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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e58tf3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6K.0dhl>`B  
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, %Y].i/".;P  
h*NBSvn  
X{5(i3?S  
:EC[YAK+D  
  class filler ^@maF<Jb  
  { p6{8t}  
public : |>p?Cm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q-0( Wx9|  
} ; CwzDkr&QC_  
cZ/VMQEr  
:2&W9v  
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: 4H%Ai(F}_  
_nW#Cl~  
k5Df9 7\s  
{Pi]i?   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gy[m4n~Z5  
;x=0+0JD  
fH 5/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \H?r[]*c%  
"Kn%|\YL@4  
[1`&\C_E  
<yE d'Z  
二. 战前分析 x_KJCU  
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。 l:VcV  
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 g"v-hTx  
3hzKd_  
k'{Bhi4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6SD9lgF*-  
  /* --------------------------------------------- */ &Sp2['a!  
vector < int *> vp( 10 ); Oc?]L&ap  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M,9f}V)  
/* --------------------------------------------- */ *1b)Va8v*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "PY&NL?  
/* --------------------------------------------- */ ^{fA:N=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &Ukh  
  /* --------------------------------------------- */ d#3E'8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1A\N$9Dls  
/* --------------------------------------------- */ Zut"P3d=J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5@@ilvwzz  
q vGkTE  
B"I^hrQ  
V> @+&q  
看了之后,我们可以思考一些问题:  HO =\  
1._1, _2是什么? D j@7vM%_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t=(CCq_N,  
2._1 = 1是在做什么? 5XA{<)$  
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。 z0-`D.D@\  
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。 +/~;y{G..z  
]PjJy/vkjj  
b$1W>  
三. 动工 OAZ5I)D>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >FM2T<.;  
-eoXaP{[  
a{7'qmN1  
3rw<#t;v  
template < typename T > :HQQ8uQfb  
class assignment x.~AvJ  
  { }0~4Z)?e3  
T value; Z |CL:)h  
public : -mK;f$X  
assignment( const T & v) : value(v) {} `Kq4z62V  
template < typename T2 > i"o %Gc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &ywU^hBh  
} ; K.K=\ Y2  
uMe]].04  
DNl '}K1W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o& "nF+,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aoVfvz2Y  
xRM)f93@  
g/6>>p`J  
a6i%7Om  
  class holder z 8\z`#g!  
  { GY,HEe]2r  
public : &!5S'J %  
template < typename T > 9s'[p'[Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HTU?hbG(  
  { ev;R; 0<  
  return assignment < T > (t); 7awh__@  
} [b6P }DW  
} ; )Cfk/OnRd  
||t"}Y  
:N ~A7@  
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: L1J~D?q  
$,9A?'  
  static holder _1; ny{Yr>:2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R-V4Ju[:  
vhOX1'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K/Qo~  
而不用手动写一个函数对象。 U sS"WflB  
~y.t amNW  
eQqx0+-0c  
TcM;6h`  
四. 问题分析 qmx4hs8sh  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 s/0S]P]}f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 W2F*+M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #XPY\n^k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )D"E]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <UC_QPA\  
{WoS&eL  
五. 问题1:一致性 6_wj,7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K{WLo5HP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I@/+=  
Ri mz~}+  
struct holder TKBW2  
  { Q' qz(G0  
  // TtKV5  
  template < typename T > /l&$B  
T &   operator ()( const T & r) const r(VznKSx  
  { Q^k\q  
  return (T & )r; ;bhD:$NB X  
} zIT)Hs5  
} ; ;*}tbh3;.  
/_l$h_{DH  
这样的话assignment也必须相应改动: .L#U^H|  
iVe"iH  
template < typename Left, typename Right > ?|NMJ Qsa7  
class assignment GI _.[  
  { }s++^uX6  
Left l; !5XH.DYq!  
Right r; |%l&H/  
public : p]E\!/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "vL,c]D  
template < typename T2 > C!z7sOu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eN{ewn#0.  
