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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2liJ^ `  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K&,";9c  
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, ! >V)x  
7<Qmpcp =  
N}1yDN  
-w>ss&  
  class filler EqGpo_  
  { ]G D` f  
public : 1Vx5tOq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &r,)4q+  
} ; &YcOmI/MM  
C,A/29R,s  
w0+X;aId  
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: J .VZD  
$7ix(WL<%  
bdY:-8!3  
,<'>j a C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6B%  h  
>x3lA0m  
rlA/eQrS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 + ~5P7dh6  
~ rQ,%dH  
Yufj y=!  
=Xg/[J%  
二. 战前分析 8 ]exsn Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PEm2w#X%L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <hj2'd U  
pkae91  
kY!zBk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y4LUC;[n  
  /* --------------------------------------------- */ Goc?HR  
vector < int *> vp( 10 ); T1*.3_wtP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h6OQeZ.  
/* --------------------------------------------- */ "bDj 00nwh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RRB=JP{r  
/* --------------------------------------------- */ fU?#^Lg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =*jFaj  
  /* --------------------------------------------- */ u '/)l}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \wk;Bo  
/* --------------------------------------------- */ xO Aq!,|V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -egnMc67  
M?UUT8,  
5h`LWA B  
fZ5 UFq_~s  
看了之后,我们可以思考一些问题: T'vI@i9  
1._1, _2是什么? Ul9^"o  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `=P_ed%&'  
2._1 = 1是在做什么? FZ ?eX`,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "mQcc }8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2dkWzx  
<j>;5!4!}  
rU&Y/  
三. 动工 c6#E gN,X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p\&/m  
J  sz=5`  
5;HGS{`  
~{tO8 ]  
template < typename T > qbfX(`nS  
class assignment fc8ODk*;E  
  { +cqUp6x.  
T value; oJr+RO  
public : XLCqB|8`V  
assignment( const T & v) : value(v) {} R|M]mwa^w  
template < typename T2 > Y;_F,4H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <tF q^qB  
} ; y zp#  
qe{;EH*  
k}H7bZug  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #jg-q|nd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GHd1?$  
=3QhGFd  
[B;okW  
8+}rm6Y+  
  class holder ||QK)$"  
  { x4c|/}\)*  
public : q%])dZ!lE  
template < typename T > h`\ $8 oV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4tLdqs  
  { G6zFQ\&f  
  return assignment < T > (t); ~S Bb2*ID  
} [BD`h  
} ; \ opM}qZ  
zgEN2d  
hZ*vk  
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: d; YKw1  
U'ctO%  
  static holder _1; _MTZuhY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s0;a j<J  
4h|*r !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p4f9v:b[  
而不用手动写一个函数对象。 xRacgny:I  
~9FL]qo  
}W}(k2r  
z~vcwiYAP  
四. 问题分析 !;,\HvEZYw  
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。 -_t4A *  
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。 $rcv@-l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T.;{f{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E|c(#P{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tW|0_m>{  
4E5;wH  
五. 问题1:一致性 ,Kj>F2{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?s$d("~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T(x@ gwc  
w6!97x  
struct holder %50)?J=zB  
  { u:|^L]{  
  // T{Xd>  
  template < typename T > N? Jy  
T &   operator ()( const T & r) const v(yJGEf0  
  { ' 4i8&p`/  
  return (T & )r; H~s8M  
} lM4Z7mT /  
} ; |3e+ K.  
