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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]NyN@9u@(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ) W/_2Q.  
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, `d}t?qWS;F  
UB,0c)   
`Jj q5:\&  
:{s0tw>Z  
  class filler fb[? sc  
  { GmH`ipi  
public : UCo`l~K)qg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rpUTn!*u/  
} ; wlFK#iK  
CI1K:K AM  
;]l`Q,*OXb  
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: ~NTKWRaR  
+y^'\KN  
fRjp(m  
0|6Y% a\U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i1 c[Gk.o  
&ZL4/e  
@D$ogU,#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D `av9I  
XZ<8M}Lg  
]sI\.a  
)4RSo&9p`  
二. 战前分析 9 ^=kt 2[  
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。 $ I J^  
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 +k V$ @qH  
uNca@xl'  
!p Q*m`Xo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p]qz+Z/  
  /* --------------------------------------------- */ ; o(:}d  
vector < int *> vp( 10 ); 1'H!S%fS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TQykXZ2Yb)  
/* --------------------------------------------- */ ^iWJqpLe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &7 9F Uac  
/* --------------------------------------------- */ p) ?6~\F:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s@p:XO  
  /* --------------------------------------------- */ Mp(;PbVD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); to?={@$]  
/* --------------------------------------------- */ S{Zf}8?6$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hcz!f  
[<sN "  
,BR W=  
7=s7dYlu  
看了之后,我们可以思考一些问题: zYM0?O8pJ~  
1._1, _2是什么? owwWm1@  
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。 FD5OO;$  
2._1 = 1是在做什么? nd[Ja_h  
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。 [ ~kS)  
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。 8T8]gM  
1k`gr&S  
Gz4LjMQ &  
三. 动工 v3(0Mu0J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nW`] =  
|E;+j\   
P0RtS1A  
GiKhdy  
template < typename T > S4rm K&  
class assignment ' Er\ 68  
  { _:FD#5BZ1  
T value; Y~w1_>b  
public : mex@~VK  
assignment( const T & v) : value(v) {} ENI|e,'[  
template < typename T2 > 221}xhn5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8"A0@fNz  
} ; <sX_hIA^Fx  
"rVM23@ tq  
g?K? Fn.}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ],vid1E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9< S  
or bz`IQc  
%cJdVDW`L  
Ocz21gl-?`  
  class holder _Fe=:q  
  { 'v=BAY=Ef  
public : J(A+mYr{:  
template < typename T > ,XI=e=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mo,"3YW  
  { F%4N/e'L  
  return assignment < T > (t); D |fo:Xp,  
} C =B a|Z  
} ; d,Oe3?][0p  
Kzy9i/bL  
t3C#$ >  
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: $"k1^&&E  
6/vMK<Fz9  
  static holder _1; +UX} "m~W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /||8j.Tm  
7[i&EPN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j&b<YPZ  
而不用手动写一个函数对象。 lE!.$L*k  
prB:E[1  
9;rZ)QD  
#a'CoJs   
四. 问题分析 Zu>CR_C  
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。 9>ZX@1]m_  
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。 ,u!_mV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >S S^qjh/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ik@MIxLK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u'gsIuRJ  
{UF|-VaG  
五. 问题1:一致性 }.=@^-JBA5  
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?| pK'D(t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I*mBU^<9V  
6;Mv)|FJF  
struct holder $-6[9d-N  
  { H>"P]Y)oX  
  // .TNJuuO  
  template < typename T > `8TL*.9  
T &   operator ()( const T & r) const P(3$XMx  
  { u/wWD@,  
  return (T & )r; %WYveY  
} GkKoc v  
} ; }/g1  
?3i<^@?  
这样的话assignment也必须相应改动: u!b0 <E  
5j _[z|W2  
template < typename Left, typename Right > /)rv Ndn  
class assignment U]ZI_[\'U  
  { eO{2rV45O  
Left l; s5X51#J#~  
Right r; zCu+Oi6  
public : ? :F Jc[J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7'@~TM  
template < typename T2 > Ac/LNqIs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +Lo,*  
} ; _$oE'lat  
VY0-18 o  
同时,holder的operator=也需要改动: |8{ \j*3  
gpCWXz')i  
template < typename T > 3v)`` n@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T\Jm=+]c!  