} ; { usv*Cm  
\\UOpl  
同时,holder的operator=也需要改动: (@&+?A"6`  
[.j&~\AG  
template < typename T > ; xx u,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D(&XmC[\Y  
  { rctGa ,l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JK y0 6I  
} tR`^c8gD  
F9PXQD(  
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。 .:/[%q{k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %-J} m  
G~nQR qv  
return l(rhs) = r; !<#,M9 EA&  
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。 .TpM3b#r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k|D =Q  
,|G~PC8  
template < typename Tp > >o,l/# z  
class constant_t 1 ` ={* *  
  { VteMsL/H  
  const Tp t; '}BYMEd/m%  
public : N,ysv/zq7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -4!S?rHwd+  
template < typename T > GMW,+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /|#";QsPN  
  { 6TkV+\  
  return t; 'S#D+oF(1~  
} w6&p4Jw/H?  
} ; C=,O'U(ep  
m[8?d~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oj%(@6L  
下面就可以修改holder的operator=了 (F=q/lK$  
*pj^d><  
template < typename T > (JdZl2A.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w gU2q|  
  { =GJ)4os  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~b;u1;ne  
} .h r$<]  
'<-F3  
同时也要修改assignment的operator() 'gv ~M_  
=+ALh-  
template < typename T2 > Cr>YpWm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9AP."RV  
现在代码看起来就很一致了。 ![Ll$L r  
B`mTp01  
六. 问题2:链式操作 8'|_O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q>f|1Pf  
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。 fq4[/%6,O  
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。 h;DLD8L  
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。 w tSX(LN Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n =qu?xu  
|!hN!j*)  
template < typename T > + C'<*  
struct result_1 Lm1  -  
  { C7Ny-rj}IA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Gph:'3 *X  
} ; ?M9?GodbP.  
JrNqS[c/  
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: pKNrEq  
*iiyU}x  
template < typename T > %@'[g]h k  
struct   ref HA`q U  
  { _>RTef L5  
typedef T & reference; 4RL0@)0F  
} ; |] cFsB#G  
template < typename T > D*}_L   
struct   ref < T &> m TgsvC  
  { 05s{Z.aK  
typedef T & reference; +[Bl@RHe^  
} ; EK2mJCC|  
U^ ;H{S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vR*p1Kq:  
y#v<V1b]  
template < typename T > t~_bquGk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h[i@c`3 /2  
  { 12LGWhDp  
  return l(t) = r(t); nxhn|v  
} ^?R8>97_?  
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。 8fWk C<f}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \V%l.P4>e  
m<I>NYfE  
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 <_3OiU= w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [ XBVES8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lhmb= @  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h[>Puoz  
最后的布局是: nA#N,^Rr  
                Add <`")Zxf+  
              /   \ &`I7aP|  
            Divide   5 4Qj@:b  
            /   \ s`I]>e  
          _1     3 Btyp=wfN[  
似乎一切都解决了?不。 t7 +U!  
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。 ?!a8'jfs  
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。 d7P' c!@+  
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: BI6]{ZC"  
"@(Sw>*o  
template < typename Right > \\Te\l|L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YckLz01jh  
Right & rt) const )R6-]TkA_  
  { $0&<Jx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xz3|m _)  
} a_(T9pr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iyTKy+3A  
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。 'cPE7uNT  
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。 !EOYqD  
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。 JmF:8Q3H  
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。 ]/[$3rPwZ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wo5fGQJ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~nRbb;M  
i;fU],aK!  