5Z_C (5)/Y  
这样的话assignment也必须相应改动: K9Mz4K_  
?ld&}|W~  
template < typename Left, typename Right > )S+fc=  
class assignment N!~]D[D  
  { 1!.-/  
Left l; njxLeD e-  
Right r; q{9 \hEeb  
public : 2)\->$Q(H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 37kFbR@x  
template < typename T2 > ;&CLb`<y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :po6%}hn  
} ; P05`DX}r,  
vc"!3x-G*  
同时,holder的operator=也需要改动: rz_W]/G-P  
]P wS3:x  
template < typename T > YOLzCnI4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d]s^?=gM  
  { g=nb-A{#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2k<#e2  
} oB5\^V$  
}ZVond$y4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dV B#Np  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  ,==_u  
Hj r'C?[  
return l(rhs) = r; rmA?Xlh\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d*s*AV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &P9fM-]b s  
qI7KWUR  
template < typename Tp > o+{,>t  
class constant_t &J2 UAmB  
  { |#o' =whTl  
  const Tp t; mM&P&mz/D  
public : nE8z1hBUq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X,VI5$  
template < typename T > G(wK(P0j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +'g O%^{l  
  { 5@>hjXi"Y  
  return t; zs]ubJC@  
} \u`P(fI!K%  
} ; $,by!w'e:l  
xK_UkB-$i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dT'}:2  
下面就可以修改holder的operator=了 i kfJ!f  
Jkj7ty.J  
template < typename T > 'e]>lRZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (.!9  
  { }O~D3z4l0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A@< !'  
} ?aTH<  
B(Yg1jAe  
同时也要修改assignment的operator() q-Z<.GTq  
p35)K5V  
template < typename T2 > aPxSC>p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wX)'1H):T  
现在代码看起来就很一致了。 GEy7Vb)  
Q +l{> sL  
六. 问题2:链式操作 a({Rb?b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %TN$   
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。 iWjNK"W  
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。 S>x@9$( ym  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 BEb?jRMjLg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'L O3[G{  
%52e^,//  
template < typename T > ;/+<N  
struct result_1 axC{azo|  
  { vT{(7m!Ra  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  )XonFI  
} ; Y S7lB  
KtAEM;g  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: I52nQCXi  
b~fl,(sZp  
template < typename T > fsOlg9  
struct   ref XixjdBFP  
  { -n"f>c_{>  
typedef T & reference; ~_;.ZZ-H]  
} ; e^q^ AP+*  
template < typename T > 1d49&-N  
struct   ref < T &> KF *F  
  { r|}Pg}O  
typedef T & reference; qdk!.A{   
} ; ("=q-6$G  
J ##a;6@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E^n!h06~G  
xp:I(  
template < typename T > C\"C12n{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YYI0iM>  
  { FP{=b/  
  return l(t) = r(t); 8?L-3/  
} .mrv"k\<  
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。 ]GRVU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~-sgk"$  
#QlxEs#%  
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 qYe`</  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @+~URIG)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :twp95{R1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ![{/V,V]~  
最后的布局是: Ye|gW=FUR  
                Add s +S6'g--  
              /   \ dh{py  
            Divide   5 ' $yy  
            /   \ `TF3Ho\MC  
          _1     3 ]c_lNHssmq  
似乎一切都解决了?不。 ,eOZv=:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o\tw)_ >  
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。 OFv-bb*YZ  
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 ..Pn 17t  
Pt-mLINvG  
template < typename Right > ffB<qf)?G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QN#Lbsd  
Right & rt) const NV{= tAR  
  { 1A;,"8kBd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,lCFe0>k!=  
} yhK9rcJq6}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qe7 SH{  
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。 [G+@[9hn%  
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。 _{LmJ?!  
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。 Wvd-be  
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。 F-~Xbz%  
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? jfvlkE-uK  
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: ):+^893)  
@!x7jPr  
template < class Action > %PR,TWe  
class picker : public Action C2iOF/4  
  { ZS3T1 <z  
public : kiin78W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }]=A:*jD  
  // all the operator overloaded UK8k`;^KI  
} ; `N7erM  
`yhc,5M  
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。 _{B2z[G}  
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: )=N.z6?  
^^xzaF  
template < typename Right > 4Im}!q5;:<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Br$/hn=  
  { oqK: 5|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JO87rG  
} su-0G?c  
(d <pxx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }ZwnG=7T?  
