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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TZ#(G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7&oT} Z  
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, ~ *:{U   
nnr g^F  
R@*mMWW,  
Ky"]L~8$  
  class filler * V;L|c  
  { 1, 5"sQ$  
public : Vl=!^T}l+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p4l^b[p  
} ; YrlOvXW  
"^sh:{  
6z;C~_BV  
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: <dzfD;  
CeL`T:]r  
tBR"sBiws  
V>"nAh]}.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;. jnRPo";  
80qSPitj  
yX%q7ex  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >q W_%  
IE/F =Wr  
$|J16tW  
tJ:]ne   
二. 战前分析 ey'x3s_  
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。 <cC0l-=  
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 P .I <.e  
lw/zgR#|  
,-!h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yb 7  
  /* --------------------------------------------- */ fL3Px  
vector < int *> vp( 10 ); &8kc0Z@y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -1\*}m%1e  
/* --------------------------------------------- */ : ?K}.Kb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SePPI.n  
/* --------------------------------------------- */ ryhme\%l;f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;%-f>'KhI7  
  /* --------------------------------------------- */ 66A}5b4)]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _<;;CI3w  
/* --------------------------------------------- */ eN*=wOh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cJb.@8^J  
8:W," "  
)8BGN'jyi  
 m}t.E  
看了之后,我们可以思考一些问题: |jh&a+4W  
1._1, _2是什么? 4k}3^.#  
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。 UNx|+  
2._1 = 1是在做什么? .I~#o$6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZkbaUIQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gk"o/]Sf  
7d9kr?3(U  
&G#LQl  
三. 动工 3Z,J &d`[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T6T3:DG_B  
px|y_.DB2x  
6??o(ziK$  
d4y?2p ?3  
template < typename T > 5U%J,W  
class assignment E cS+/  
  { q?R)9E$h  
T value; N?Wx-pK  
public : X<pg^Y0  
assignment( const T & v) : value(v) {} >[,ywRJ#_}  
template < typename T2 > nIRJ5|G(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rE:"8d}z  
} ; h$F.(NIYe  
zDEX `~c  
J<p.J3I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M:%6$``  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2Fi ~GY_  
4r'QP .h  
7'c ;$~  
+I>u${sVx*  
  class holder <K^{36h  
  { H C %tJ:G  
public : hxwo<wEg  
template < typename T > RK7vR~kf<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wjJM\BKr`  
  { wR7Ja cKv  
  return assignment < T > (t); C*+gQeK  
} }}R?pU_  
} ; )@vhqVv?  
H2f!c{t$p  
= [N= mC  
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: P}YtT3. K  
2 kP0//  
  static holder _1; y. xt7 F1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R?%J   
1z .  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O9+Dd%_KS#  
而不用手动写一个函数对象。 h8nJt>h  
*w H.]$  
A* 1-2  
/G{;?R  
四. 问题分析 #hp 7@ Tu  
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。 {}sF ?wZf  
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。 gD13(G98  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <7U\@si4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2)iwAu   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \&{a/e2:S  
M2pe*z  
五. 问题1:一致性 J$aE:g6'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SG5GJCkc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [`F}<L."  
4AIo,{(  
struct holder 5%qq#;[ n  
  { {D6p?TL+  
  // 9.:]eL  
  template < typename T > n@TK}?\UoR  
T &   operator ()( const T & r) const Su4&qY  
  { )bd)noZi  
  return (T & )r; QR ?JN\%?  