template < class Action > nO `R++  
class picker : public Action SQ-CdpT<  
  { :0'vzM  
public : #tN!^LLi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aSt:G*a"  
  // all the operator overloaded %*];XpAE  
} ; {y`n _  
SYA0Hiw7P  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :vJ1Fo!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FJ] ?45  
,pIaYU{D  
template < typename Right > u[6aSqwC |  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *?YMoN  
  { 1eOQ;#OV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S7(tGD  
} >)bn #5  
Xq%ijo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "@UyUL  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Dd'J"|jF38  
pcNpr`  
template < typename T >   struct picker_maker >l^[73,]L  
  { &0RKNpw g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .f9&.H#  
} ; n8Rsle`a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `%_(_%K  
  { h~5gHx/ a  
typedef picker < T > result; r1[#_A`Yn  
} ; !|~yf3  
A`nzqe#(1  
下面总的结构就有了: 46D _K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =)f5JwZPG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #Q/xQ`+|.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R c  
至此链式操作完美实现。 7Cx-yv  
O #5`mo  
r#NR3_@9  
七. 问题3 sI`oz|$  
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>A=Wa7  
|Ge!;v  
template < typename T1, typename T2 > @me ( pnD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B8>3GZi  
  { ]23+ d/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4^7*R  
} u-R;rf5%k  
1AQ3<  
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: "10.,QK  
'o|=_0-7W  
template < typename T1, typename T2 > =8A L>:_  
struct result_2 Dop,_94G  
  { )j}v3@EM5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -IS$1  
} ; ZM_-g4[H  
FDTC?Ii O  
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? $k^& X `  
这个差事就留给了holder自己。 ?OC&=}  
    d RHw]!.  
a0PClbf2.  
template < int Order > 8gW$\  
class holder; ,'byJlw_pv  
template <> zcOG[-  
class holder < 1 > q OV$4[r  
  { nG7E j#1  
public : <x1,4a~  
template < typename T > #YK=e&da  
  struct result_1 tS[%C)  
  { E&0]s  
  typedef T & result; -SF50.[  
} ; BHR(B]EI  
template < typename T1, typename T2 > e#^ vA$d  
  struct result_2 , RU  
  { pt%Y1<9Eh?  
  typedef T1 & result; o"g<Vz  
} ; 3+8{Y  
template < typename T > ?'U@oz8 B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t:%u4\nZ;  
  { dC?l%,W  
  return (T & )r; ' pfkbmJ  
} },,K6*P  
template < typename T1, typename T2 > }@vf=jm>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NW~`oc)NS  
  { .e|\Bf0P  
  return (T1 & )r1; ! _?#f|  
} 6t'vzcQs  
} ; R]NCD*~  
KP CZiu7  
template <> %Vhj<gN  
class holder < 2 > Thuwme  
  { 9G)fJr  
public : .=@CF8ArG  
template < typename T > &Y-jK<  
  struct result_1 QxiAC>%K  
  { |M|>/U 8  
  typedef T & result; bf/z T0  
} ; UxvT|~"  
template < typename T1, typename T2 > =W"9a\m  
  struct result_2 Oe&gTXo  
  { qjH/E6GGg  
  typedef T2 & result; HJ!P]X_J1  
} ; WnQ+  
template < typename T > :U6Q==B$_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %)=c#H1  
  { >(F y6m  
  return (T & )r; V-lp';bD  
} Mc 6v  
template < typename T1, typename T2 > i)@H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `Gh#2 U  
  { ,p6o "-  
  return (T2 & )r2; gt!t Du  
} ~\u?Nf~L  
} ; CUx [LZR7m  
|t_SN,)dd  
),Igu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +krDmU9(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [N0"mE<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (4IH%Ez){  
A5,(P$@ k  
return l(i, j) = r(i, j); nQd~i0`vB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?:#$btmn?  
