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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #Z#_!o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eb(m8vLR  
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, ),)Q{~&`  
{ <~s&EPd  
W *|OOa'  
Je@p5(f  
  class filler s}<)B RZi  
  { B##C{^5A`  
public : P'gT6*an,"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v3 !byN^  
} ; = c/3^e  
O]4W|WI3  
>DkN+S  
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: ~c9vdK  
#{?m  
R|6RI}  
i"ck`6v"8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >^sz5d+X  
aB7d(  
_TV2)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 upZYv~Sa  
pC55Ec<  
lxr@[VQ  
1\=pPys)  
二. 战前分析 R20a(4 m  
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。 56VE[G  
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 lu<Np9/5<  
{8ld:ZP  
`*|LI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H@Kl  
  /* --------------------------------------------- */ zvWO4\  
vector < int *> vp( 10 ); zS,%msT^A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y!Usce  
/* --------------------------------------------- */ Cv gPIrl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !tm|A`<g#<  
/* --------------------------------------------- */ =kyJaT^5[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O[3q9*(  
  /* --------------------------------------------- */ a-SB1-5jf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2M!+gk=+  
/* --------------------------------------------- */ I67k M{V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zDKLo 3:  
)^V5*#69D  
E5v|SFD  
j&o/X7I=  
看了之后,我们可以思考一些问题: =<Zwv\U  
1._1, _2是什么? >MBn2(\B;  
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。 uKaf{=*  
2._1 = 1是在做什么? 7H/! rx  
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。 rHA/  
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。 v3iDh8.__  
(UbR%A|v;  
Q-H =wJ4R  
三. 动工 ./aZV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q;{D8 #!  
9RbGa Y&  
:8p2Jxm  
# khyy-B=  
template < typename T > >Rx8 0  
class assignment 6i*p +S?U"  
  { *m `KU+o-u  
T value; Y9\]3Kno  
public : ROlzs}  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9;m#>a@Y  
template < typename T2 > Cb!`0%G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NzwGc+\7}  
} ; W0p#Y h:{_  
s /k  
?eY chVq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #! K~_DL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jn5=N[hd  
uL qpbn  
oj,Vi-TZ  
-wG[>Y  
  class holder \&l*e  
  { xKkVSEup  
public : KU 8Cl>5  
template < typename T > ; HR\R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (STWAwK-  
  { g&5pfrC [  
  return assignment < T > (t); _s*uF_: 3  
} ;dpS@;v  
} ; PHE;  
O23]!S<;  
3XYIbXnk  
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: PLY-,Q&'  
10QNV=yK7s  
  static holder _1; */fs.G:P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v/4X[6(  
E Ni%ge'":  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ijR*5#5h  
而不用手动写一个函数对象。 bb0{-T)1  
Z7k1fv:S^  
~Krg8s!F&  
iNaC ZC  
四. 问题分析 %\s#e  
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。 tjc5>T[Es8  
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。 0B!mEg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;Wp`th!F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5 p(t")  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s$3eJ|  
AyI}LQm]u  
五. 问题1:一致性 S^sW.(I  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (p#;6Xhf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Td=] tVM  
6A{s%v H  
struct holder z; z'`A  
  { FC/>L  
  // A16-  
  template < typename T > u3ri6Y`  
T &   operator ()( const T & r) const wft:eQ  
  { /Va&k4  
  return (T & )r; SgQmYaa&  
} LI5cUCl  
} ; ;74 DT  
d$G%F$BTs  
这样的话assignment也必须相应改动: XDv7#Tv_wv  
C[/U y  
template < typename Left, typename Right > l1.Aw|'D  
class assignment @'G ( k;  
  { (B?xq1Q  
Left l; &VBD2_T  
Right r; `HZHVV$~  
public : 9zM4D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {)dEO0 p  
template < typename T2 > 4UX]S\X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  p% YvP  
} ; +~v3D^L15  
.L 5T4)  
同时,holder的operator=也需要改动: D} <o<Dk  
crOtQ  
template < typename T > <@;xV_`X+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d .lu  
  { ZkV vL4yIK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -uY:2  
} sn T4X  
]ge^J3az$u  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :_[cT,3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '| Q*~Lh  
`^4>^  
return l(rhs) = r; nm%4L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H]n0JG9K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vpr @  
OuJ y$e  
template < typename Tp >  "%@=?X8  
class constant_t +^% &8<  
  { 1'._SMP  
  const Tp t; *Uw#  