  { 5)gC<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \x"BgLSE  
} c2d1'l]n  
]_4HtcL4  
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。 5L\Im^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p,\(j  
I3Ad+]v  
return l(rhs) = r; _ n4C~  
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。 Nxm '* -A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qc6d,z/  
<h`}I3Ao  
template < typename Tp > ;]2d%Qt  
class constant_t &VVvZ@X;  
  { IN"6 =2:  
  const Tp t; q]y{ 4"=5  
public : rP}0B/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )N&95\ u  
template < typename T > 3[%n@i4H|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &=lh Kt  
  { q)tNH/  
  return t; DF"*[]^[  
} }]j#C  
} ; UR[UZ4G  
p{w;y6e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uecjR8\e  
下面就可以修改holder的operator=了 h9+ 7 6  
(z%OK[  
template < typename T > wgZ6|)!0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vz)zl2F5sY  
  { Y,X0x-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N\x<'P4q  
} !GoHCe[10  
J8DKia|h(  
同时也要修改assignment的operator() >+*lG>!z  
, L8(Vo`-  
template < typename T2 > !Ee&e~"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R78lV -};Q  
现在代码看起来就很一致了。 "D ivsq^  
<rNz&;m}  
六. 问题2:链式操作 <;NxmO<%\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5K$d4KT  
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。 .c_qMTm"  
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。 MNKY J  
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。 LLwC*)#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;x4yidb6  
k i{8f  
template < typename T > n*N`].r#{=  
struct result_1 %eE 6\f%g  
  { QeD ;GzG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a8Z{-=)  
} ; M}9PicI?7  
?/Z5%?6  
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: _MUSXB'  
1zY" Uxp  
template < typename T > qLm g18  
struct   ref h) W|~y@  
  { Iz I hC  
typedef T & reference; ^1[u'DW4  
} ; Us8nOr>5  
template < typename T > fMRMQR=6B  
struct   ref < T &> 6"jV>CNc@  
  { lhJZPnx~  
typedef T & reference; p}-B>v  
} ; +rOd0?  
+L#Q3}=s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =' #yG(h  
qbQH1<yS<  
template < typename T > Np R&`]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0%]F&|  
  { -Sj|Y }  
  return l(t) = r(t); gJuA*^  
} 7cZ(gdQ/  
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。 66Xo3 o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mO^vKq4r.  
& 13#/  
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 $oH?7sj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: psE&Rx3)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FFID<L f/2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k>72W/L^  
最后的布局是: b)@b63P_  
                Add G^_fbrZjN  
              /   \ vrvOPLiQ  
            Divide   5 I0C$  
            /   \ ^Euqy,8}  
          _1     3 +(J{~A~  
似乎一切都解决了?不。 p*" H&xA@  
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。 `'M}.q,k~  
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。 O{nM yB  
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: 0?8{q{ o+  
,.&y-?  
template < typename Right > {/SLDyf%Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 84u %_4/  
Right & rt) const Kq2,J&Ca3  
  { (uskVK>L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tu0agSpU  
} ^K n{L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )%]`uj>*[  
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。 P|4qbm4%O,  
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。 ) v^;"q"  
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。 V.Ki$0>  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 eNw9"X}g  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? QAmb_:^"d  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *&lNzz5&  
tgB\;nbB  
template < class Action > Kn+m9  
class picker : public Action l9Sx'<  
  { {P@OV1  
public : p8a \> {  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6`Af2Y_  
  // all the operator overloaded i?1g{JW  
} ; XK t">W  
-<Zs7(  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _MC\\u/C/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: W_ hckq.  