M8|kmF\B  
  return ( int & )i; 6o~CX  
  return ( int & )j; j UB`=d|  
最后执行i = j; .:iO$wjp5  
可见,参数被正确的选择了。 Xd'B0kQaT  
?, cI!c`  
p;)@R$*  
VTn6@z_ x  
vO8CT-)  
八. 中期总结 >Slu?{l'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: YT<(2u#Ng  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O[R   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z>hGqFZ0{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kI,O9z7A7  
Y"E*#1/  
,ZvlK N  
_nec6=S6(  
 Qo+Y  
wcW}Sv[r  
九. 简化 9Qn*frdY,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vn^*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qKNHhXi  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S=3H.D!f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,m;G:3}48  
  +-*/&|^等 E*8 3N@i  
2. 返回引用。 m>+ e;5  
  =,各种复合赋值等 /}=cv>S5V  
3. 返回固定类型。 EkEQFd 5g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \/?&W[TF  
4. 原样返回。 `,Y/!(:;  
  operator, H'x_}y  
5. 返回解引用的类型。 a@N 1"O  
  operator*(单目) j4E`O%@^  
6. 返回地址。 #XeabcOQ  
  operator&(单目) LR y&/d  
7. 下表访问返回类型。 0yL%Pjn6  
  operator[] 5/i]Jni  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .>@]Im  
  operator<<和operator>> xi=Qxgx0I  
Env_??xq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i 8:^1rHp)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A<{&?_U  
p~dj-w  
template < typename Left > X,`e1nsR  
struct value_return )<_:%oB  
  { cT# R B7  
template < typename T > WR}<^a x  
  struct result_1 sF1j4 NC  
  { Q&e*[l2M6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >0I\w$L  
} ; :6W * ;<o  
xN44>3#  
template < typename T1, typename T2 > zOMU&;.\  
  struct result_2  nw  
  { 9~}.f1z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @T~~aQFk  
} ; r8Z} mvLM  
} ; n hGh5,  
hvF>Tu]^r  
E~1"Nh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cB}6{c$_sW  
H`NT`BE  
下面我们来剥离functor中的operator() m]/s R3yF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rF=\H3`p3  
Hq "l`  
return l(t) op r(t) :xsNn55b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ihopQb+k^m  
return op l(t) D@yu2}F{IY  
return op l(t1, t2) YbuS[l8  
return l(t) op F^X:5g~K  
return l(t1, t2) op bw OG|\  
return l(t)[r(t)] I5w> *F   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <@+{EK'`q  
~P!%i9e_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8Xz \,}$O  
单目: return f(l(t), r(t)); |:5[`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1D)=q^\I  
双目: return f(l(t)); ?Z"<&tsZ  
return f(l(t1, t2)); '<&rMn  
下面就是f的实现,以operator/为例 p-B |Gr|  
$'Qv {  
struct meta_divide Vnnl~|Xx  
  { O 718s\#  
template < typename T1, typename T2 > w>6 cc#>q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q 1+{MPJ  
  { 4_h?E:sBb  
  return t1 / t2; KNqs=:i  
} X>ck.}F  
} ; '%[r9 w  
EGK7)O'W  
这个工作可以让宏来做:  Yk yB  
fi';Mb3B3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 48n7<M;I  
template < typename T1, typename T2 > \ N6%M+R/Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l&uBEYx   
以后可以直接用 N_f>5uv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9NausE40  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =J^FV_1rJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v42Z&PO   
L'<.#(|  
d`4F  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U t.#h="  
`*--vSi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^_JByB D  
class unary_op : public Rettype 0v'!(&m  
  { 8U7X/L  
    Left l; qBqh>Wo  
public : gR@,"6b3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yPVK>em5  
#]lK!:  
template < typename T > ]% I|C++0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t(=Z@9)]4F  
      { lIgAc!q(  
      return FuncType::execute(l(t)); eX <@qa4<  
    } lH%-#2]  
OjfumZL#  
    template < typename T1, typename T2 > 03a<Cd/S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z*G(AcS)  
      { 2t`d. s=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #lO~n.+P  
    } z;6,,  
} ; vlh$NK+F  
m-XS_5x\  
0M|Jvw'n|  
同样还可以申明一个binary_op )P #MUC  
eWTbHF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vJ0Zv> n-  
class binary_op : public Rettype fkJElO-F  
  { TtP2>eh-  
    Left l; 5FwVR3,  
Right r; )1o<}7  
public : >IE`, fe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} do=s=&T  
HiT j-O  
template < typename T > > PONu]^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const esK0H<]  
      { 5yQ\s[;o3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _p\O!y  
    } #w&N) c>  
%S]g8O[}nl  
    template < typename T1, typename T2 > ^4[|&E:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v7G&`4~  
      { c<]~q1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S)vNWBO  
    } fQ_(2+ FM  
} ; dIOi P\^  
n0tVAH'>  
d2 (3 ,  
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 )m.U"giG++  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c,_??8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GNab\M.  