} nrhzNW>]  
} ; \?$`dA[  
bv&#ay 7  
这样的话assignment也必须相应改动: uW%(ySbq  
li @:  
template < typename Left, typename Right > }?\8%hK"a7  
class assignment gwA+%]  
  { EZ"n3#/  
Left l; @5["L  
Right r; 3R}O3#lj,  
public : F @%`(/^TA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .83{NF  
template < typename T2 > -ho%9LW%|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8[k:FGp>  
} ; OV"uIY[%8V  
$fzO:br5WJ  
同时,holder的operator=也需要改动: rexNsKRK_  
@QN(ouqQ  
template < typename T > A_y]6~Mu?~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nf]h8d~  
  { [$Dzf<0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /e:kBjysJ  
} |]Eli%mNe  
F3?PlH: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。  kS7`g A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QX`T-)T e  
nxjP4d>  
return l(rhs) = r; TQ,KPf$0U  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S"@/F- 81  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >1$ vG  
:Rroz]*  
template < typename Tp > 2Y7u M;8  
class constant_t N|rB~  
  { b2tUJ2p  
  const Tp t; ppP0W `p  
public : HM]mOmL90N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RPB%6z$  
template < typename T > {f(RYj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R<)^--n  
  { 7'g{:dzS*3  
  return t; :~{Nf-y0`1  
} Q,m&XpZ  
} ; J#*%r)  
<2V:tj)?P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MQY}}a-oug  
下面就可以修改holder的operator=了 xXRlQ|84  
ng{ "W|  
template < typename T > Z1y=L$t8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .N>Th/K8  
  { vTl7x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W\pO`FL  
} m<e_Z~^G  
Xl %ax!/  
同时也要修改assignment的operator() ?'IY0^  
c-y`Hm2"  
template < typename T2 > '@{Mq%`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } BY5ODc$  
现在代码看起来就很一致了。 {8pN]=SaJ~  
&cSZ?0R  
六. 问题2:链式操作 RYyM;<9F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 69? wZfj'  
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。 I^l\<1"]  
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 S4bg7  
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。 $X_A 74 (  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2X,`t%o  
KNG7$icG  
template < typename T > t) l  
struct result_1 IZs NMY  
  { T^DJ/uhd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TY`t3  
} ; E;bv;RUio  
*A ([1l&]i  
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: wj2z?0}o  
mHF? t.y  
template < typename T > /Y`u4G()  
struct   ref %F}i2!\<L  
  { l<)k`lrMX4  
typedef T & reference; od-yVE&  
} ; hd1aNaF-  
template < typename T > l 2ARM3"  
struct   ref < T &> skP'- ^F~  
  { "j/jhe6  
typedef T & reference; j[${h, p?  
} ; KQTv5|$?  
H7{I[>:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $]<wQH/?_  
XM57 UG  
template < typename T > IBz)3gj J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sXwa`_{  
  { F #)@ c  
  return l(t) = r(t); E<[ Y KY  
} E}g)q;0v|2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Q;?rqi ,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ih<.2  
_$P1N^}Zs  
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 n+57# pS7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NHQi_U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rK[;wD<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &7r73~TXm  
最后的布局是: Bp-e< :  
                Add d T7!+)s5-  
              /   \ hEq-)-^G  
            Divide   5 5ENEx  
            /   \ ~X<?&;6  
          _1     3 FWW*f _L  
似乎一切都解决了?不。 d]K$0HY  
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。 uH |:gF^  
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。 P?hB`5X  
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: %W^Zob  
?k^~qlye  
template < typename Right > b8LA|#]i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ML.|\:r*  
Right & rt) const Nj{;  
  { oTg 'N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k] A(nr  
} ,Bs/.htQj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )I"I[jDw  
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。 PYiO l  
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。 abw5Gz@Ag  
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。 T|-llhJ8  
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。 )lU9\"?o  
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? @^.o8+Pp  
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: DN;|?oNZ  
WOQ>]Z  
template < class Action > E?FUr?-[  
class picker : public Action TPn#cIPG  
  { PsM8J  
public : cAq5vAqmg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} & zv!cf  
  // all the operator overloaded ?4#UW7I  
} ; srhI%Zj  
dVSQG947i:  
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。 P9)L1l<3I  
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: ue*o>iohB  
H 3so&_  
template < typename Right > $;rvKco)%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W[:CCCDL  
  { c{j)beaS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uann'ho?q  
} * !9=?  