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。 OWN|W,  
1mEW]z  
template < typename T >   struct picker_maker 4uVyf^f\]f  
  { G0r(xP?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =Y3d~~  
} ; d?CU+=A&|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 127@ TN"  
  { Oo\~' I  
typedef picker < T > result; b\t@vMJ  
} ; z8};(I>)  
wz'in  
下面总的结构就有了: 0wETv  
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。 B7'2@+(  
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。 P6tJo{l8w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LGCeYXic  
至此链式操作完美实现。 twTRw:.!f  
 ~#z b  
Y7yzM1?t  
七. 问题3 -1!s8G  
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。 9+>%U~U<  
<DdzDbgax  
template < typename T1, typename T2 > 495(V(+5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]<O -  
  { t2%gS" [  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jmnrpXaAx  
} Fg^zz*e  
;77q~_g$  
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: `VOLw*Ci  
bNz2Uo!0K  
template < typename T1, typename T2 > t== a(e  
struct result_2 6HR*)*>z_  
  { %gx>|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yz=6 V%  
} ; '#8;bU  
T b]'  b  
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[!}x  
这个差事就留给了holder自己。 d e~3:  
    SVyJUd_  
c\eT`.ENk  
template < int Order > #*K!@X  
class holder; qT_E=)1  
template <> p$%g$K  
class holder < 1 > E;x~[MA  
  { p/uOCQ|1l  
public : ,}42]%$ G  
template < typename T > }\\6"90g*  
  struct result_1 vR\[IV?  
  { &28n1  
  typedef T & result; @-qC".CI  
} ; g7W\  &  
template < typename T1, typename T2 > rO{"jJ  
  struct result_2 5B=Wnau  
  { p}swJ;S  
  typedef T1 & result; c )o[3o7  
} ; Pi|oO-M  
template < typename T > V 5ihplAk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  7QkAr  
  { A,s .<TG  
  return (T & )r; =8fZG t  
} zuZlP  
template < typename T1, typename T2 > DV~1gr,\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DWH)<\?  
  { [f'DxZF-  
  return (T1 & )r1; 0Z{(,GU  
} #8d$%F))  
} ; NeyGIEP  
FR@ dBcJUU  
template <> 62LQUl]<  
class holder < 2 >  0-+`{j  
  { 5OUe |mS  
public : [0e]zyB+  
template < typename T > .tb~f@xL  
  struct result_1 yMa5?]J  
  { _?2xIo  
  typedef T & result; u$[T8UqF  
} ; m,TqyP#  
template < typename T1, typename T2 > yx}Z:t  
  struct result_2 6%_d m'  
  { ;mb 6i_  
  typedef T2 & result;  OkO"t  
} ; (Qq$ql27  
template < typename T > `"CF/X^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [P{Xg:0  
  { 6C/D&+4  
  return (T & )r; t5N4d  
} &/, BFx"  
template < typename T1, typename T2 > Ec6{?\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aTs_5q  
  { pp[? k}@  
  return (T2 & )r2; {hRAR8  
} 9AL\6 @<a*  
} ; 73.o{V  
j`'=K_+nU  
._tv$Gd@k  
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> >。 8a)EL*LH`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d*>M<6b-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =C\S6bF%  
|$b4 {  
return l(i, j) = r(i, j); #G{T(0<F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V`WfJ>{;Z  
"3j0)  
  return ( int & )i; SKfv.9  
  return ( int & )j; 6y5arP*6e  
最后执行i = j; JrL/LGY  
可见,参数被正确的选择了。 a* IJ)'S  
>LU*F|F]B  
vP~F+z @g  
$uLzC]  
!s)$_tG  
八. 中期总结 3P\I;xM  
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|(J]/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y?unI~4tC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Om1z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <0LB]zDWe6  
YHRI UY d  
O@=mN*<gg0  
mmKrmM*1  
~!nd'{{9  
ntkinbbD  
九. 简化 Jb$z(?S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2E1TJ.[BS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lb6s3b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0F~9t !  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0,A?*CO  
  +-*/&|^等 4*,q 1yK  
2. 返回引用。 s,29_z7  
  =,各种复合赋值等 yR$_$N+E  
3. 返回固定类型。 FXSDN268  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y}#^n7*w~  
4. 原样返回。 uHIWbF<0oo  
  operator, LK%B6-;~-  
5. 返回解引用的类型。 :hr@>Y~r  
  operator*(单目) gdZVc9 _  
6. 返回地址。 dB,#`tc=,  
  operator&(单目) lKD@2  
7. 下表访问返回类型。 Iw:("A&~  
  operator[] bYgYP|@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ppD ~xg]  
  operator<<和operator>> ,Df36-74v5  
:y %~9=  
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。 c\'pA^m 6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jqj6L993e  
/t^lI%&  
template < typename Left > iL gt_@g  
struct value_return (KMobIP^  
  { W9Lg}[>:)  
template < typename T > Ny'v/+nQ  
  struct result_1  e C{Z  
  { DmrfD28j~F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cs M|VNE>  
} ; t5APD?5 c  
%Eh%mMb^  
template < typename T1, typename T2 > M!l5,ycF  
  struct result_2 bx^EaXj(r  
  { )It4al^\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NXNon*"  
} ; L# 1vf  
} ; 90ag!   
