ID2y  
    } ! a!^'2  
H2oD0f|  
    template < typename T1, typename T2 > xwjiNJ Gj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *\"+/   
      { W6Z3UJ-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;cD&qheDV  
    } ..a@9#D  
} ; /4wPMAlb  
L[a A4`  
E~K5n2CI  
同样还可以申明一个binary_op f C_H0h3  
$_orxu0W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O Zn40"`  
class binary_op : public Rettype mF`%Z~}b  
  { ';iLk[  
    Left l; gH<A.5 xy  
Right r; ^P~NE#p5  
public : R^+,D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FwaYp\z  
yD:}&!\}  
template < typename T > t1rAS.z&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ToE^%J4  
      { @ ?CEi#-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0Ma3  
    } KnxK9  
W>cHZ. _  
    template < typename T1, typename T2 > Y'eE({)<K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s_RUb  
      { rOA{8)jIa*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  Ds@nuQ  
    } C]GW u~QF  
} ; -![>aqWmj1  
</-aG[Fi  
U{?#W  
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 ibL    
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JthW"{E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .\}nDT  
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。 W~Ae&gcn#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v FWg0 $,  
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。。。 ]!'9Y}9a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dO!5` ]  
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) S<Od`I  
下面是修改过的unary_op i{2ny$55h  
P`TJqJiY~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JS#AoPWA  
class unary_op G/y;o3/[Z  
  { TJ+,G4z  
Left l; >^ TcO  
  {}DoRp q=  
public : .F^372hH3  
3\E G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '8V>:dy>  
L7OFZ|gUz  
template < typename T > kS1?%E,)q  
  struct result_1 <BX'Owbs!O  
  { ukwO%JAr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `w K6B5>  
} ; s~n@|m9k  
^udl&>  
template < typename T1, typename T2 > 3u@=]0ZN  
  struct result_2 0$:jZ/._  
  { z 8y.@<6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y41,T&ja  
} ; 5Zy%Nam'gN  
AZf$XHP2  
template < typename T1, typename T2 > +XoY@|Djd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =kDh:&u%  
  { +Vw]DLWR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eYD-8*  
} 6O| rI>D  
CA]u3bf~  
template < typename T > Cu`ty] -'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GB8>R  
  { Y@2v/O,\  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;Yu|LaI\<m  
} 2P2/]-6s#r  
"fOxS\er  
} ; 1^AG/w  
B*&HQW *u  
ihBIE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Cd'`rs}3  
好啦,现在才真正完美了。 *RJiHcII  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~jDf,a2  
5h@5.-}  
template < typename Right > _qvzZ6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UJ7{FN=@t  
  { cllnYvr3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :7[4wQDt4  
} f <pJ_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 I08W I u  
iCNJ%AZ H  
0@/C5 v  
0;Z] vl/|  
`L7Cf&W\l8  
十. bind |{9&!=/qf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }II)<g'  
先来分析一下一段例子 0T.kwZ8  
 >B$J  
 s4vj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g[ O6WZ!F_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wuKr 9W9Xa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 > K s.  
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。 b:(t22m#?  
我们来写个简单的。 %6cbHH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ES ?6  
对于函数对象类的版本: bsdT>|gW  
G0b##-.'^  
template < typename Func > ,iMdv+  
struct functor_trait p@[n(?duC.  
  { +Y"HbNz  
typedef typename Func::result_type result_type; ra}t#Xt`  
} ; k\Z@B!VAq  
对于无参数函数的版本: FJ{6_=@D  
6ac_AsFK  
template < typename Ret > {ug*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -7(,*1Tk  
  { d:JP935  
typedef Ret result_type; wj 15Og?  
} ; m_h$fT8 _  
对于单参数函数的版本: Wiere0 2*  
}S 6h1X  
template < typename Ret, typename V1 > PasVfC@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C"R}_C|r)*  
  { &x)nK  
typedef Ret result_type; >9,:i)m_  
} ; K8{ef  
对于双参数函数的版本: ui<Mnm_T;d  
y1#*c$ O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sGO+O$J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?e2G{0V  
  { #Q$e%VJ(c1  
typedef Ret result_type; j026CVL  
} ; [ @9a  
等等。。。 @B Muov  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =F/EzS  
/ 5y _ <  
template < typename Func > V>& 1;n  
struct func_return .s\_H,  
  { J6gn!  