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。 IJv+si:k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gkL{]*9&%  
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。。。 1cY,)Z%l #  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `u#N  
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) sH /08Z  
下面是修改过的unary_op =w2_1F"  
/'Q2TLy=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xBg. QV  
class unary_op 22r$Ri_>  
  { ;eT+Ly|{  
Left l;  Or,W2  
  >j_N6B!  
public : Tb<}GcwJ  
w^8i!jCy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fe!{vrS  
jC_m0Iwc  
template < typename T > c@/K}  
  struct result_1 g<PglRr"  
  { m+9~f_}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s|d"2w6t  
} ; Qs7*_=+h  
x5%x""VEK  
template < typename T1, typename T2 > G'f5MP 1  
  struct result_2 ,@0D_&JAl  
  { ^@OdY& 5^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J ` KyS  
} ; %#iu  
%)p?&_  
template < typename T1, typename T2 > SCo;Ek  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (.N!(;G  
  { }-H)jN^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >S'IrnH'!  
} S0mzDLgE  
^!sIEL  
template < typename T > .vWwYG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YK%rTbB(  
  { ,#Mt10e{  
  return OpClass::execute(lt(t)); `e^sQ>rDI  
} ]1&} L^a  
9N V.<&~  
} ; NGVl/Qd  
VQl(5\6O  
,'&H`h54  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug JUd Q Q  
好啦,现在才真正完美了。 LGT?/ gup  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'ocPG.PaU  
= ow=3Ku  
template < typename Right > vXT>Dc2\!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3V%ts7:a  
  { |VQmB/a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SkyX\&  
} ]3]=RuQK2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3H ,?ZFFGz  
J/B`c(  
)>I-j$%=2  
W.Z`kH *B  
U6F1QLSLz  
十. bind Cxra(!&  
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。 {.o@XP,.  
先来分析一下一段例子 3{9d5p|\i  
}va>jfy  
yoG*c%3V?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <d~si^*\ch  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?tx."MZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j9~lf  
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。 ]Gf`nJDV  
我们来写个简单的。 xq<X:\O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cV:Ak~PKl  
对于函数对象类的版本: |&U{ z?  
2B"&WKk  
template < typename Func > frT<9$QUL  
struct functor_trait }No8to  
  { Fx )BMP  
typedef typename Func::result_type result_type; -Pc6W9$  
} ; aKz:hG  
对于无参数函数的版本: _)[UartKx  
3@\J#mR  
template < typename Ret > #jM-XK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > odWK\e  
  { P7\?WN$p  
typedef Ret result_type; .FC|~Z1T<F  
} ; \IZY\WU}2  
对于单参数函数的版本: K/M2L&C  
A\<W x/  
template < typename Ret, typename V1 > I &;9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AK(x;4  
  { OJ r~iUr  
typedef Ret result_type; Go(Td++HS  
} ; ]i\;#pj}  
对于双参数函数的版本: n&3}F?   