N8q Z{CWn  
49$4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P$ef,ZW"  
IR8&4qOs  
下面我们来剥离functor中的operator() CEq]B:[IC  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  BZc-  
3/=QZ8HA&-  
return l(t) op r(t) @e0skc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z^6(&Rh  
return op l(t) Le JlTWotC  
return op l(t1, t2) R<-C>D  
return l(t) op ] *VF Ws  
return l(t1, t2) op \X.=3lc&  
return l(t)[r(t)] 5yiiPK$qr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O9X:1>a@i  
%,cFX[D/)  
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: 08?MS_  
单目: return f(l(t), r(t)); o'C.,ic?C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,HkhKbQ  
双目: return f(l(t)); xt,L* B  
return f(l(t1, t2)); v@uaf=x-  
下面就是f的实现,以operator/为例 N pND/  
QU!'W&F6  
struct meta_divide },aWCvJL  
  { U"Hquo  
template < typename T1, typename T2 > ,1;8DfVZV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~y H>Ko9F}  
  { xyjV dD\  
  return t1 / t2; LA`V qJ  
} 51 +M_ ~  
} ; 9r+O!kF(  
&:I +]G/W  
这个工作可以让宏来做: ;Fem<p)V  
:t{vgi D9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V<V\0n!0  
template < typename T1, typename T2 > \ Rw\C0'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lJzy)ne  
以后可以直接用 J1p75c%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u 1{ym_  
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 "I}Z2  
(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。。。) .83v~{n  
)| x%o(n  
4G8nebv  
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 JD{MdhhV  
soq".+Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bxdXZB n  
class unary_op : public Rettype )ozcr^  
  { i`KZ,   
    Left l; 3[=`uO0\7  
public : yD"0=\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $C05iD  
#xP!!.DF(  
template < typename T > _0W;)v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H : T N  
      { >GznG[Ku  
      return FuncType::execute(l(t)); XJ h:U0  
    } <P^hYj-swh  
.FKJ yzL  
    template < typename T1, typename T2 > ;sChxQ=.^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q-`{PJ(p  
      { !rXcGj(k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '>e79f-O)  
    } "@{4.v^}!  
} ; %Nm @f'  
H9~%#&fF  
Y%/ YFO2vb  
同样还可以申明一个binary_op 3Rd`Ysp  
{,Bb"0 \  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >   ^RV  
class binary_op : public Rettype ("?&p3];b  
  { *^D@l%av;  
    Left l; fK'.wX9  
Right r; &]VQR2J}:  
public : GOf`Z'\xt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v_z..-7Dq+  
9k\)tWe  
template < typename T > ?Q96,T-) c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JY2/YDJ  
      { V#NG+U.B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qX5yN| A4  
    } 382*  
(T|TEt  
    template < typename T1, typename T2 > sTtX$&Qu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x6^l6N  
      { <&5m N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oTCzYY  
    } /2;dH]o0  
} ; iuC7Y|  
gB>imr#e&  
JiFA]M`^Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 D XV@DQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C$<"w,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p}3NJV  
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。 +Edzjf~Tt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KVB0IXZC~  
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。。。 (j' {~FB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H8@8MFz\  
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) T[;; 9z  
下面是修改过的unary_op }* QO]_U?  