template < typename T > B_S))3   
  struct result_1  V0!kvIv  
  { 0.0r?T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JQ9+kZ  
} ; .$a|&P=S  
'RZ0,SK'  
template < typename T1, typename T2 > cS(=wC  
  struct result_2 @YbZ"Jb  
  { _V(FHjY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  z uI7Px  
} ;  3 EOuJ  
} ; lu;gmWz  
*3rp g  
N9 TM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gf70 O>E  
)WsR 8tk  
template < typename Func, typename aPicker > +2g}wH)l  
class binder_1 SXx4^X  
  { rm4t  
Func fn; `. 3{  
aPicker pk; ;E0x#JUrw  
public : : `,#z?Rk  
 GjyTM  
template < typename T > ~~}8D"  
  struct result_1 ]T._TZ"  
  { &neB$m3y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E&>;a!0b]  
} ; 9F7}1cH7g@  
XwDt8TxL  
template < typename T1, typename T2 > 8 @r>`c  
  struct result_2 >%A~ :  
  { y(X^wC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?d_vD@+\  
} ; q@i.4>x  
s:ojlmPb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YM#J_sy@J.  
]l^" A~va  
template < typename T > `2`h4[^ [X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (5kL6d2  
  { &/?OP)N,}  
  return fn(pk(t)); BiA^]h/|  
} K0\`0E^,  
template < typename T1, typename T2 > kH?PEA! \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y mm*p,`  
  { _ygdv\^Tet  
  return fn(pk(t1, t2)); DTl&V|h$  
} .J?RaH{i  
} ; ik5"9b-\<  
I5E+=.T*ar  
et<@3wyd]  
一目了然不是么? :=\`P  
最后实现bind d?><+!a  
|nY+Nen7  
G0(A~Q"  
template < typename Func, typename aPicker > e}iv vs2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $]MOAj"LH  
  { U04)XfO;]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !, {-q)'D  
} vj"['6Xa  
KN~Repcz@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uFL!* #A  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xP &@|Ag  
W?0u_F  
十一. phoenix Hk?E0.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y1#QP3'Z1  
kfq<M7y  
for_each(v.begin(), v.end(), o3HS|  
( %>t4ib_8  
do_ *_"lXcG.  
[ orhze Oi\  
  cout << _1 <<   " , " i}@5<&J  
] =Ds&ArG  
.while_( -- _1), ~zDFL15w  
cout << var( " \n " ) JC9OL.Ob  
) :<uCi\9(  
); BJjxy0+  
|sBL(9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -v=tM6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /Q'O]h0a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 le2 v"Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -l{ wB"  
Z|j\_VKhl  
p7[&H/  
template < typename Cond, typename Actor > a KIS%M#Y  
class do_while 4|NcWpaV7  
  { 0$|wj^?U  
Cond cd; Pz-=Eq  
Actor act; #!4`t]E<  
public : Mm%b8#Fe!  
template < typename T > xI8v'[3  
  struct result_1 hroRDD   
  { F8B:P7I  
  typedef int result_type; 8},fu3Z  
} ; JB HnJm  
mWuhXY^Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D1EHT}  
t}gK)"g  
template < typename T > u HXb=U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n;k B_i*l  
  { I bE Nq  
  do w^/"j_p@  
    { vr$z6m ^  
  act(t); $'bb)@_  
  } M B,Z4 ^  
  while (cd(t)); 94.M 8  
  return   0 ; z_a7HCG2  
} i>;6Z s>S  
} ; _RX*Ps=  
D66!C{  
rm,h\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j4h?"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K\$z,}0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )`zfDio-1V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ||.Ve,<:  
下面就是产生这个functor的类: ;o.,vQF*  
AmcBu"  
"H}ae7@  
template < typename Actor > #DcK{|ty  
class do_while_actor cQh=Mri]  
  { yJw4!A 1!  
Actor act; /(bn+l}W  
public : DkBVk+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e3kdIOu5  
IE&G7\>(yO  
template < typename Cond > Zh_ P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; < !]7Gt  
} ; AI2>{V  
VM"*@T  
UFUm-~x`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rE\.[mFI  
最后,是那个do_ PSa"u5O  
%$F\o1S  
sUsIu,1Q  
class do_while_invoker V _pKe~  
  { \K(# r=  
public : ]BBjFs4#  
template < typename Actor > {4b8s%:!4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <nn!9V\C   
  { RQ[6svfP  
  return do_while_actor < Actor > (act); e6^iakSd.L  
} uB 35CRd  
} do_; kk3G~o +  
S;S_<GX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BU;E6s>P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ) 2Hl\"F  
最后来说说怎么处理break和continue q.PXO3T  
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。 N9cUlrDO  
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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