|VRzIA4M\  
template < typename Right > (:2,Rr1"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jLu`DKB  
  { J}UG{RttI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ot#O];3  
} t^zmv PDK  
Ysz&/ry  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HKZD*E((  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 s9'lw'  
UBy< vwnU  
template < typename T >   struct picker_maker PA(XdT{  
  { Eax^1 |6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xVn"xk  
} ; 5VG[FY6Pl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EgT2a  
  { s]z-d!G  
typedef picker < T > result;  mOkf   
} ; E1uyMh-dy  
bEJz>oyW"  
下面总的结构就有了: }t^N|I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v9qgfdBS5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 NY`$D}Bi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &eHhj9  
至此链式操作完美实现。 {:;599l  
Mr3;B+S  
"+6:vhP5  
七. 问题3 l" #}g%E  
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。 feH|sz`e  
5uU.K3G7  
template < typename T1, typename T2 > Z`=[hu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @1w9!\7Vt  
  { {{WA=\N8C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^}gQh#  
} nCz_gYcIx  
c3>#.NP_  
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: qx$-% P  
U?}>A5H  
template < typename T1, typename T2 > T7!"gJ  
struct result_2 >+ZG {'!j  
  { ;%_fQNFb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dvAvG.;U  
} ; 9,4Lb]  
Ie[8Iot?bn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8$H_:*A?  
这个差事就留给了holder自己。 4nfpPN t  
    pt rQ~m-  
j}2,|9ne  
template < int Order > S|{'.XG  
class holder; i9qn_/<c  
template <> lAxbF  
class holder < 1 > 8e`'Ox_5a  
  { gRk%ObJGqm  
public : *<PQp   
template < typename T > [q/tKdo@  
  struct result_1 Yy$GfjJtL]  
  { >>**n9\q  
  typedef T & result; }E\ b_.  
} ; -\b$5oa(  
template < typename T1, typename T2 > !f\q0Gnl  
  struct result_2 :3z`+5Y*  
  { Fo=hL  
  typedef T1 & result; E,F'k2yU  
} ; FJ|6R(T_  
template < typename T > &B</^:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const = h _>OA  
  { n( |~z   
  return (T & )r; (~R[K,G  
} rNgFsFQ>.  
template < typename T1, typename T2 > Hl,.6 >F?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]}3AP!:  
  { 7fVlA"x  
  return (T1 & )r1; y5d=r]_S:  
} JF%eC}[d  
} ; X}~5%B(  
QJL%J  
template <> s~@4  
class holder < 2 > tSr.0'CE  
  { ;b(*Bh<  
public : K0|8h!WF+  
template < typename T > J33enQd  
  struct result_1 vtvF)jlX  
  { kEH(\3,l  
  typedef T & result; )575JY `6K  
} ; As$:V<Z  
template < typename T1, typename T2 > 2yu\f u  
  struct result_2 EJM6TI"  
  { z|w@eQ",  
  typedef T2 & result; 39xAh*}G]  
} ; P8hA<{UFS\  
template < typename T > z=}@aX[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *hhPCYOm  
  { h]wahExYP  
  return (T & )r; j.? '*?P  
} ^sLnKAN  
template < typename T1, typename T2 > PGaB U3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hJr cy!P<a  
  { DAZzc :1Aj  
  return (T2 & )r2; [0M2`x4`  
} ra="4T$va  
} ; ^6tcB* #A  
Mw=sW5Z  
AS 5\X.%L*  
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> >。 < r6e23  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YL(7l|^!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rTBrl[&,q'  
ikr|P&e#u  
return l(i, j) = r(i, j); wA@y B"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4 1w*<{Lk  
\E9Hk{V:6  
  return ( int & )i; ]}4{|& e  
  return ( int & )j; !ke_?+ 8sY  
最后执行i = j; 9}~WwmC|x  
可见,参数被正确的选择了。 >(v%"04|e  
ds@w=~  
ls5s}X  
W/z\j/Rgc  
")J\} $r  
八. 中期总结 tTWeOAF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <SiD m-=E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "qL4D4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KfC8~{O-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )_*<uSl  
.C]V==z`[4  
5gZEcJ  
]<9=%m  
tBDaFB  
HOWm""IkB  
九. 简化 7qfo%n"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 f1c Q*#2~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l2v4SvbX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aq ~g 54  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %GRD3S  
  +-*/&|^等 QPe+K61U  
2. 返回引用。 ]Y#$!fIx  
  =,各种复合赋值等 2ckAJcpEb/  
3. 返回固定类型。 y`"~zq0D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1<hj3  
