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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _=.f+1W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >|[74#}7  
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, ~X/1%  
Z ?{;|Z5  
b%fn1Ag9  
aiKZ$KLC  
  class filler |W/_S^C  
  { Rj|8l K;,  
public : ;J[1S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4oF8F)ASj  
} ; 3PEv.hGx  
45hjN6   
cI O7RD$8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [7~ !M*o9  
JRm:hf'  
s9wc ZO  
@Ee'nP   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tfr*/+F  
0r?}LWjf  
*\Y \$w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qn77ZpL:LJ  
1>"K<6b+  
A&2)iQ  
CE$c/d[N.  
二. 战前分析 wPn#>\/L  
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。 - T,;Fr'  
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 /h ef3DV5I  
(=H%VXQH  
Q`qHzb~%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O6^>L0'  
  /* --------------------------------------------- */ i '5Q.uX  
vector < int *> vp( 10 ); _U.D*f<3)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n+M:0{Y|  
/* --------------------------------------------- */ pr8eRV!x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dooS|Mq  
/* --------------------------------------------- */ Ocq.<#||H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _(}{=:M?  
  /* --------------------------------------------- */ 99@uU[&IJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^1vh5D  
/* --------------------------------------------- */ 1@ )8E`u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M%dXy^e  
JRkC~fv  
b<de)MG  
?q(7avS9  
看了之后,我们可以思考一些问题: BpL,<r,  
1._1, _2是什么? ,c@^u6a  
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。 *v[WJ"8@  
2._1 = 1是在做什么? gv}Esps R  
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。 z O  
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。 8I)66  
I_('Mr)  
; /fZh:V2  
三. 动工 GNzk Vy:u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Fg)Iw<7_2  
[a;U'v*  
J~6+zBF  
OAMsqeWYA  
template < typename T > ,~-"EQT  
class assignment 8F(lW)An  
  { [V~(7U  
T value; /R&!92I0*  
public : y#5xS  
assignment( const T & v) : value(v) {} #Mt'y8|}$  
template < typename T2 > ugEh}3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wuCiO;w  
} ; ^[no Gjy  
84UH& b'n  
G};os+FxF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +_tK \MN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $R3]y9`?  
P%A^TD|  
IWvLt  
epsh&)5a*  
  class holder 4=S.U`t7  
  { .7Zb,r  
public : %e2,p&0G  
template < typename T > cF9bSY_Eh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xm./XC  
  { P08=?  
  return assignment < T > (t); +1R?R9^Fw  
} pe>R2<!$  
} ; =EI>@Y"  
V(mz||'*  
(+d7cln  
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: +85i;gO5  
>M{=qs  
  static holder _1; ufE;rcYE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >NWrT^rk  
yrOWC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?!=yp#  
而不用手动写一个函数对象。 zdFO&YHTw  
?El8:zt?|  
_FXvJ}~m  
f]MKNX  
四. 问题分析 )?#*GMWU  
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。 U}ei2q\  
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。 F.2<G.9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G. Z:00x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3 f=_F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .UF](  
@:u>  
五. 问题1:一致性 YvD+Lk'hm  
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,-f]k[_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @sUYjB  
r>4HF"Nm  
struct holder jnfktDV'  
  { TbqH-R3W  
  // ^'j? { @  
  template < typename T > ]n9o=^q/  
T &   operator ()( const T & r) const A)9OkLrc  
  { o! W 71  
  return (T & )r; ol QT r  
} 6%bZZTP`  
} ; lXH?*  
e P]L  
这样的话assignment也必须相应改动: #=mLQSiQ  
yd#SB)&  
template < typename Left, typename Right > P_S^)Yo  
class assignment P;_}nbB  
  { t*H r(|.  
Left l; FCL7Tn  
Right r; &)[?D<  
public : N>kY$*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1h uU7xuf  
template < typename T2 > THC7e>P4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G`H4#@]  
} ; Fk(nf9M%  
_L }k.  