L=dQ,yA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^<3{0g-"AW  
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。 2B"tT"f  
*j<{3$6Ii  
template < typename T >   struct picker_maker +ryB*nT  
  { M'VJE|+t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z^Yy sf  
} ; Xp9] 9H.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WWTRB +1>  
  { z.^_;Vql_  
typedef picker < T > result; f!F5d1N  
} ; 1\J9QZX0  
i>KgkRZL#  
下面总的结构就有了: P#}vi$dZ  
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。 <}G/x*N  
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。 rv c%[HfW;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1DlXsup&?#  
至此链式操作完美实现。 vX_;Y#uD  
?R_fg  
UrO& K]Z  
七. 问题3 S`Z[MNY  
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。 :j? MEeu  
6xFchdMG{m  
template < typename T1, typename T2 > *z};&UsF{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I|wC`VgB  
  { kt |j]:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `A#0If  
} N'CW Sf.e  
' e %>Ip  
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: tRo` @eEX  
{Ve3EYYm  
template < typename T1, typename T2 > 'e_e*.z3  
struct result_2 4X!4S6JfB  
  { tt|P-p-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -qBdcbi|x)  
} ; -s0\4  
> Edsanx  
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? 86>@.:d  
这个差事就留给了holder自己。 2f1Q&S  
    r4d#;S9{o  
y t7>,  
template < int Order > M9G?^mW1sT  
class holder; 4 !m'9  
template <> 4I9Yr  
class holder < 1 > $y{.fjy3  
  { ;p7R~17  
public : S$gLL kD1  
template < typename T > =!)x`1j!S  
  struct result_1 ?dXAHY  
  { BF 0#G2`h>  
  typedef T & result; (b.4&P"0  
} ; UC j:]!P  
template < typename T1, typename T2 > putRc??o;  
  struct result_2 ui-]%~  
  { ^CgN>-xZ?#  
  typedef T1 & result; ttls.~DG  
} ; wp83E,  
template < typename T > i(;.Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6uTC2ka[&R  
  { U2LD_-HZ  
  return (T & )r; rGrR;  
} V`9*_8Dx2  
template < typename T1, typename T2 > fhyoSRLR:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j7$xHnV4  
  { QNXoAx%I  
  return (T1 & )r1; _.E{>IFw  
} AxeQv'e  
} ; 6"NtVfui  
X(BX+)YR  
template <> eeBW~_W  
class holder < 2 > gW<4E=fl  
  { RF;[:[*W  
public : WX]O1Y  
template < typename T > EdTL]Xk  
  struct result_1 olr-oi`4C  
  { Mp=T;Nz  
  typedef T & result; |!/+ T^u  
} ; ^ cE{Uv  
template < typename T1, typename T2 > E;9J7Q 4  
  struct result_2 VLVDi>0i  
  { JLz32 %-M  
  typedef T2 & result; a:OMI  
} ; /r2S1"(q  
template < typename T >  ZpMv16  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "?kDR1=7A  
  { lr[T+nQ  
  return (T & )r; 9_4(}|"N|  
} :pNS$g[  
template < typename T1, typename T2 > cucmn*o?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V7`vLs-  
  { sAPQbTSM  
  return (T2 & )r2; R NQq"c\  
} :I2,  
} ;  F=a  
A,xPA  
5%4yUd#b  
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> >。 ,CN (;z)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m`):= ^nC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .5AFAGv_c  
+FAxqCkA  
return l(i, j) = r(i, j); nLmF5.&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o4OB xHKy  
*]}F=dtR k  
  return ( int & )i; @2mWNYHR*>  
  return ( int & )j; rA^=;?7Q  
最后执行i = j; ?6>*mdpl  
可见,参数被正确的选择了。 +>%51#2.Q  
8'_MCx(  
;(jL`L F  
}K`KoM  
q317~ z_nl  
八. 中期总结 M,X)rM}Q  
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: }_F:]lI*R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hW9!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &}0QnO_mj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |@d}O8  
=HJ7tele  
x%9Ca)r?}  
OCJt5#e~A  
~ ^D2]j  
p~Cz6n  
九. 简化 7+}WU4  
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。 ,G-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WPrBK{B`o  
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: E:k]Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e igVT4  
  +-*/&|^等 ^*+M9e9Z  
2. 返回引用。 z@o6[g/*Q  
  =,各种复合赋值等 (C1~>7L  
3. 返回固定类型。 CE!cZZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P-$ ,  
4. 原样返回。 SS24@:"{  
  operator, Slj U=,  
5. 返回解引用的类型。 KATf9-Sz  
  operator*(单目) c~ vql4  
6. 返回地址。 ==gL!e{  
  operator&(单目) 1 0.Z Bfn  
7. 下表访问返回类型。 r NKeY48\  
  operator[] _~{J."q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P;-.\VRu  
  operator<<和operator>> 2VUN  
Iz83T9I&  
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。 Q`6hJgyL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UjLq[,_!  
