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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =$}P'[V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @/lLL GrZ"  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, `)`_G!a  
D%LqLLD  
o$'Fz[U  
>-r\]/^  
  class filler KZ6}),p  
  { q]0a8[]3  
public : ';+;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8 2&JYx  
} ; V5i_\A  
D7X-|`kH  
#StD]d  
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: X"(!\{ySI;  
9xB^dKM3  
*;7&  
= PqQJE}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gd_w;{WP  
q#pBlJ.LK  
?Mp~^sgp'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BcX}[?c  
2}'qu)  
7$z")JB  
V,<,;d fR  
二. 战前分析 +e)So+.W  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 rwtSn?0z"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /&$'v:VB  
U)zd~ug?m  
R$K.;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7,!Mmu  
  /* --------------------------------------------- */ 9;&2LT7z  
vector < int *> vp( 10 ); aj20, w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R)I 8 )  
/* --------------------------------------------- */ ^8o'\V"m^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /1h`O@VA  
/* --------------------------------------------- */ @\i6m]\X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RI:x`do  
  /* --------------------------------------------- */ 6]\F_Z41  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yH|ucN~k5S  
/* --------------------------------------------- */ T73oW/.0X?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `-D6:- ,w  
?#qA>:2,  
~4U[p  50  
'# "Z$  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~{n_rKYV  
1._1, _2是什么? @I]uK[qd  
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。 ]"dZE2!  
2._1 = 1是在做什么? j23OgbI  
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。 n8w|8[uV^  
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。 ;J2U5Y NO  
Gnl6>/L,  
$9y]>R  
三. 动工 }kT;UdIu;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %{yr#F=t#]  
EQyRP. dq  
u%V =Ze  
-]Z!_[MlDF  
template < typename T > KA`1IW;  
class assignment dY~3 YD[  
  { ba% [!  
T value; L:`|lc=^  
public : 6[69|&  
assignment( const T & v) : value(v) {} 394u']M  
template < typename T2 > Z"lL=0rY/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \C ZiU3  
} ; B+jT|Y'  
.!U `,)I  
XU2 HWa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =P'=P0G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !}"npUgE  
]b'K BAMy  
Umv_{n`  
3HO 4 h\mp  
  class holder S5" xb  
  { K^J;iu4  
public : RT9fp(6*  
template < typename T > j*I0]!-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J6hWcA6 g  
  { 1|;WaO1Q  
  return assignment < T > (t); , ZD!Qb  
} YM 7P!8Gc  
} ; yZb@  
bC$n+G>6k  
#Jy+:|jJ  
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: /_*:  
|O+R%'z'<  
  static holder _1; E5jK}1t4V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /Or76kE  
%saTyF,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fy`VQ\%7t  
而不用手动写一个函数对象。 CLQ\Is^]  
Yl&eeM  
5>j,P   
nkS6A}i3o  
四. 问题分析 3dcZ1Yrn  
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。 *7ap[YXZ\w  
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。 8ji!FZf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pP{b!1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e:AB!k^xp$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >7vSN<w~m  
FDbx"%A  
五. 问题1:一致性 $ ohwBv3S  
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?| ^dZ,Itho  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5irewh'R  
>Eik>dQ a  
struct holder eY\tO"Hc  
  { /p<mD-:.M  
  // \Y>^L{  
  template < typename T > I4m)5G?O2  
T &   operator ()( const T & r) const ;r49H<z   
  { d;D^<-[i  
  return (T & )r; q1r\ 60M  
} [mw#a9  
} ; /%=#*/E7  
xtpD/,2  
这样的话assignment也必须相应改动: j[iJo 5  
p&Nw:S  
template < typename Left, typename Right > xdYjl.f  
class assignment QdUl-(  
  { M[<O]p6  
Left l; t^8#~o!%  
Right r; RZOk.~[v  
public : J-Sf9^G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tI.(+-q  
template < typename T2 > g|)e3q{M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (niZN_qv  
} ; 9^igzRn0  
nqgfAQsE)  
同时,holder的operator=也需要改动: - /#3U{O  
b'3#FI=:  
template < typename T > qbqJ1^!6R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8 Sl[&  
  { 0<nKB}9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /RX7AXXB  
} Y8\Ms^rz  
0AR4/5.  