4. 原样返回。 nC^|83  
  operator, 8no_xFA  
5. 返回解引用的类型。 GF6c6TXF@  
  operator*(单目) /*5t@_0fe  
6. 返回地址。 i^c  
  operator&(单目) hFORs.L&G  
7. 下表访问返回类型。 ~#X,)L{y7v  
  operator[] &3x \wH/_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L2s)B  
  operator<<和operator>> P;%4Imq3  
y'(bp=Nq  
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。 ~z)diF<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $gi{)'z  
,vBi)H  
template < typename Left > xrbDqA.b  
struct value_return Dp:u!tdbeg  
  { [ m*=Q  
template < typename T > neQ2k=ao  
  struct result_1 z7+y{-{Z  
  { 5t6!K?}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]=A=VH&  
} ; c5_?jKpl  
,BM6s,\  
template < typename T1, typename T2 > 4l! ^"=rh  
  struct result_2 /yHM =&Vg]  
  { 8Z;wF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g%z?O[CN  
} ; hJ8|KPgdw  
} ; F(E3U'G  
@:$zReS2  
}8E//$J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @;>TmLs  
a jy.K'B*  
下面我们来剥离functor中的operator() 5TlPs_o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x{u7#s1|/  
g`KVF"8  
return l(t) op r(t) 7p"" 5hw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K~nk:}3Ui  
return op l(t) J-g#zs  
return op l(t1, t2) ]a|3"DP5  
return l(t) op "rz|sbj  
return l(t1, t2) op <wwcPe}  
return l(t)[r(t)] q|J3]F !n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }a@ZFk_>  
oD,f5Ci-  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6T 2jVNg  
单目: return f(l(t), r(t)); h tbN7B(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '>(R'g42n  
双目: return f(l(t)); J&~nD(&TY  
return f(l(t1, t2)); )L#C1DP#  
下面就是f的实现,以operator/为例 ocwRU0+j  
-d\O{{%>.z  
struct meta_divide YIA}F1:  
  { 2BOe,giy  
template < typename T1, typename T2 > }zVPdBRfm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H`4H(KWm  
  { BsVUEF,N  
  return t1 / t2; gH- e0134%  
} nf!RB-orF  
} ; *a Y`[,4#$  
4%O*2JAw  
这个工作可以让宏来做: c_xtwdkL9  
}~dXz?{p8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SymSAq0$F  
template < typename T1, typename T2 > \ }x4,a6^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -!(  
以后可以直接用 2A@9jl s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  G~T]m .  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 D"fE )@Q@Y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,YFuMek  
rAD5n, M]  
VY8 p[`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ABEC{3fWpu  
DG1  >T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z<rdxn,9  
class unary_op : public Rettype C,C%1  
  { S4kGy}{+i  
    Left l; zmy94Y5PE  
public : F.?`<7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /B"h #v-o  
0B)l"$W[)/  
template < typename T > 9"R]"v3BA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w3:WvA5jt  
      { !_s|h@  
      return FuncType::execute(l(t)); 35Nwx<  
    } cs`/^2Vf"#  
c+AZ(6O ?\  
    template < typename T1, typename T2 > G5Y5_r6Gu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L7mN&Xr  
      { 12Qcjj%F*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HyXw^ +tsj  
    } a&)0_i:r  
} ; 2}]6~i  
zvL&V .>  
c;e-[F7  
同样还可以申明一个binary_op I})la!9   
=<(:5ive  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v vlfL*f  
class binary_op : public Rettype > ZkcL7t9  
  { 0"o<( 1  
    Left l; :SG9ygq'  
Right r; gBHev1^y  
public : )gV+BHK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jl&bWp^3  
MQE=8\  
template < typename T > [6BL C{2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Z'X`_  
      { %f\{ ]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b$[_(QUw  
    } `3kE$h#  
*103  
    template < typename T1, typename T2 > RGhl` ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jpyV52  
      { F }pS'Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (}O)pqZ>  
    } ~w Dmt  
} ; gB&]kHLO  
93 x.b]] "  
mc|T}B  
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 7GfgW02  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jM1_+Lm1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P~ _CDh.N  
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。 "*laY<E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xj{X#[q):  
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。。。 =b32E^z,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G#5Cyu<r!  