public : 5]O LV1Xt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zdQu%q  
template < typename T > =v#A&IPA'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J$=b&$I(  
  { l8 2uK"M  
  return t; d=u%"36y  
} z@S8H6jM)S  
} ; =R8.QBVdN  
DD{@lM\vc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )<&CnK  
下面就可以修改holder的operator=了 !5 :1'$d]H  
\iTPJcb5  
template < typename T > p]IhQnj2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'rx,f  
  { ^Y*.Ktp,o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !/ q&0a  
} Q9'V&jm  
IfI$  
同时也要修改assignment的operator() 5'L}LT8p@  
g7q]Vj  
template < typename T2 > j*lWi0Z-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q8yJW-GA   
现在代码看起来就很一致了。 ,% DAh  
x6cl(J}  
六. 问题2:链式操作 \(7#N<-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g&(~MD2{  
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。 dZ81\jdYv  
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。 eOnl s x/  
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。 lSsFI30  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \kRJUX! s  
TKutO0  
template < typename T > x?& xz;  
struct result_1 i{RS/,h4  
  { q9Opa2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fm+)mmJP  
} ; 'C4Ll2  
U=?"j-wN  
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: $">NW& i(  
{qdhp_~^l  
template < typename T > ?fX8WRdh  
struct   ref rVW'KN  
  { fi@+swfc  
typedef T & reference; kFs kn55  
} ; UDqKF85H  
template < typename T > iKTU28x  
struct   ref < T &> )x O_  
  { -Ce4px?3  
typedef T & reference; 745V!#3!M  
} ; @x>2|`65Y  
c15^<6]g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ialk6i![  
V \ 8 5  
template < typename T > %cif0Td  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &!aLOx*3`  
  { +}Wo=R}  
  return l(t) = r(t); yX Q;LQ;  
} nU#q@p)Xg  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Qvg"5_26v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'r <BaL  
dWWkO03 |  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1s\hJATfz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lNPbU ~k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2Ab#uPBn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E|#R0n*  
最后的布局是: M|]1}8d?  
                Add ee?ZkU#@  
              /   \ %*; 8m'  
            Divide   5 c|a|z}(/J  
            /   \ `lOoT  
          _1     3 Xr;noV-X  
似乎一切都解决了?不。 W3j|%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l[0P*(I,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6spk* 8e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: { qx,X.5$  
6?x{-Zj ^?  
template < typename Right > vrDRSc6_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wx 'Tv  
Right & rt) const ty=?SZF  
  { W5uI(rS<6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lfG's'U-z  
} Hmd:>_[f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +W4g:bB1  
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。 }&hgedx  
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。 "x^bl+_"  
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。 zUu>kJZ  
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。 -+Dvyr  
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? W"@lFUi  
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: F<WX\q  
a[rUU'8  
template < class Action > v%Q7\X(  
class picker : public Action n?tAa|_  
  { dz9-+C{m  
public : <TuSU[]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '$^ F.2  
  // all the operator overloaded ml 2z  
} ; >Tx;<G  
PFw"ICs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ol0|)0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: b(Xg6  
iR OM?/$  
template < typename Right > dEL"(e#0s4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $8}'6,  
  { MF(~!SOIG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3%a37/|~y  
} ,]"u!,yHb  
8;NO>L/J]i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P9^h>sV  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =*U24B*U93  
@>j \~<%  
template < typename T >   struct picker_maker c[7qnSH  
  { dVfDS-v!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DyZ90]N  
} ; %Q~Lk]B?t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ::`wx@  
  { ijYLf.R<  
typedef picker < T > result; va;wQ~&  
} ; qZ }XjL  
N|LVLsK  
下面总的结构就有了: .>&fwG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [{*#cr f  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  %C:XzK-x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vsR ^aVwVZ  
至此链式操作完美实现。 LeCU"~  
es]m 6A  
N8vl< Mq  
七. 问题3 c.WT5|:qw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9U*vnLB  
M8}M*\2  
template < typename T1, typename T2 > b4ivWb|`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X>>rvlDN  
  { xw H`alu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RGLqn{<V  
} # GGmA.  