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。 5Tn4iyg;B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uBl&|yvxB  
b.YQN'  
return l(rhs) = r; tHJ1MDw'  
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。 ot_jG)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kZUuRB~om  
@VxBURZ?  
template < typename Tp > g=i|D(".  
class constant_t {[r'+=}l\S  
  { [C771~BL>  
  const Tp t; d[TcA2nF  
public : ,LcMNPr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SB$~Btr  
template < typename T > *aG0p&n}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EnwiE  
  { 8Yb/ c*  
  return t; ~\ie/}zYj  
} ip1jY!   
} ; bpUN8BI[T  
F4bF&% R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <=A&y5o  
下面就可以修改holder的operator=了 _QXo4z!a8  
QXXcJc~  
template < typename T > c^Wm~"r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FAPgXmFzx  
  { .rxc"fR4_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IgN,]y  
} e m>CSBx  
Yd/qcC(&  
同时也要修改assignment的operator() {W `/KU?u  
:^l*_v{  
template < typename T2 > 2$T~(tem  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WY*}|R2R  
现在代码看起来就很一致了。 =1\ 'xz}p?  
;=C^l  
六. 问题2:链式操作 fC~WuG 3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uVp R^  
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。 K =7(=Y{  
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。 1$xt=*.u|  
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。 *qz]vUb/0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N3x}YHFF  
W_iP/xL  
template < typename T > >"`:w  
struct result_1 ]^ RgzK  
  { ve K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vP,WV9Q1u  
} ; *}mtVa_|  
_10#rucr  
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: J4S2vBe16  
78 UT]<Q;K  
template < typename T > J~c]9t  
struct   ref <D&75C#  
  { Q{$2D&  
typedef T & reference; )dlt$VX  
} ; f5sk,Z  
template < typename T > (8H^{2K~  
struct   ref < T &> L G=Q  
  { @]2cL  
typedef T & reference; Crww\#E;  
} ; fF *a/\h %  
@|d|orMC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9k$uo_i'  
{ ET+V  
template < typename T > :;7qup  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /iukiWeW  
  { F,lQj7  
  return l(t) = r(t); lzw r]J%|?  
} 9ykmz (  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 sq<y2j1oF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 VF[]E0=u6  
!PQ@"L)p  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 BF]b\/I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DtZkrj)D/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pD &\Z~5T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ue l*:c  
最后的布局是: W6\s@)b;  
                Add aEL6-['(  
              /   \ Ex<-<tY  
            Divide   5 kB  :")$  
            /   \ fE^rTUtn  
          _1     3 ){wE)NN  
似乎一切都解决了?不。 /8GVu7  
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。 >O?EFd>E  
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。 koAc-o  
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: hVR=g!e#X  
Ad`; O+/;  
template < typename Right > szKs9er&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'X[3y^q  
Right & rt) const e|{6^g<ru  
  { Xw![}L >  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7H./o Vl  
} hd^?svID  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xkqt(ng(  
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。 Z7%>O:@z  
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。 `aSz"4Wd  
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。 Ag?@fuk$J  
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。 y~W6DL}  
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? -4V1s;QUZ  
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: _A%z^&k(i  
%q:V  
template < class Action > |yqx ]  
class picker : public Action fx=aT  
  { rZzto;NDS  
public : o"5R^a@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uK t>6DN.  
  // all the operator overloaded 6wxQ_Qz:Q  
} ; Uh&MoIBs#  
2TIZltFS0e  
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。 &z,w0FOre  
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: fe&K2C%bm  
lRentNg0b  
template < typename Right > VxsW3*`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r,0> 40^  
  { C>j"Ck^<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X,gXgxP\  
} j@ =n|cq  
'2# O{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > am@\$Sa4  
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。 i12iB+q  
#t{?WkO[  
template < typename T >   struct picker_maker '8dgYj  
  { ]@Zj-n8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B"8^5#t4s  
} ; %>pglI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *<BasP  
  { XhTp'2,]  
typedef picker < T > result; ~>+}(%<,  
} ; 0y6nMI  
Hk.+1^?%  
下面总的结构就有了: $~U_VQIA^  
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。 yyBfLPXZ  
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。 18|H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oIf -s[uH  
至此链式操作完美实现。 <5q:mG88  
X $cW!a  
U3p=H^MB.  