08{^Ksg  
template < typename Left > g kV`ZT9  
struct value_return [s\8@5?E  
  { c0HPS9N\  
template < typename T > tCoE4Ed  
  struct result_1 p&u\gSo  
  { |(TEG.<g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y2'HP)tfIw  
} ; rBU)@IpDG  
.qKfhHJ  
template < typename T1, typename T2 > o8H\l\(  
  struct result_2 98| v.d  
  { FGie*t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +'iqGg-  
} ; $aB`A$'hK  
} ; oM^vJ3  
Q4*{+$A  
-!mtLaLw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Gc*=n*@^K  
DfU= i'R  
下面我们来剥离functor中的operator() !fd>wvJ,:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GA` bWl  
r..f$FF)\  
return l(t) op r(t) c`hENPhW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #8 ^b]  
return op l(t) -sdzA6dp  
return op l(t1, t2) w|6?A-  
return l(t) op |'JN<?   
return l(t1, t2) op b/JjA  
return l(t)[r(t)] e6H}L:;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @8w5Oudvx  
vJct)i  
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: v@ qDR|?^  
单目: return f(l(t), r(t)); 1zG6^U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?(Tin80=r  
双目: return f(l(t)); W1Fhx`  
return f(l(t1, t2)); y`5 ?  
下面就是f的实现,以operator/为例 JUj.:n2e  
(CH6Q]Wi_!  
struct meta_divide yiXb<g+B  
  { aIQC[ry  
template < typename T1, typename T2 > ^c9_F9N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6[RTL2&W  
  { #`U?,>2q  
  return t1 / t2; \CE+P5  
} R.l!KIq  
} ; 2 M\7j  
n@h$V\&\iM  
这个工作可以让宏来做: `F1Yfm jZT  
4+nZ4a>LH?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |+JO]J#bc  
template < typename T1, typename T2 > \ )c1Pj#|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; py':36'  
以后可以直接用 u rQvJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]Ol w6W?%  
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 tJQZRZViu  
(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。。。) jk_yrbLc  
WBJn1  
^&y*=6C  
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  t5S|0/f  
J}4RJ9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &'i>d&  
class unary_op : public Rettype sa/9r9hc+  
  { 1M?x,N_W  
    Left l; [+CFQf>  
public : ]\>MDH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c&%3k+j  
<^Y #q  
template < typename T > b"}ya/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7h!nt=8Y  
      { #K$0%0=M  
      return FuncType::execute(l(t)); }weE^9GiJ  
    } 7@ y}J5,  
[AFGh L+t3  
    template < typename T1, typename T2 > +XX5;;IC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d!Ws-kzE  
      { Yt:%)&50}-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  r3OtQ  
    } `*yOc6i]  
} ; _Gb 7n5p  
-iW>T5f  
S;iD~>KP  
同样还可以申明一个binary_op !B{(EL=g  
1cMdoQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hBcklI  
class binary_op : public Rettype Dp#27Yzc  
  { s(s_v ?k  
    Left l; y,KZp2 j  
Right r; n>:e8KVM;  
public : qPUACuF'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Z;` BGZJ  
cFJZ|Ld  
template < typename T > rW~G'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,If"4C!w  
      { eYjF"Aq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "]'W^Fg  
    } x 2l}$(7  
N>P" $  
    template < typename T1, typename T2 > f4dHOH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const prIJjy-F  
      { Oq3t-omXS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !^1oH**  
    } B%))HLo'  
} ; (U.VCSn  
nHfAx/9!  