XQ+hTtP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?Gfe?  
V:J6eks_  
template < typename T1, typename T2 > Us5 JnP5  
struct result_2 sSK$  
  { 8msDJ {,X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P|U>(9;P,  
} ; U?{j  
O=/Tx2i;  
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? )Cl&"bX  
这个差事就留给了holder自己。 swA"_A8>u  
    W~FA9Jd'Z  
](D [T  
template < int Order > Hf iM]^  
class holder; STI3|}G*P  
template <> ) b8*>k  
class holder < 1 > )^+$5OR\c  
  { 0oMMJ6"i   
public : 'c D"ZVm1  
template < typename T > 8<xy *=%  
  struct result_1 5KSsRq/8"  
  { r%9Sx:F  
  typedef T & result; ! N p  
} ; oH0\6:S  
template < typename T1, typename T2 > )%7A. UO)  
  struct result_2 enj2xye%Y  
  { %9.KH  
  typedef T1 & result; AF-.Nwp   
} ; R YNz TA  
template < typename T > G#Ow>NJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vrGNiGIi[  
  { K3^2R-3:8  
  return (T & )r; CmZ?uo+Y  
} s>X;m.<  
template < typename T1, typename T2 > 10&A3C(E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m.*+0NG  
  { Q~kwUZ  
  return (T1 & )r1; u4'Lm+&O  
} uJ$,e5q  
} ; z4goa2@Z  
G`z48  
template <> Su7?-vY  
class holder < 2 >  lzuZv$K  
  { HChewrUAn  
public : 7d*<'k]{,  
template < typename T > "=;&{N~8U  
  struct result_1 A UK7a  
  { Mi/_hzZ\  
  typedef T & result; )C@,mgh  
} ; ,3j*D+  
template < typename T1, typename T2 > THJ+OnP  
  struct result_2 _xUXt)k  
  { UPC& O  
  typedef T2 & result; K&*FI (a  
} ; 1jyWP#M#  
template < typename T > r4sR5p]|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e_TM#J(3  
  { ".u?-xcbJ  
  return (T & )r; 0AEs+=  
} aZRgd^4  
template < typename T1, typename T2 > ol\IT9Zb~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S]>_o"|HV  
  { \Mi< ROp5  
  return (T2 & )r2; N?XN$hwdZ  
} , ]MX&]  
} ; mR^D55k  
k#.co~kS  
@&+ 1b=  
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> >。 QEPmuG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L0Cf@~k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G-qxQD1wK  
]V_9[=%  
return l(i, j) = r(i, j); f`%k@\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sw1XN?O  
K^S#?T|[9  
  return ( int & )i; +CkK4<dF  
  return ( int & )j; q )[g VL  
最后执行i = j; 9&tV#=s  
可见,参数被正确的选择了。 J}x5Ko@  
|z~?"F6 Y<  
:97`IV%  
T2d pn%I  
O6pjuhMx  
八. 中期总结 z 4-wvn<*  
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: t^'1Ebg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Uu(W62  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D7%89qt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <3qbgn>}b  
^\!p ;R  
e:l 6;  
"`S61m_  
bk<3oI  
c(jA"K[|b  
九. 简化 D fb&/ }  
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。 "_`~9qDy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f t7wMi  
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: ZFzOW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Nl+2m4  
  +-*/&|^等 =[WccF  
2. 返回引用。 Hq9(6w9w  
  =,各种复合赋值等 ;i]cmy  
3. 返回固定类型。 $Z j.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EPI*~=Z.U  
4. 原样返回。 !CWqI)=  
  operator, K(p1+ GHC  
5. 返回解引用的类型。 ,wV2ZEW}e  
  operator*(单目) %vksN$^  
6. 返回地址。 j% nd  
  operator&(单目) ~i \69q%  
7. 下表访问返回类型。 4MIVlg9  
  operator[] x83XJFPWL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (ZnA#%  
  operator<<和operator>> 0nS6<:  
jK{MU) D+  
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。 !xvPG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >Cf`F{X' U  
Jx}5`{\  
template < typename Left > m$^7sFD$  
struct value_return '>6-ie^0  
  { L.R  
template < typename T > u/zC$L3B(  
  struct result_1 JB-j@  
  { :$WRV-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ce.&C7cR  
} ; p|((r?{  
=4[zt^WX"  
template < typename T1, typename T2 > O[]+v  
  struct result_2 qgDBu\  
  { 1pn167IQL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .D)}MyKnu  
} ; Cn"N5(i  
} ; gk&?h7P"<  
B8PF}Mf  
#Kl;iY:n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8P*n|]B.'  