七. 问题3 "iOT14J!7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6g7 X1C  
9 ?h)U|J?G  
template < typename T1, typename T2 > =Y /  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3hb1^HNT  
  { k>2 xm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w^P4_Yr  
} 0M:.Jhp  
"-N%`UA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 'w!Hjq]$  
O/0m|~`iY  
template < typename T1, typename T2 > + PGfQN  
struct result_2 lE%0ifu  
  { 22(0Jb\_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \{abyi;  
} ; 2<|+h= &  
du`],/ 6  
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? d}IVYI  
这个差事就留给了holder自己。 gK`6 NUj  
    $yhQ)@#1  
,AACE7%l  
template < int Order >  ^d4#  
class holder; ;|}6\=(  
template <>  27w]Q_C  
class holder < 1 > 8n1Sy7K!;  
  { He&dVP  
public : /sC$;l  
template < typename T > epz2d~;  
  struct result_1 `2Ff2D ^ ?  
  { =yvyd0|35  
  typedef T & result; 2h u;N  
} ; :DQHb"(  
template < typename T1, typename T2 > 6g( 2O[n.  
  struct result_2 ;^t<LhN:  
  { QH#|R92:  
  typedef T1 & result; O"_FfwO a  
} ; *H:;pI WP  
template < typename T > \ $z.x-U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Pkzzyk_|D  
  { rzEE |  
  return (T & )r; t$R|lv5<  
} >qCUs3}C{*  
template < typename T1, typename T2 > }U%2)M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^;Ap-2Ww  
  { v8_HaA$5Y  
  return (T1 & )r1; D|6p rC%/  
} j9%=8Dn.<  
} ; uppA`>  
#ZF|5 r +  
template <> Dj #G{X".  
class holder < 2 > :+m|KC(Z  
  { 7BdvJ"  
public : Cc/?-0a2!  
template < typename T > 3`Y  
  struct result_1 ]J:?@}\^  
  { UPUO8W)<Z6  
  typedef T & result; ="<+^$7:k  
} ; 4vGkgH<,  
template < typename T1, typename T2 > WE68a!6  
  struct result_2 9`QWqu[  
  { OB l-6W  
  typedef T2 & result; H2|&  
} ; t&H):P  
template < typename T > -=5z&) X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D_(xhM  
  { j`ggg]"&$  
  return (T & )r; ^|-xmUC  
} ,W7\AY07]  
template < typename T1, typename T2 > X^r HugQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r9z/hm}E  
  { jZ7#xRt5w  
  return (T2 & )r2; :C_\.pA  
} vgo-[^FiP$  
} ; 4Poi:0oOys  
_`*x}  
97NF*-)N  
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> >。 k9'%8(7M:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8cF-kfbfZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tDF6%RG  
``$At,m  
return l(i, j) = r(i, j); *5.s@L( VU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xSug-  
 3m  
  return ( int & )i; cAV9.VS<L  
  return ( int & )j; 2*F["E  
最后执行i = j; _ B",? }  
可见,参数被正确的选择了。 (]vHW+'  
KP -g<Zc  
)9{?C4NQ  
K/ I3r_  
p!|ok #sW  
八. 中期总结 (,[m}Qb?!  