同时,holder的operator=也需要改动: to-DXT.  
lrq u%:q  
template < typename T > hKVj\88  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O@*^2, 6  
  { oasp/Y.p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ctI=|K  
} \*x'7c/qg  
rCt8Q&mzf  
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。 i\~@2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NWnUXR  
^3re*u4b=  
return l(rhs) = r; M)sM G C  
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。 $*N^ bj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *AK{GfP_  
Kvx~2ZMx6  
template < typename Tp > .nDB{@#  
class constant_t KrVP#|9%"  
  { og0su  
  const Tp t; \ZNUt$\  
public : yW3!V-iA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ruy qB>[o  
template < typename T > 'W'['TV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vXA+o)*#/  
  { Qy0Zj$,Z  
  return t; u={A4A#  
} \! `k:lusa  
} ; @8\7H'K"\  
X#v6v)c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }eKY%WU>O  
下面就可以修改holder的operator=了 TS2zzYE6Z  
Xy(8}  
template < typename T > `Hlv*" w$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZC7ZlL _  
  { 0iS"V^aH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vs=8x\W  
} *vFXe_.  
B\WIoz;'  
同时也要修改assignment的operator() \%],pZsA~  
tW$Di*h  
template < typename T2 > d WKjVf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wE*o1.  
现在代码看起来就很一致了。 9NXL8QmC8  
2TQyQ%  
六. 问题2:链式操作 :8( "n1^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `^d[$IbDW  
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。 hCpX# rg?  
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。 nDG41)|  
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。 { $ a $m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oItEGJ|  
<GdQ""X  
template < typename T > %Z.!T  
struct result_1 z4!Y9  
  { FaA'%P@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n]nb+_-97  
} ; Z'Uc}M'U  
%"yy8~|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :t)<$dtf[  
]h3{M Tr/  
template < typename T > ^RIDC/B=V6  
struct   ref {tKi8O^Rb  
  { %[l#S*)~  
typedef T & reference; :,8eM{.Q  
} ; E]MyP=g$  
template < typename T > wC&+nS1  
struct   ref < T &> v % c-El%  
  { vV$6fvS  
typedef T & reference; $!LL  
} ; Uo]x6j<  
dj}y6V&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "|,;~k1  
PI-o)U$Ehv  
template < typename T > 6}/m~m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w]ihGh  
  { )@\Eibt2oH  
  return l(t) = r(t); ABG>W>H-S  
} rCH? R   
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。 1EmZ/@k/Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [TaYNc!\  
o[Gp*o\  
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 +M s`C)f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wJ>.I<F6B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iJaA&z5sr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n/ m7+=]v  
最后的布局是: 7eU|iDYo  
                Add 6'a1]K  
              /   \ yt 5'2!jc  
            Divide   5 `VL<pqPP  
            /   \ >Y)FoHa+/  
          _1     3 &al\8  
似乎一切都解决了?不。 SbYs a  
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。 zNh$d;(O$^  
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。 .dw;b~p  
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: :k&5Z`>)  
_GtG8ebr  
template < typename Right > lm[LDtc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8|2I/#F}]  
Right & rt) const }uo.N  
  { `21$e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G5Z_[Q ~z  
} y9::m]s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gPf^dGi7t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Gi S{=+=5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fa#5pys  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 U#gv ~)\k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 D//uwom  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gZ 6Hj62D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,!I'0x1OR  
r>kDRIHB  
template < class Action > i-W!`1LH'  
class picker : public Action 6$'0^Ftm'  
  { Qh{]gw-6  
public : ".|?A9m_  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  XKEbK\  