ZFS7{:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '>j<yaD'  
class unary_op ^rv"o:lF  
  { TE^7P0bh  
Left l; HH)"]E5  
  g(/{.%\k  
public : EgTFwEj  
^0^( u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n*Q`g@`  
i S%  
template < typename T > *AZ?~ i^o  
  struct result_1 8-7dokg>  
  { B?LXI3sQZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kG/X"6pZ  
} ; |6E .M1  
bpCNho$  
template < typename T1, typename T2 > ^ [k0k(_  
  struct result_2 b"``D ?  
  { LP:nba :  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Sw)i1S9  
} ; WsR+Np@c  
]q{ PDZ   
template < typename T1, typename T2 > TyF{tuF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k#O,j pbB  
  { c-kA^z{f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @F>F#-2  
} '0|o`qoLzA  
5IW8=$k~.)  
template < typename T > z{:-!oF&CB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yd:Q`#7A  
  { >3 l=*|9  
  return OpClass::execute(lt(t)); $r\"6e  
} rK1-Mu  
 H;NbQ  
} ; q$[n`w-  
]H ~Y7\N-v  
nnwJ YEi  
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 p3c"ZPO~z  
好啦,现在才真正完美了。 qI%&ay"/  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5t\HJ`C1Z  
3JO]f5  
template < typename Right > 2*[QZ9U[@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ACg;CTB b  
  { h}Rx_d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zI^]esX!2_  
} yto[8;)_  
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。 k$N0lR4:p  
~`qEWvPn  
%'bJ:  
yb2}_k.JG  
!^w E/  
十. bind Y9Z]i$qS&k  
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。 ve Tx, \6@  
先来分析一下一段例子 Apj;  
?A?F.n`  
aJhxc<"e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [Wi 1|]X"G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a~PK pw2%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0|c}p([~  
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。 rf.`h{!!  
我们来写个简单的。 Ag9?C*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GIyF81KR 3  
对于函数对象类的版本: s@8w-]"  
-]srp;=i  
template < typename Func > IgIYguQ   
struct functor_trait 3B0PGvCI1  
  { CrC =A=e  
typedef typename Func::result_type result_type; Qkcjr]#^$  
} ; .ubE2X[][  
对于无参数函数的版本: 0hY{<^"Y  
5] 5 KB;  
template < typename Ret > s58 C2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &@% $2O.3  
  { h6~$/`&]b  
typedef Ret result_type; 'Gl&Pa1g?  
} ; 0[Ht_qxb  
对于单参数函数的版本: pO7Zs  
v{aq`uH  
template < typename Ret, typename V1 > - VxDNT}Tr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bD ^b  
  { A9BX_9}]  
typedef Ret result_type; k{;,6H  
} ; A A^{B  
对于双参数函数的版本: !3X0FNGq  
.8(OT./  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4_A0rveP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ntFT>g{B  
  { Ep9W-n?}  
typedef Ret result_type; `h:34RC;  
} ; #@HF<'H}mu  
等等。。。 Gg Jf7ie4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [NMVoBvG  
7%f&M>/  
template < typename Func > ;oZ)Wt  
struct func_return js iSg/  
  { M?m,EQh.  
template < typename T > #$1Z  
  struct result_1 jTO), v:w  
  { Wbr+ KX8)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &xRo^iV?  
} ; 0}!\$"|D  
wLK07e(  
template < typename T1, typename T2 > @)o^uU T  
  struct result_2 ry9T U  
  { #@<9S{F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {|I;YDA  
} ; !;?+>R)h  
} ; i&{DOI%w  
dXF^(y]l  
AbZKYF P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $Y69@s%f  
3EJt%}V$k  
template < typename Func, typename aPicker > PRHCrHs  
class binder_1 0lhVqy}:}o  
  { ggJO:$?$L  
Func fn; ^0/j0]O  
aPicker pk; !pD*p)`s  
public : >=[(^l  
g$b<1:8  
template < typename T > X5 j1`t,  
  struct result_1 0#nPbe,Lj  
  { o!)3?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :j+ ZI3@  
} ; :Nz9xD$S5  
z CvKDlL  
template < typename T1, typename T2 > e)(wss+d7P  
  struct result_2 #{?qNl8F*J  
  { |UX(+; n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -3Hy*1A.  