rf~Ss<  
下面我们来剥离functor中的operator() h<j04fj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T/3UF  
o _-t/ ?  
return l(t) op r(t) 2vXMrh\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3.jwOFH$  
return op l(t) LD NpEX~  
return op l(t1, t2) Nwc(<  
return l(t) op ijTtyTC  
return l(t1, t2) op M *}$$Fe|  
return l(t)[r(t)] =_XcG!"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1#@'U90xf  
 }QI*Ns  
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: o{ (v  
单目: return f(l(t), r(t)); d. a>(G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WULj@ds\~  
双目: return f(l(t)); $^l=#tV  
return f(l(t1, t2)); &a0%7ea`.S  
下面就是f的实现,以operator/为例 F ^\v`l,  
Bj2rA.M  
struct meta_divide ?{[H+hzz0  
  { j]P|iL  
template < typename T1, typename T2 > 6Q`ce!~$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \-B>']:R4  
  { JdAjKN  
  return t1 / t2; X bg7mj9c  
} &Jn%2[;  
} ; ]_Qc}pMF&  
YlA=? X  
这个工作可以让宏来做: Bm?Ku7}.  
9qPP{K,Pq2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +]{X-R  
template < typename T1, typename T2 > \ C }[u[)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QXrK-&fju  
以后可以直接用 C]`Y PM5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qN)cB?+  
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 4$J/e?i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) QSLDA`  
w\M_3}  
q&M;rIo?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Vg3&:g5 /  
<@yyx7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vxgm0ZOMN  
class unary_op : public Rettype ~\^8 ^  
  { r B)WHx<  
    Left l; uZ^i8;i  
public : rfZA21y{?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F7hQNQu:  
0uvL,hF  
template < typename T > sPw(+m*C   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jlB3BwG{w  
      { ^KlOD_GN|  
      return FuncType::execute(l(t)); &>/nYvuq-  
    } 3S9~rLrn?  