h]|2b0  
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 i1b3>H*3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u8<Fk !  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u V'C_H  
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。 **6X9ZIX[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :,/ \E  
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。。。 X C390t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6/(Z*L"~6k  
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) <3=k  
下面是修改过的unary_op JE$ $6X  
LA6Ik_-F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rXe+#`m2  
class unary_op I3l1 _  
  { bOV]!)o  
Left l; Nii5},  
  Ur""&@  
public : :N xksL^  
}y*rO(cu7G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9~iDL|0'~  
5:EE%(g9  
template < typename T > 0d`lugf  
  struct result_1 ?4Zo0DiUB  
  { #X5Tt  ;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N$ 2Iz  
} ; vDc&m  
[{ A5BE -  
template < typename T1, typename T2 > IY2f$YV  
  struct result_2 1gYvp9Ma  
  { :ZM=P3QZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wG22ffaki  
} ; J+hifO  
zKG]7  
template < typename T1, typename T2 > gvP.\,U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PC!X<C8*  
  { U/rFH9e$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AIA4c"w.EO  
} _9iF`Q  
]U 1S?p  
template < typename T > +gb"} cN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &23t/`   
  { =VZ0+Yl  
  return OpClass::execute(lt(t)); M3)Id?|]6  
} e#tWQM3  
y#lg)nB  
} ; w /CD-  
9v}vCg  
fEyc3K'5V  
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 $[(FCS  
好啦,现在才真正完美了。 j2%#xZ{33  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]jP 0Z#  
v #Q(g/^  
template < typename Right > B :1r;8{j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Xkp`1UTH  
  { \Q,5Ne'o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *eUxarI  
} &+pp;1ls  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ? ~_h3bHH  
Vvl8P|x.<  
7I{rhA  
hB]<li)"C  
uF-Rl## >  
十. bind UTuOean ]'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 62/tg*)  
先来分析一下一段例子 V"sm+0J  
QPsvc6ds  
k=5v J72U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l`AA<Rj*O-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Be0v&Q_NK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |DoD.?v  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p{rzP,Pb&  
我们来写个简单的。 Pill |4c<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6 Zv~c(   
对于函数对象类的版本: LGC3"z\=  
AjO|@6  
template < typename Func > &uu69)u  
struct functor_trait f1/i f:~6  
  { At8^yF   
typedef typename Func::result_type result_type; 6b=7{nLF  
} ; >zcp(M98  
对于无参数函数的版本: ,6^V)F  
e&XJK*Wf   
template < typename Ret > ~2U5Wt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )%(H'omvl  
  { T Z@S?r>^  
typedef Ret result_type; Tn\59 (  
} ; TZS:(MJ9M  
对于单参数函数的版本: >U[YSsFt6  
je~gk6}Y  
template < typename Ret, typename V1 > VxGR[kq$]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =:v5` :  
  { gS ^Y?  
typedef Ret result_type; VWE`wan<  
} ; CZ/:(sOJ  
对于双参数函数的版本: fhQ}Z%$  
?N!.:~~k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;!/g`*?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @RVj~J.A  
  { Pt %EyFG  
typedef Ret result_type; CKRnkTTiV  
} ; F%e5j9X`  
等等。。。 uze5u\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Je;HAhL  
g 2&P  
template < typename Func > CjlA"_!%E  
struct func_return *Mr'/qp,  
  { 5JRj'G0I  
template < typename T > l( 0:CM  
  struct result_1 G[[<-[C]5  
  { Fpf-Fa-K\b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .ID9Xd$fky  
} ; ZuQ\Pyx  
W&Gt^5  
template < typename T1, typename T2 > &Kc'g H  
  struct result_2 Hqm1[G)  
  { BvV!?DY4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )qV&sru.$  
} ; LDv>hzo  
} ; [^E{Yz=8,  
`?xE-S ;Pn  
5Gsjt+ o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [+Y;w`;Fq  
Nc[V kJ]  
template < typename Func, typename aPicker > `z!?!"=  
class binder_1 _i+7O^=d6X  
  { qx\P(dOUf  
Func fn; CaqMLi%  
aPicker pk; lC(g&(\{  
public : QF`o%mI  
uNRT@@oCq  
template < typename T > /:@X<  
  struct result_1 Luu.p<   
  { H?<c eK'e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {oc7Chv=/H  
} ; "jG-)k`a  
,}_uk]AQ  
template < typename T1, typename T2 > \Zms  
  struct result_2  #mcU);s  
  { Kf-rthO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AT]Ty  
} ; JPfE`NZ  
TZ+2S93c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `h|>;u   
1$G'Kg/  
template < typename T > >On"BP# U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @s/0 .7  
  { nH^RQ'19  
  return fn(pk(t)); F|t_&$Is?  