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: %AXa(C\1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $ZH$x3;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JrQ*.lJj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G*3O5m  
?)'j;1_=E3  
#ZeZs31  
DNq=|?qn]  
o5 @ l!NQ  
Q!z g=_z-  
九. 简化 |wQ|h$|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7Ha +@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (zCas}YAKI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .~4%TsBaY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wJ/k\  
  +-*/&|^等 e(O"V3wq*6  
2. 返回引用。 !!%vs 6  
  =,各种复合赋值等 |j#x}8 [(  
3. 返回固定类型。 w%GEOIj}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .3 m^yo c/  
4. 原样返回。 ~^w;`~L  
  operator, L'`W5B@  
5. 返回解引用的类型。 ]SFB_5Gb  
  operator*(单目) GGo nA  
6. 返回地址。 "=MRzSke3  
  operator&(单目) kG:uXbUI'  
7. 下表访问返回类型。 =X2 Ieb  
  operator[] l5l:'EY>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *ukE"Aj  
  operator<<和operator>> oIAP dn  
QA+qFP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gmJiKuAL5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Xv|~1v%s7  
X0* y8"  
template < typename Left > 9@nX 6\ ,  
struct value_return _6;T /_R=  
  { bP`yLz  
template < typename T > .fk!~8b[Q+  
  struct result_1 dUk^DI,:l  
  { % TyR8 %  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q Bc\=}  
} ; oQBfDD0  
f5IO<(:E^  
template < typename T1, typename T2 > 5#!pwjt~7  
  struct result_2 !E'jd72O  
  { _1VtVfiZ{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fpwge/w  
} ; hp/}Z"A=  
} ; !ANvXPp  
X8~ cWW  
dBE :rZu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^PMP2\JQA  
)wQR2$x~  
下面我们来剥离functor中的operator() ~^2Y*|{)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~N&j6wHg#  
| y\B*P  
return l(t) op r(t) MW=2GhD=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \(R(S!xr_  
return op l(t) DI'wZySS^  
return op l(t1, t2) NmthvKhH   
return l(t) op N J9H=  
return l(t1, t2) op hub1rY|No  
return l(t)[r(t)] Mf^ ;('~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wLAGe'GX  
Nc()$Nl8  
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: 3ybEQp9  
单目: return f(l(t), r(t)); RAxAy{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CTv-$7#  
双目: return f(l(t)); [RiCa  
return f(l(t1, t2)); MM"{ehd{^a  
下面就是f的实现,以operator/为例 a.L ?J  
2VyLt=mdh  
struct meta_divide f*04=R?w7>  
  { H,9e<x#own  
template < typename T1, typename T2 > 1tHTjEG4^3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n a])bBn  
  { d nWh}!  
  return t1 / t2; c!AGKc  
} gm B?L0UV  
} ; %,g6:Zc@  
D0/ \  
这个工作可以让宏来做: /[`bPKr  
i|0H {q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ev7Y^   
template < typename T1, typename T2 > \ |_{-hNiz0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y,v*jE  
以后可以直接用 Lj6$?(x}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~rN~Ql%S  
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 a$.(Zl  
(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' Dl*d  
v?F~fRH  
6H\3  
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 id8a#&t]  
nyD(G=Q5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =ltT6of@o  
class unary_op : public Rettype ]e@'9`G-'  
  { P(8zJk6h),  
    Left l; *D! $gfa  
public : /KFCq|;7s,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \74+ cN  
zp x  
template < typename T > ^P >; %  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fn>MOD!l  
      { ,.6Hh'^65^  
      return FuncType::execute(l(t)); UaA6  
    } .e%PK  
>y#<WB$i  
    template < typename T1, typename T2 > T B~C4HK=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c7.%Bn,  
      { }A;J-7g6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B@D3aOvO  
    } y((I2g1rv  
} ; Rm`_0}5  
N1`/~Gi  
H]K(`)y}4  
同样还可以申明一个binary_op Q"n|<!DN  
(E )@@p7,:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `j{ 5$X  
class binary_op : public Rettype 9IZ}}x  
  { UmZ#Cm  
    Left l; G]X72R?g  
Right r; E+k#1c|v$  
public : i9+(gX(t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #G%[4.$n.  
9ar+Ph@*  
template < typename T > DyIuM{Owj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ue@ fry  
      { |fkz=*rn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H z&a~  
    } (9$z+Zmm?  