} ; E{|W(z,  
K*~0"F>"0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YJ\Xj56gv  
RJd(~1  
template < typename T > *{L)dW+:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NuQdSj_>  
  { , GP?amh  
  return fn(pk(t)); iv4H#rJ  
} ,%M$0poKM  
template < typename T1, typename T2 > sVOyT*GY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YB2VcF.LU  
  { ee^{hQi  
  return fn(pk(t1, t2)); h-` }L=  
} |>dI/_'  
} ; 0 eDHu  
uC(V  
bcE._9@@  
一目了然不是么? OG>}M$ Ora  
最后实现bind zd >t-?g  
'Wm x)0)  
7_inJ$  
template < typename Func, typename aPicker > %5"9</a&G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8~@c)Z;  
  { [J?aD`{#O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /7Cc#P6  
} ]QlwR'&j/n  
paCV!tP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %D\[*  
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。 >JFO@O5  
~d|A!S`  
十一. phoenix f Sa"%8%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r{L> F]Tw  
PgF* 1  
for_each(v.begin(), v.end(), of%Ktm5Qi  
( '!!CeDy  
do_ -"' j7t:  
[ }HFN3cq;C  
  cout << _1 <<   " , " U`,6 * MS  
] i:Y^{\Z?V  
.while_( -- _1), <7/R,\Wg~  
cout << var( " \n " ) Z`ID+  
) OR~8sU  
); 0"  
R;uvkg[o  
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: OEA&~4&{7  
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 K* LlW@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5YE'L.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IP xiV]c  
Hq:X{)"  
V5V bJBpf  
template < typename Cond, typename Actor > m Bu  
class do_while 4i)1'{e  
  { qouhuH_WtJ  
Cond cd; ! >(7+B3E*  
Actor act; +" .X )avF  
public : @\0ez<.p}  
template < typename T > BC&S>#\  
  struct result_1 ;=)k<6  
  { =_JjmTy;a  
  typedef int result_type; xHv ZV<#  
} ; K[YI4pt7  
<wN}X#M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 81? hY4  
-$,TMqM  
template < typename T > FtP0krO(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t<.)Z-Ii  
  { S 6@u@C  
  do }7|1  
    { lA| 5E?  
  act(t); cLpYW7vZ[  
  } 7Wf/$vRab  
  while (cd(t)); SoW9p^HJ  
  return   0 ; }aa'\8  
} ! `   
} ; H%qsjB^  
^me-[ 5  
ugdQAg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;#g"(  
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。 PCHu #5j_a  
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。 B3pCy~*5  
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。 2J7:\pR^  
下面就是产生这个functor的类: /?uPEKr  
|7'df&CA  
o5Dk:Bw  
template < typename Actor > $ Xv*,Bq  
class do_while_actor DrKP%BnS  
  { bkOv2tZ  
Actor act; ?ZV/U!y  
public : Ci@o|Y }tP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f',Op1o  
ity & v 9  
template < typename Cond > e>} s;H,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b1(T4w6  
} ; )Kc<j!8-[  
j$M h + 5  
*RI]?j%B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G)EU_UE 9  
最后,是那个do_ pj\u9 L_  
#{\J Nb+w%  
R{C(K(5/  
class do_while_invoker SL Ws*aq  
  { }n]Ng]KM`  
public : f}o\*|k_|  
template < typename Actor > !y\'EW3|G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,82S=N5V!  
  { iFd+2S%  
  return do_while_actor < Actor > (act); &C `Gg<  
} +^` I?1\UF  
} do_; vNyf64)  
-WY<zJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |6.l7u ?d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JB%',J  
最后来说说怎么处理break和continue vk}n,ecl  
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。 bBiE  
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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