  // all the operator overloaded @7z_f!'u  
} ; W^T6^q5;H  
PvkHlb^x%  
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。 4+2hj*I  
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: G ]JWd  
IA(+}V  
template < typename Right > A1kqWhg\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l ]CnLqf&  
  { 2nv-/ %]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #Py\'  
} y^tp^  
\?K>~{)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5Vu@gRk_  
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。 a"pejW`m  
15U[F0b  
template < typename T >   struct picker_maker `7o(CcF6H  
  { k_A 9gj1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0o*  
} ; ;Y"*Z2U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f%ynod8  
  { <f/wWu}  
typedef picker < T > result; n%%u0a %  
} ; 'X]m y  
2I qvd  
下面总的结构就有了: 6u-aV  
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。 9xZ?}S:d  
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。 (U@uJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S /)J<?<b  
至此链式操作完美实现。 X!=*<GF)  
+ug[TV   
lV )SOs$  
七. 问题3 i#1~<U  
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。 cd?arIV5  
Z`97=:W  
template < typename T1, typename T2 > |@lVFEl]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $"`9QD~  
  { h6Q-+_5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eK_Yt~dj  
} }RPeAcbU_  
_3{,nhkf:!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -mPrmapb3  
/`YbHYNF[  
template < typename T1, typename T2 > 8C4 =f  
struct result_2 O,A}p:Pgs  
  { l0g`;BI_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Da WzQe=  
} ; /c9%|<O%  
1WbawiG}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J"W+9sI0  
这个差事就留给了holder自己。 J`@#yHL  
    R$xkcg2(  
{V*OYYI`R  
template < int Order > k w]m7 T  
class holder; eH y.<VX  
template <> i<]Y0_?s  
class holder < 1 > #&jr9RB  
  { 9'S~zG%{  
public : Uk0]A  
template < typename T > d;c<" +  
  struct result_1 kn1+lF@  
  { A_\ZY0Xt  
  typedef T & result; sJ(q.FRM'  
} ; A[.5Bi  
template < typename T1, typename T2 > A1u|L^  
  struct result_2 <1EmQ)B   
  { ~RS^O poa  
  typedef T1 & result; {Q@pF  
} ; Y =BXV7\  
template < typename T > 5NECb4FG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .1 =8c\%  
  { UW/{q`)  
  return (T & )r; 7Yjxx+X9  
} 05>xQx?"m4  
template < typename T1, typename T2 > FII>6c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R.+yVO2  
  { {<_9QAS  
  return (T1 & )r1; T2$V5RyX  
} .Iret :  
} ; !agtgS$qII  
/\B[lRn  
template <> $EuWQq7OI2  
class holder < 2 > : %hxg  
  { ~"ij,Op,3  
public : 3M&IMf,/@  
template < typename T > <(%cb.^c=N  
  struct result_1 ErDt~FH  
  { )5M9Ro7  
  typedef T & result; ,B<Tt|'  
} ; &3;yho8v@  
template < typename T1, typename T2 > P!JRIw  
  struct result_2 }ST0?_0F*  
  { yv!,iK9  
  typedef T2 & result; =>7\s}QZ  
} ; bC mhlSNi  
template < typename T > aF'9&A;q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fWBI}~e  
  { u+RdC;_  
  return (T & )r; sN `NZyG  
} bof{R{3q  
template < typename T1, typename T2 > cP~?Iz8nD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s: .5S  
  { &Z^,-Y  
  return (T2 & )r2; ,6%{9oW9Z:  
} vG<JOxP  
} ; wPl!}HNf  
:K) =Hf2y  
U/JeEI%L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @zJhJ'~ Sl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AjQ^ {P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M zLx2?  
7 vS]O$w<4  
return l(i, j) = r(i, j); ?=]*r>a3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1/bu}?a  
s)e; c<(/  
  return ( int & )i; 3-Q*umh  
  return ( int & )j; `aS9 o]t  
最后执行i = j; g]g2`ab |  
可见,参数被正确的选择了。 (zFUC]  
V+()`>44  
oj7X9~ nd  
_`JY A  
<h/\)bPB  
八. 中期总结 oK GFDl]3  
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: p,=:Ff}~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "}bk *2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 at/v.U |F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "=unDpq]  
I54O9Aoy  
I [J0r  
 ,T{(t@  
}[u9vZL  
{V!Jj6n  
九. 简化 =#i#IF42?  