GQ2/3kt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y`rli  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nt8& Mf  
  { w|c200Is}e  
typedef Ret result_type; iF Zqoz  
} ; Oi<yT"7  
等等。。。 5i+cjT2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XIn,nCY;  
%Ni"*\  
template < typename Func > 5GbC}y>  
struct func_return xJ9aFpTC  
  { LkXho>y  
template < typename T > ;Vpp1mk|  
  struct result_1 Lg{M<Q)4  
  { }:57Ym)7w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7 j6<  
} ; B>g(i=E  
wSi$.C2  
template < typename T1, typename T2 > y/+ IPR  
  struct result_2 qP]1}-  
  { FG^lh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sE&1ZJ]7  
} ; /xj`'8  
} ; Xy r'rm5+b  
(AZAQ xt  
et?FX K"y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wf`A&P5tF  
d,toUI  
template < typename Func, typename aPicker > gloJ;dE B  
class binder_1 d/!\iLF  
  { mM:%-I\$   
Func fn; -e"A)Bpl(  
aPicker pk; T^vhhfCUr  
public : ;GIA`=a %  
w[C*w\A\M  
template < typename T > b0Dco0U(  
  struct result_1 RFoCM^  
  {  ?tA%A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4w)>}  
} ; 4AMe>s  
`x_}mdR  
template < typename T1, typename T2 > Ft38)T"2R\  
  struct result_2 :w+vi 7l$  
  { w!'y,yb%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %%N T m  
} ; xkv%4H>  
n'0r (  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .f"1(J8  
[S1 b\f#  
template < typename T > HLOr Dlj7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f;AI4:#I  
  { 7hTpjox2  
  return fn(pk(t)); Jy\0y[f*  
} R9!U _RH  
template < typename T1, typename T2 > k||dX(gl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V~p01f"J  
  { ln+.=U6Tm  
  return fn(pk(t1, t2)); *V4%&&{  
} Tdm|=xI  
} ; ',K:.$My  
i I`vu  
z%#-2&i  
一目了然不是么? L^*f$Balz  
最后实现bind Bal e_s^  
No)0|C8:  
at4JLbk  
template < typename Func, typename aPicker > eL~3CAV{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )[oP `Z  
  { b.v +5=)B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r8?p6E  
} 1wFW&|>1  
#:By/9}-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xy b=7  
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。 mPHto-=fB  
qoOwR[NDcq  
十一. phoenix qYJ<I'Ux O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +Gg|BTTL/  
/ g{8  
for_each(v.begin(), v.end(), _VVq&t}  
( _",< at  
do_ 6<T:B[a-  
[ Il Qk W<  
  cout << _1 <<   " , " ;S \s&.u  
] W@ &a  
.while_( -- _1), 0KTO )K  
cout << var( " \n " ) @_?2iN?4Z  
) /Ry% K4$  
); )z\#  
c BZ,"kp-  
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: kDDC@A $  
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 \Oq8kJ=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *hru);OJr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g$^-WmX\m  
c?e-2Dp(  
YoW)]n  
template < typename Cond, typename Actor > S3l^h4  
class do_while wU>Fz*  
  { /,\U*'-  
Cond cd; 1Y*k"[?dW  
Actor act; 8lzoiA_9  
public : Le:C8^  
template < typename T > [^s;Ggi9  
  struct result_1 dW%t ph  
  { fLqjBG]<  
  typedef int result_type; q&J5(9]O|L  
} ; $y&W:  
8["%e#%`$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pZ}B/j  
n1{[CCee@  
template < typename T > i@.Tv.NZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4>i\r  
  { =\|,hg)c  
  do ?&;_>0P  
    { =PciLh  
  act(t); C\;l)h_{  
  } qFwt^w  
  while (cd(t)); icIn>i<m  
  return   0 ; Zp3-Yo w2  
} nq HpYb6I0  
} ; !u@P\8M}  
|T$?vIG[  
g(9*!g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uxB)dS  
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。 ~abyjM  
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。 '(FC  
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。 IycZ\^5*-  
下面就是产生这个functor的类: A5J41yH  
v}N\z2A  
r'jUB^E  
template < typename Actor > tiE|%jOzt  
class do_while_actor 5{k,/Z[L  
  { 'E9{qPLk(  
Actor act; s{R ,- \_  
public : vhbHt_!u&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3a.!9R>  
\? )S {  
template < typename Cond > erW2>^My  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /0H}-i  
} ; Gmi? xGn  
J)Y`G4l2@  
G@#lf@M]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ofV0L  
最后,是那个do_ $QwpoVp`~  
D$ K'Qk  
#p@GhI!6  
class do_while_invoker '"E!av>  
  { OQ hQ!6  
public : T2S_> #."l  
template < typename Actor > PXYLL X\3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sWte&  
  { k:Y\i]#yP  
  return do_while_actor < Actor > (act); O^`EuaL  
} U%s@np  
} do_; ];hqI O#nM  
TLVsTM8 P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (O4oI U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '*mZ/O-  
最后来说说怎么处理break和continue qWheoyAB  
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\ .9iI'6  
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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