MX2 Zm  
    template < typename T1, typename T2 > //S/pCqED  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NPF"_[RoeV  
      { PMC5qQ%x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AAUFX/}8P  
    } A J<Sa=  
} ; 6Ty;m>j  
`3m7b!0k  
J24<X9b  
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 bII pJQ1.[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Xg E\q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {Hg.ctam  
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。 i_8v >F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q{1Q w'+@  
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\En*3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KfD=3h=  
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) 9bd$mp  
下面是修改过的unary_op 'r3yFoP}  
Y@N-q   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sw A^oU  
class unary_op jz;N&62|  
  { 1{{z[w#  
Left l; =0!PnBGYn  
  {2QCdj46  
public : mDZ/Kp{  
L,6v!9@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eK[8$1  
`5,46_  
template < typename T > OOJg%y*H  
  struct result_1 BnJpC<xm  
  { r/o1a't;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uL| Wuq  
} ; o6L\39v_  
hq[;QF:B  
template < typename T1, typename T2 > }n/6.%  
  struct result_2 W u?A} fH  
  { }Fs;sfH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *9Eep~ 6  
} ; \~u7 k  
K@yLcgr{O2  
template < typename T1, typename T2 > *l\wl @{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OI:G~Wg  
  { ?Vg251-H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jFS])",\i  
} W6STjtT3P  
((OQs.  
template < typename T > /o@6? UH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2ZUI~:U Z  
  { jD]Ci#|W  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3Wv -olv  
} (SMnYh4  
zM:&`6;e  
} ; ]34fG3D|  
kF{'?R5 w  
"QCtF55X&  
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 E<6Fjy  
好啦,现在才真正完美了。 i"0]L5=P  
现在在picker里面就可以这么添加了: !' ;1;k);  
/Mq9~oC  
template < typename Right > }.`no  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s}3g+T\l1w  
  { DAYR=s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b2rlj6d  
} ?fv5KdD  
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。 VS.~gHx  
Jkf%k3H3I*  
LdAWCBLS  
:@x_& b  
 \_GG6  
十. bind Vz4 /u|gt  
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。 ,v^A;,q  
先来分析一下一段例子 ldFK3+V  
NA@<v{z  
QlxzWd3=q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )67pBj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sn>2dRW{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R9 +0ZoS  
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。 K+WbxovXU  
我们来写个简单的。 K14FY2"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u?Pec:3%  
对于函数对象类的版本: [2~^~K  
d`eX_]Z  
template < typename Func > b({K6#?'[  
struct functor_trait S1d^mu  
  { 8/i];/,v*M  
typedef typename Func::result_type result_type; &oJ1v<`  
} ; N+0[p@0  
对于无参数函数的版本: Z+8Q{|Ev  
Sm7O%V8{p  
template < typename Ret > p"'knZ G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U!y GZEU"[  
  { ;,WI_iP(w  
typedef Ret result_type; O%H c%EfG  
} ; Qk5pRoL_  
对于单参数函数的版本: ?**9hu\BG  
^Kbq.4  
template < typename Ret, typename V1 > GMv.G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0gevn  
  { $V/Hr/0  
typedef Ret result_type; 4`X]$.  
} ; b7uxCH]Z  
对于双参数函数的版本: Cf~ vT"  
LdH23\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  U))2?#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J]AkWEiCJ  
  { J=l\t7w  
typedef Ret result_type; :abpht  
} ; >Tf <8r,  
等等。。。 Hoj'zY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yhPO$L  
ByU&fx2Z  
template < typename Func > Kb$6a'u7  
struct func_return L>3-z>u,  
  { #qnK nxD  
template < typename T > O-3R#sZ0  
  struct result_1 )i^+=TZq  
  { Jc=~BT_G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vB?(|  
} ; v?@=WG  
t 3l-]  
template < typename T1, typename T2 >  S!Bnz(z  
  struct result_2 <(E9U.  