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) t2p/NIn  
下面是修改过的unary_op vQ+}rHf`[  
)]J I Q"rR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  -6~*:zg,  
class unary_op >tr?5iKxc  
  { 7t5X  
Left l; _|DP  
  2P$lXGjh  
public : N$pwTyk  
10}oaL S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pPo?5s  
Z/q%%(fh 0  
template < typename T > "x9xJ  
  struct result_1 *IGxa  
  { (m)%5*:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |rdG+ >  
} ; Q[J,j+f<  
}K~JM1(26  
template < typename T1, typename T2 > dtA- 4Ndm  
  struct result_2 J}jK_  
  {  ~Zl`Ap  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rctn0*MP  
} ; :FG}k Y  
Ep5lm zg  
template < typename T1, typename T2 > k%hD<_:p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C$*`c6R  
  { OOl{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^+`vh0TPQ  
} Pdf_{8 r  
:U)e 8  
template < typename T > =#BeAsFfO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~lDLdUs  
  { |\QR9>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6sP;O,UX  
} m*i~Vjxj-m  
GZZLX19s q  
} ; rFx2 S  
ATnD~iACY  
=7e8N&-nv  
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 /@3+zpaw X  
好啦,现在才真正完美了。 T{uktIO/  
现在在picker里面就可以这么添加了: tH_# q"@)  
g,,cV+  
template < typename Right > v~jN,f*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z7<^aS  
  { >E]*5jqU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); < ht >>  
} } \823 U %  
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。 n|,Es!8:o  
V?_%Y<|L  
@=;6:akz`  
dH`a|SVW9  
3M@>kIT8  
十. bind _I8-0DnOM  
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。 dHp6G^Y  
先来分析一下一段例子 qb"!  
ADR`j;2  
0I#<-9&d-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c<H4rB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2sU"p5 j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3/[=  
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。 RtIc:ym  
我们来写个简单的。 M}nalr+#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .s!:p pwl  
对于函数对象类的版本: Fj]S8wI  
plf<O5'  
template < typename Func > JfVay I=  
struct functor_trait [ =9R5.)c  
  { >N,G@{FR  
typedef typename Func::result_type result_type; r! M2H {  
} ; c^bA]l^a  
对于无参数函数的版本: sW]n~kTt'  
$(NfHIX  
template < typename Ret > {$EXI]f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o?b%L  
  { m_Rgv.gE^  
typedef Ret result_type; fg1y@Dj/&  
} ; 9.@(&  
对于单参数函数的版本: .Gv~e!a8  
b9Y pUm7#  
template < typename Ret, typename V1 > r zvX~B6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eyE&<:F#J  
  { :rj78_e9  
typedef Ret result_type; ?UxY4m%R;  
} ; 1]<!Xuk^f  
对于双参数函数的版本: gON6jnDO  
;?[~]"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4ku/3/ 6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x'KsQlI/  
  { H|!s.  
typedef Ret result_type; U=t'>;(g  
} ; U;nC)'~YW9  
等等。。。 g}D$`Nx:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =I5XG"",  
Z\L@5.*ydE  
template < typename Func > |-mazvA  
struct func_return &-* nr/xT  
  { <2 Q@^  
template < typename T > vq s~a7E-P  
  struct result_1 toWmm(7v  
  { WAa?$"U2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p3S c4  
} ; HDEG/k/~m  
Wk|z\OR(  
template < typename T1, typename T2 > v<SEGv-  
  struct result_2 vhHMxOZ;  
  { 'l:2R,cP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hG@ys5  
} ; f+920/>!Z  
} ; Q#N+5<]J)#  
$imx-H`|  
A|J\X=5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !7oy%{L  
) b10%n^  
template < typename Func, typename aPicker > w b[(_@eZ  
class binder_1 (HI%C@e9  
  { k~#|8eLv  
Func fn; ?a%i|Z7!  
aPicker pk; @9h#o5y q  
public : s]c$]&IGG  
HWhKX:`l  
template < typename T > _);Kb/  
  struct result_1 0I((UA/7Zs  
  { hBhkb ~Oky  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z-|C{1}A  
} ; )0mDN.  