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。 j${:Y$VmE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UC^Bn1  
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: #lax0IYY=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #zcp!WE.OI  
  +-*/&|^等 <%JRZYZ  
2. 返回引用。 ]]s_ 8u 3  
  =,各种复合赋值等 sX3Vr&r  
3. 返回固定类型。 j~G^J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vO1P%)  
4. 原样返回。 E5lC'@Dcz  
  operator, E\r5!45r  
5. 返回解引用的类型。 C61KY7iyR  
  operator*(单目) !}()mrIlP  
6. 返回地址。 Z;@F.r  
  operator&(单目) Y.?|[x0Wh  
7. 下表访问返回类型。 XHO}(!l\  
  operator[] XbJ=lH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eBTy!!  
  operator<<和operator>> ^c1I'9(r5  
#ZIV>(Q\H  
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。 N1Y*IkW"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VwoCR q*  
(~TP  
template < typename Left > `5`Pv'`  
struct value_return [&rW+/  
  { 0>-l {4srs  
template < typename T > l%"eQ   
  struct result_1 `}F=Zjy  
  { twx8TQ9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ij6ME6  
} ; Y.yM1 z  
(J): >\a]  
template < typename T1, typename T2 > BNg\;2r  
  struct result_2 -9{}rE  
  { y^zVb\"4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Vzz0)`*hQ  
} ; Yuze9b\[  
} ; bK%go  
9 il!w g?  
4j)Y>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =L<OTfVE  
Y ,?  
下面我们来剥离functor中的operator() O#7fkL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C["^%0lj  
B|%=<1?  
return l(t) op r(t) amGQ!$] %#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d {moU\W  
return op l(t) C4Q ^WU+$j  
return op l(t1, t2) #JZf]rtp  
return l(t) op C^r3r6  
return l(t1, t2) op +U^dllL7  
return l(t)[r(t)] ap\2={u^|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g 4d 5G=y  
mCtuyGY  
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: )xP]rOT  
单目: return f(l(t), r(t)); ~@z5Ld3xz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ")HTUlcAe}  
双目: return f(l(t)); )G ,LG0"-  
return f(l(t1, t2)); l~&efAJ-$  
下面就是f的实现,以operator/为例 `R8~H7{I6  
~MO'%'@  
struct meta_divide 9XS+W w7  
  { /k1&?e  
template < typename T1, typename T2 > m |,ocz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v (<~:]  
  { Np|i Xwl1  
  return t1 / t2; 8&ZUkDGkJ  
} pZGs o  
} ; Q-}oe Q  
t2+m7*76  
这个工作可以让宏来做: |MMr}]`  
iml*+t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %dL|i2+*8  
template < typename T1, typename T2 > \ "=| yM~V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F f& VBm  
以后可以直接用 LjXtOF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *kL1r w6  
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 5.VA1  
(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。。。) 7=T0Sa*;  
1y_{#,{>  
MH"c=mL:  
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 I|9e4EX{y  
l},px  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IQScsqM  
class unary_op : public Rettype Bh2m,=``  
  { PpU : 4;en  
    Left l; AGCqJ8`|T  
public : RPaB4>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m^T$H_*;  
6Om-[^  
template < typename T > Ko''G5+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FPFt3XL  
      { 9z_Gf]J~  
      return FuncType::execute(l(t)); .,m$Cm  
    }  IO>Cyo  
[ Q=) f  
    template < typename T1, typename T2 > sTv/;*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7\a(Imq  
      { 3QUe:8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K]kL?-A#'  
    } W .Hv2r3  
} ; l*'jqR')h^  
`?=AgGg  
qg.[M*  
同样还可以申明一个binary_op !h&hPY1  
_vU,avw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oi"Bf7{  
class binary_op : public Rettype z0g]nYN%  
  { c q3C N@  
    Left l; (eO0 Ic[c  
Right r; A2rr>  
public : j*QY_Ny*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J4lE7aFDA~  
W11_MTIU  
template < typename T > 2[M:WZ.1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &g) `  
      { m(g$T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B}P,sFghw  
    } eX_}KH-Q  
tinN$o Xy  
    template < typename T1, typename T2 > =/dW5qy;*+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sSD(mO<(  