T;%SB&  
    template < typename T1, typename T2 > ygPZkvZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %`TLs^  
      { 4rx|6NV6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [brrziZ  
    } @!S$gTz  
} ; EAI[J&c  
+2g3%c0}  
zPXd]jIwV  
同样还可以申明一个binary_op :JS} (  
Z\Q7#dl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c1/x,1LnMf  
class binary_op : public Rettype uqnZ  
  { 0eLK9u3<  
    Left l; ^\I$tnY`  
Right r; ?{2-,M0  
public : ALv\"uUNu+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -1o1k-8d  
; YRZg|Zw  
template < typename T > k (R4-"@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `MD/C Fl4  
      { Fzu{,b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,&9|Ac?$  
    } 5(W9Jj]  
. FruI#99  
    template < typename T1, typename T2 > o]Ki+ U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ovohl<o\  
      { zM'-2,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nh))U  
    } XVfQscZe  
} ; Hke\W'&  
b-Hn=e_  
=VU2#O  
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 DkIkiw{L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n&fV3[m`2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g:EU\  
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。 B/71$i   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m|k,8guG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7Av]f3Zr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4Y2>w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `zL9d lZ  
下面是修改过的unary_op J]UH q$B  
'3Ri/V,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,?qS#B+>  
class unary_op "xOeBNRjV  
  { VX%+!6+fS  
Left l; ?Y9?x,x  
  QKO(8D6+  
public : SS`C0&I@p  
nAzr!$qbNv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} by<2hLB9Q  
(tgaH,G  
template < typename T > hq BRh+[  
  struct result_1 8n)Q^z+ K  
  { Ua]zTMI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sF$m?/Kt  
} ; q~3&f  
4Q>F4 v`  
template < typename T1, typename T2 > @o ED tN  
  struct result_2 U*@_T3N  
  { 2Kidbf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CmTJa5:  
} ; riL!]'akV  
JF gN  
template < typename T1, typename T2 > f"Iyo:Wt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const if'4MDl  
  { H/$q]i*#K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *"ShE=\p  
} 0u_'(Z-^2  
gUp0RPs  
template < typename T > `Nn?G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'UxA8i(  
  { 0"`skYJ@  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7L*`nU|h  
} 3fPv71NVtt  
A=K1T]o  
} ; wLbngO=VG  
=Ug_1w  
.p`'^$X^  
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 q4{tH  
好啦,现在才真正完美了。 X\%3uPQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: i'<1xd(`  
n&]w* (,  
template < typename Right > m!_ghD{5h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sYpogFfV  
  { \4k*Zk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m##=iB|;  
} k:Q<Uanc[  
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。 3:Wr)>l}#  
gwJu&HA/  
K }BX6dA  
w C"%b#(}  
S41>VbtEp  
十. bind P{18crC[1  
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。 DF2&j!  
先来分析一下一段例子 Ysu/7o4  
;\+0H$  
*q{UipZbx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $Stu-l1e a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $P3nP=mf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [3Rj?z"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。 ?sYjFiE  
我们来写个简单的。 &v,p_'k  
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@nwSfp:G  
对于函数对象类的版本: 7g9^Jn  
Ziimz}WHF  
template < typename Func > _ GSw\r  
struct functor_trait N/BU%c ph+  
  { gN~y6c:N  
typedef typename Func::result_type result_type; 99K+7G\{  
} ; N&=2 /  
对于无参数函数的版本: |U $-d^ZJ  
tpONSRY  
template < typename Ret > <>s\tJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sdQv:nd'R  
  { 1#"Q' ,7  
typedef Ret result_type; 4a!7|}W  
} ; UI C? S  
对于单参数函数的版本: ,~(}lvqVH  
G`"Cqs<  
template < typename Ret, typename V1 > <>_Wd AOuD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )AXH^&  
  { }3w b*,Sbz  
typedef Ret result_type; ~b0qrjF;O  
} ; WmUW i{  
对于双参数函数的版本: A#&qoZ(C  
Ir #V2]$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R"`{E,yj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :'~ gLW>j  
  { "b4iOp&:=  
typedef Ret result_type; (L%q/$  
} ; u V7Hsg9l  
等等。。。 u^%')Ncp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /}_c7+//  
:n9~H+!  