>#?: x*[  
template < typename T1, typename T2 > %B*dj9n^q  
  struct result_2 kDq%Y[6Z  
  { S=p u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !h!9SE  
} ; H4NEB1 TO>  
"6yiQ\`J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3+3m`%G  
3 \r@f_p  
template < typename T > uR@`T18  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &|}IBu:T  
  { }G+A_HF ^  
  return fn(pk(t)); Ts .Z l{B  
} k{jw%a<Sc  
template < typename T1, typename T2 > =jc8=h[F<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X3{1DY3@u  
  { \!Zh="hN  
  return fn(pk(t1, t2)); =zeLs0s;  
} Ok~{@\  
} ; Us,[x Q  
ZT8J i?_n  
PbUcbb17  
一目了然不是么? Q5nyD/k4c  
最后实现bind }.UI&UZ-  
Pmlgh&Z  
F.pHL)37  
template < typename Func, typename aPicker > m}[~A@qD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z,!Xxv;4  
  { eD{ @0&   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U?fN3  
} )]>G,.9C}  
eH%L?"J~:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;[%}Xx  
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。 qzt2j\v  
xPMyG);  
十一. phoenix iW1ih Q X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N~; khS]  
mERrcYY{  
for_each(v.begin(), v.end(), ;%7XU~<a  
( 0*Km}?;0-  
do_ E`uaE=Mdq  
[ +GYMJK`S+  
  cout << _1 <<   " , " B_"OA3d_  
] )xvx6?Ah|  
.while_( -- _1), U++~3e@l  
cout << var( " \n " ) 6+ $d  
) c > mu)('U  
); mE^tzyh  
`+hy#1]  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \gp,Txueb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor a|P~LMPM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A_jB|<bjTP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +# RlX3P  
5&HT$"H :  
NB+$ym  
template < typename Cond, typename Actor > %kZ~xbY  
class do_while /%uZKG P  
  { W?^8/1U  
Cond cd; _7=pw5[  
Actor act; *]m kyAhi  
public : *{.&R9#7U'  
template < typename T > g\qL}:  
  struct result_1 V+=*2?1  
  { :!I)r$  
  typedef int result_type; X40la_[.  
} ; b#p~F}qT  
oDW<e'Jm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5:l*Ib:s7  
^A 11h6I  
template < typename T > ^p"4)6p-W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CRc!|?  
  { m]0^  
  do cXb @H#  
    { vLnq%@x  
  act(t); "#-Nqq  
  } B:3+',i1  
  while (cd(t)); =j|v0& AGC  
  return   0 ; SRt$4EL21  
} 28T\@zi  
} ; >9o,S3  
[GR]!\!%~  
bmj8WZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ad]<e?oN=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Gd30Be2gd  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;Cr_NP[8|j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )Lc<;=w'9  
下面就是产生这个functor的类: _HWHQF7  
c&7Do}  
E8T"{ R80  
template < typename Actor > 5,HCeN  
class do_while_actor ^%n124  
  { /h?<MI\7V  
Actor act; -1jjB1  
public : IF&g.R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j+_S$T8w  
,}9f(`  
template < typename Cond > $ZQl IJZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CS~=Z>6EjA  
} ; Cz'xGW{  
sg3h i"Im  
`pP9z;/Xq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \We"?1^  
最后,是那个do_ Z |2E b*  
;Y Dv.I  
^G}# jg.  
class do_while_invoker zc6H o  
  { GN\8![J  
public : a`7%A H)  
template < typename Actor > xK$}QZ)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q,zC_  
  { +VSZhg,Np8  
  return do_while_actor < Actor > (act); sW;7m[o  
} %z(9lAe  
} do_; R<Z^L~)  
|.1qy,|!X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F|ETug n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FQ+8J7  
最后来说说怎么处理break和continue 5B}3GBA  
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。 `Jn,IDq  
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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