      { y62;&{?m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ItOVx!"@9  
    } 5QS d$J  
} ; `i{o8l  
>r]# 77d  
Mh_jlgE'd#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 g4Hq<W"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =$BgIt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tvb hWYe  
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。 *~&W?i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <o?qpW$,>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YT:<AJm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qU2>V  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) C 7+TnJ  
下面是修改过的unary_op k9R1E/;  
1Tiq2+hmf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pd7FU~-  
class unary_op >Q5 SJZ/  
  { h Qu9ux  
Left l; kN]#;R6  
  P'Y8 t  
public : @KS:d\l}U  
;WGY)=-gv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z>y,}#D?C  
u5R^++  
template < typename T > a~XNRAh  
  struct result_1 :K8T\  
  { ,Y!T!o} 1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~s5Sk#.z5  
} ; DK)qBxc8  
cJ[n<hTv  
template < typename T1, typename T2 > b<5:7C9z  
  struct result_2 Vn8Qsf1f  
  { ,vN#U&RS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ( I,V+v+{Y  
} ; 4G`YZZQ  
~^5uOeTZ~  
template < typename T1, typename T2 > zcZr )Oh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n.A  
  {  dc5B#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R2~Rqlti  
} BAKfs/N  
qx!IlO  
template < typename T > &12aI |u^<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l0@$]76cX;  
  { y|lP.N/  
  return OpClass::execute(lt(t)); UoKBcarm  
} vNtbb]')m  
+ZZiZ&y  
} ; ZcdS?Z2k  
3G>E>yJ  
?tSY=DK\n  
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 U`8)rtYw  
好啦,现在才真正完美了。 ,5L &$Q6  
现在在picker里面就可以这么添加了: oFIs,[ Go  
|x kixf4zz  
template < typename Right > !8A5Y[(XD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H"&N<"hw  
  { [yVU p+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <B``/EX^  
}  u?'X%'K*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 d+^4 ;Hv4  
JTs.NY <z  
fi,=z  
94lmsE  
L$ ON=$q5  
十. bind Nv ew^c)x  
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。 6U""TR!   
先来分析一下一段例子 qBwqxxTc  
\+>b W(  
T[;{AXLeI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $==hr^H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hi ]+D= S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d5],O48A  
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。 .g|pgFM?  
我们来写个简单的。 om/gk4S2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $8eq&_gJ  
对于函数对象类的版本: [Q$"+@jw  
-pjL7/gx  
template < typename Func > tx.YW9xD  
struct functor_trait ER|5_  
  { *yX_dgC>[  
typedef typename Func::result_type result_type; ?=T&|pp  
} ; j1d=$'a "  
对于无参数函数的版本: )1i)I?m  
O'mX7rY<<(  
template < typename Ret > lq9c2xK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (>Yii_Cd  
  { B}!n6j`  
typedef Ret result_type; 97&6iTYA  
} ; |LjCtm)@+  
对于单参数函数的版本: ca`=dwe>  
--/  .  
template < typename Ret, typename V1 > P]x@h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O;zW'*c+  
  { T-x`ut7c  
typedef Ret result_type; qxrOfsh  
} ; P$oa6`%l  
对于双参数函数的版本: ]O\6.>H  
L_A|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TfxKvol'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6Q>w\@lF  
  { Q^ F-8  
typedef Ret result_type; ilHj%h*z  
} ; h FjW.~B  
等等。。。 @Ab<I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v>e4a/  
Y{S/A*X  
template < typename Func > );*GOLka  
struct func_return D0-e,)G}V,  
  { IQ~()/;3d  
template < typename T > >/n/n{{  
  struct result_1 w5|"cD#8A  
  { vTP_vsdeG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )a6i8b3  
} ; |On6?5((e  
mPh;  
template < typename T1, typename T2 > LnL<WI*Pq  
  struct result_2 fU8;CZnx  
  { m|y]j4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *X>rvAd3  
} ; [v&_MQ  
} ; M6I1`Lpf  
9Z*vp^3  
!XicX9n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !hc7i=V ?  