template < typename Func > bK9~C" k  
struct func_return MXk. 2  
  { W+e*(W|d6  
template < typename T > [oLQd-+  
  struct result_1 =hIT?Z6A  
  { }c ;um  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !!%[JR)cS  
} ; Wy*7jB  
DAHf&/J K  
template < typename T1, typename T2 > v qMk)htIz  
  struct result_2 5KE%@,k k  
  { :iB%JY Ad  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k^c=y<I  
} ; es+_]:7B9  
} ; B@inH]wq  
K/v-P <g  
1Z8Oh_D C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  O'|P|  
Ks2%F&\cE  
template < typename Func, typename aPicker > %C0O?q  
class binder_1 3}{5 X'  
  { IA#*T`  
Func fn; e uHu}  
aPicker pk; O>M*mTM  
public : R(N(@KC  
%W',cu  
template < typename T > R+VLoz*J6  
  struct result_1 %yM' Z[-  
  { N3p 7 0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ."Ix#\|x  
} ; g*?+ ~0"`Y  
=GKYroNM  
template < typename T1, typename T2 > GtJ*&=(  
  struct result_2 ANQa2swM  
  { )-KE4/G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m_02"'  
} ; tO>OD#  
(L:Fb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K6*UFO4}i  
OMI!=Upz  
template < typename T > J&ECm+2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :#:O(K1PW  
  { pUMB)(<k  
  return fn(pk(t)); w+q;dc8  
} agm5D/H]:  
template < typename T1, typename T2 > 0!,gT H>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &xuwke:[  
  { *R\/#Y|  
  return fn(pk(t1, t2)); -b\ V(@5  
} 3p 1EScH  
} ; 6(^Upk=59  
8<wuH#2<y  
dF11Rj,~ 8  
一目了然不是么? ^x"c0R^  
最后实现bind <ivqe"m  
p/WH#4Xdr  
&Dg)"Xji  
template < typename Func, typename aPicker > u4,X.3V]A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b}&7~4zw  
  { +}XL>=-5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ciGpluQF  
} N!Wq}#&l  
`Ivw`}L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z++Z@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。 5*wApu{2A  
h9BD ^j  
十一. phoenix a;'E}b{`F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r;on0wm&B  
.1}rzh}8  
for_each(v.begin(), v.end(), ]AZ\5C-J  
( g[wP!y%V  
do_ *JY`.t  
[ O})u'  
  cout << _1 <<   " , " N~S[xS?  
] H")N_BB  
.while_( -- _1), /=YqjZTCq  
cout << var( " \n " ) B#k3"vk#  
) g\\1C2jG  
); HEB/\  
mB^I @oZ*  
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<F<  
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 WW [`E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @>#{WI:"~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e8ULf~I  
o~o6S=4,}  
cbu nq"  
template < typename Cond, typename Actor > ,+ \4 '`  
class do_while *0&4mi8  
  { 2 ]DCF  
Cond cd; 7Z`Mt9:Ht  
Actor act; p17|ld`  
public : eC^0I78x  
template < typename T > v(Bp1~PPZM  
  struct result_1 6}i&6@Snq?  
  { wCU&Xb$F  
  typedef int result_type;  [ }p  
} ; _/jUs_W  
Ku0H?qft(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .kbr?N,'  
Q k;Kn  
template < typename T > *qO]v9 j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i{|lsd(+  
  { %uz|NRB=  
  do AFINm%\/0  
    { W7TXI~7  
  act(t); $h,&b<-  
  } }c35FM,  
  while (cd(t)); 8!uL-_Bn  
  return   0 ; cZaF f?]k  
} A{4G@k+#d  
} ; S_|9j{w)  
2;%#C!TG;  
 `CA G8D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y|e2j&m  
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。 rb *C-NutE  
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。 rw5#e.~V  
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。 JtYYT/PB  
下面就是产生这个functor的类: 1!>bhH}{D  
-}_cO|kk  
'NT#(m%  
template < typename Actor > @)OnIQN~  
class do_while_actor ~@-QbkC  
  { h9<mThvgn  
Actor act; nszpG1U:  
public : UzU-eyA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q,;".3VQ  
i>tW|N  
template < typename Cond > ERfd7V<c>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C!ZI&cD9  
} ; tp1KP/2w[  
u}-d7-=  
FylWbQU9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hF7V !*5  
最后,是那个do_ X"hOHx5P  
i O%Zd[  
G *mO&:q  
class do_while_invoker _&; ZmNNhc  
  { b?Cmc  
public : 2!{_/@I\Y  
template < typename Actor > 'GV&]   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LKR==;qn  
  { "xD}6(NL(r  
  return do_while_actor < Actor > (act); DL'd&;6  
} |`_ <@b  
} do_; i(M(OR/4  
H_% d3 RI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [<D+p qh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $:f.Krj  
最后来说说怎么处理break和continue tk`: CT *  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 K,x$c %  
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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