} O:3DIT1#>  
template < typename T1, typename T2 > i(@<KH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bZsg7[: C  
  { z@n779i  
  return fn(pk(t1, t2)); !u=,bfyH  
} N`%f+eT(  
} ; =c(3EI'w  
Kp_^ 2V?  
fnm:Wa|,%|  
一目了然不是么? y()Si\9v  
最后实现bind D1VM_O  
p~w|St 7jg  
*=ymK*  
template < typename Func, typename aPicker > &BDdJwE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2r|!:^'?W  
  { wk"zpI7L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ] /{987  
} .}l&lj@#  
`2Oh0{x0*O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @Ui dQX"b  
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。 {<3>^ o|"  
;Jrk#7  
十一. phoenix Yi+~}YP.E(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kGX;x}q  
f:-dw6a=s  
for_each(v.begin(), v.end(), %d\|a~p:  
( t846:Z%[  
do_ a:3f>0_t  
[ ;c_pa0L  
  cout << _1 <<   " , " w+0Ch1$  
] /o_h'l|PS  
.while_( -- _1), )4P5i b  
cout << var( " \n " ) Qe )#'$T  
) axW4 cS ?  
); hj.Du+1  
)tV^)n[w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z|kMoB  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >O{/%(9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uF=xo`=|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yNb :zoT  
sC .R.  
D< 4!7*9%  
template < typename Cond, typename Actor > nBVknyMFNF  
class do_while !7K-Kqn  
  { xf.2Ig  
Cond cd; FiQx5}MMhu  
Actor act; 5E+k}S]M$  
public : KQ x<{-G6  
template < typename T > +i[w& P  
  struct result_1 Xkv+"F=-  
  { Um$a9S8b&  
  typedef int result_type; ymsqJ   
} ; Mwdw7MZ"S  
69v[* InSd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ] cv|A^  
0+\~^  
template < typename T > ?Ze3t5Ll  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YTco;5/  
  { ^<e"OV  
  do o\luE{H .?  
    { (qP !x 2j  
  act(t); 0P_Y6w+  
  } QJG]z'c+  
  while (cd(t)); 63$ R')  
  return   0 ; p ?HODwZ  
} ibOXh U  
} ; D^Z~>D6  
A_t<SG5  
2Z-BZuK6p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3o'SY@'W  
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。 TLL.Ch|#Y  
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。 e< Ee2pGX  
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。 Z6cG<,DQ  
下面就是产生这个functor的类: w^*jhvV%kW  
'7F`qL\/#(  
H\kqmPl&  
template < typename Actor > ^/Hj^4~_U  
class do_while_actor wBcDL/(>  
  { y^C; ?B<  
Actor act; *4zVK/FJ  
public : "z }bgy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /Ki :6  
N[}XLhbt  
template < typename Cond > S)"5X)mq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |7zm!^t$  
} ; ]sjOn?YA+  
2="C6 7TK  
'FBvAk6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J<_&f_K0]  
最后,是那个do_ LwUvM  
(D8'qx-M  
&-+&`h|s  
class do_while_invoker |k'I?:'  
  { jkNZv. )p  
public : ?<  w +{  
template < typename Actor > -o#0Yt}3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B`hxF(_p/  
  { LFSOHJj  
  return do_while_actor < Actor > (act); su=.4JcK  
} 9GZF39w u  
} do_; d1j v>tu  
LM _4.J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &V( LeSI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]dDyz[NuvD  
最后来说说怎么处理break和continue ,)L.^<  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 &TbnZnv  
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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