- Z|1@s&  
template < typename Func, typename aPicker > jc?Hip'  
class binder_1 4 I~,B[|  
  { f9 rToH  
Func fn; ywdNwNJ  
aPicker pk; Y#m0/1-  
public : KOxD%bX_  
OGVhb>LO1  
template < typename T > T]myhNk  
  struct result_1 o4J K$%  
  { i a|F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; urN&."c  
} ; 2<O hO ^  
?+!KucTF  
template < typename T1, typename T2 > W)"q9(T?%  
  struct result_2 C&SYmYj^c  
  { HR}c9wy,q\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AsLAm#zq  
} ; |p+VitM7  
N;w1f"V}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8sIGJ|ku   
Gmwn:  
template < typename T > 9}\T?6?8pX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ug"B/UUFd  
  { l5MxJ>?4%B  
  return fn(pk(t)); PFc02 w  
} q@\D5F% >  
template < typename T1, typename T2 > jv7zvp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Md~mI8  
  { UxW>hbzr&V  
  return fn(pk(t1, t2)); r`krv-,O$  
} {P]l{W@li  
} ; I;`V*/s8"  
#"Zr#P{P  
l^vq'<kI  
一目了然不是么? wVPq1? 9  
最后实现bind LY|h*a6Ym  
J^W.TM&q$,  
1idEm*3&(  
template < typename Func, typename aPicker > :{fsfZXXr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q4Z \y  
  { Gg&jb=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RsY<j& f  
} AiyjrEa%  
<wuP*vI "h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f;b(W  
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。 toCN{[  
G ;z2}Ei  
十一. phoenix %mq]M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e*g; +nz  
igp4[Hj  
for_each(v.begin(), v.end(), ,Bta)  
( ZNUV Bi  
do_ 0>'1|8+`(z  
[ YcGqT2oLP  
  cout << _1 <<   " , " =thgNMDm"  
] tQ)8HVKF  
.while_( -- _1), e"b F"L  
cout << var( " \n " ) -1{N#c/U  
) 5|Y4GQVz  
); b+C>p2%  
dv,8iOL  
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: IlE! zRA  
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 )~5`A*Ku  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $DMeUA\av  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a"v D+r7Ol  
dFUsQ_]<  
IOJfv8  
template < typename Cond, typename Actor > s<5t}{x  
class do_while prwyP  
  { C*KRu`t  
Cond cd; _W!g'HP-D  
Actor act; qBpY3]/  
public : S<>e(x3g]  
template < typename T > bH= 5[  
  struct result_1 `$i`i'S  
  { (YR] X_  
  typedef int result_type; o`#;[  
} ; %xg"e O2x  
[Ea5Bn;~!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7' 6m;b~F  
Yd,*LYd2EL  
template < typename T > u'N'<(\k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 ROKueP  
  { ~MXPiZG?  
  do "_(o% \"7  
    { S`R ( _eD@  
  act(t); x3vz4m[  
  } B!Qdf8We  
  while (cd(t)); Bb1dH/8  
  return   0 ; C[pAa8  
} }&!rIU  
} ; >N*QK6"=|  
4];NX  
h)YqC$A-s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q<7Nz] Td  
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。 yx-{}Yj^  
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。 6IvLr+I  
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。 ^+P]_< 43  
下面就是产生这个functor的类: ]vlQNd?  
2V  
I*24%z9  
template < typename Actor > :H?p^d e  
class do_while_actor p?!] sO1l  
  { r3KV.##u,  
Actor act; *mBEF"  
public : 51rM6 BT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NfN#q:w1  
$GYy[-.`  
template < typename Cond > ]];7ozS)X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;%%=G;b9  
} ; 8RocObY_W  
3)T5}_  
)ei+ewVZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *|4~ 0w  
最后,是那个do_ K_My4>~Il  
7tyn?t0n  
MjLyB^ M  
class do_while_invoker ?! kup  
  { ly{ ~X  
public : + W +<~E  
template < typename Actor > Pajr`gU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A5nu`e9&  
  { \F<]l6E  
  return do_while_actor < Actor > (act); *D\nsJ*g  
} IP~g7`Y  
} do_; UL{Xe&sT  
E(S}c*05O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aEgzQono  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H!xBFiOH$n  
最后来说说怎么处理break和continue on(W^ocnD  
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。 L ~  
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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