  { 6Cpn::WW}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8V?*Bz-4`  
} ; }VU7wMk  
} ; Can:!48  
NScUlR"nE  
A [hvT\X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #TG7WF 5  
L> \/%x>Wx  
template < typename Func, typename aPicker > kJ_XG;8  
class binder_1 'Szk!,_  
  { @{ CP18~:  
Func fn; F2^qf  
aPicker pk; (~Hwq:=.  
public : KvvG H-]  
(?vKe5  
template < typename T > Z~{0x#?4%  
  struct result_1 4#Rq}/h  
  { RD_l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8mn zxtk  
} ; 9O{b8=\}  
V9\y*6#Y,  
template < typename T1, typename T2 > D/`b ~Yl  
  struct result_2 P3_ &(  
  { @-%.+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e_ h`x+\:  
} ; E]&tgZO  
#I-qL/Lm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [+3~wpU(p  
krSOSW J  
template < typename T > dXMO{*MF{H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hmES@^n!_  
  { NGp^/PZX0  
  return fn(pk(t)); }nt,DG!r  
} /I@`B2  
template < typename T1, typename T2 > Y{`hRz`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *USzzLq  
  { XJguw/[wm  
  return fn(pk(t1, t2)); +rOfQ'lQ  
} btDPP k'  
} ;  B@K =^77  
{SJnPr3R  
rhH !-`m  
一目了然不是么? M1,1J-h  
最后实现bind Aw,#oG {N  
f eA(Rj  
+V,Ld&r  
template < typename Func, typename aPicker > pP^"p"<s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <=gf|(  
  { |n~Vpy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3IYbgUG  
} rrc>O*>{i  
*<l9d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Ebpf J  
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。 `\Hs{t]  
x-Fl|kwX.5  
十一. phoenix QV*W#K\7q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qy,X#y'FuE  
_Z3_I_lW  
for_each(v.begin(), v.end(), Jh`6@d  
( W<OO:B.ty  
do_ {3kI~s  
[ 3=Va0}#&  
  cout << _1 <<   " , " 7p+uHm  
] JNSH'9!n6  
.while_( -- _1), 1+NmiGKg  
cout << var( " \n " ) aj6{  
) od`:w[2\  
); :}[[G2|9  
TM$Ek^fQ.  
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: mqv!"rk'w  
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 F/chE c V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QP[`*X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D OGg=`XK1  
]qNPOnlp  
8+U':xR  
template < typename Cond, typename Actor > 90]{4]y;  
class do_while Nk/Ms:57y  
  { c69M   
Cond cd; VsR`y]"g  
Actor act; R:FyCT_,  
public : *l\vqgv.Z  
template < typename T > zP;1mN  
  struct result_1 x|IG'R1:Y  
  { Bg0 aLU)[  
  typedef int result_type; & wG3RR|  
} ; jHWJpm(  
_<P~'IN+n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :>GT<PPD;  
%Q[+bN[/  
template < typename T > m[!AOln)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >6cENe_@t  
  { :fE*fU@  
  do `<kV)d%xEF  
    { MB] Y|Vee  
  act(t);  {r?qI  
  } ) bPF@'rF2  
  while (cd(t)); -"Q[n,"Y  
  return   0 ; Y'S9   
} X>6VucH{\  
} ; g+iV0bbT  
`%M} :T  
~*Ir\wE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .`Ts'0vVy  
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。 j[o5fr)L  
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。 q;a#?Du o  
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。 DUK.-|a7  
下面就是产生这个functor的类: ;q&\>u:  
UZUG ?UUM  
.1C|J  
template < typename Actor > 3` aJ"qQE  
class do_while_actor ,*$/2nB^  
  { tXIre-. 2}  
Actor act; Oz1ou[8k  
public : /+F|+1   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fttny]  
4ng*SE _  
template < typename Cond > pd{;`EW|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %C8fv|@:f  
} ; k^PqB+P!  
(B zf~#]~  
 YErn50L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7F{=bL  
最后,是那个do_ !%2aw0Yv  
l C|{{?m  
+/Lf4??JV  
class do_while_invoker fKY1=3  
  { ~-w  
public : <#9zc'ED:  
template < typename Actor > /@bLc1"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~Zd n#z\  
  { r,4V SyZF\  
  return do_while_actor < Actor > (act); C4P7,  
} (dC<N3  
} do_; jdYv*/^  
f-tV8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6)eU &5z1?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }PY? ZG  
最后来说说怎么处理break和continue aUy=D:\  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 OQh36BM  
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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