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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J`O4]XRY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vi0% jsI  
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, pFSVSSQRV|  
<Ebkb3_  
hQBeM7$F_  
0$,Ag;"^?  
  class filler lN+NhPF  
  { i^uC4S~  
public :  zUqiz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )dLESk  
} ; i{VjSWq  
ja~b5Tf9  
@( 9#\%=  
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: #hd<5+$U}l  
JBE'B Q@  
/,5`#Gte_  
>w9)c|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q4 'x'8  
bm1ngI1oI  
5v~Y>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $'X*L e@k  
tZa)sbz  
B>o\;)l3O  
vD) LRO Z  
二. 战前分析 v%&f00  
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。 C3 0b}2  
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 iTD}gC  
P1 (8foZA  
> Q@*o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S:vv*5  
  /* --------------------------------------------- */ {H $\,  
vector < int *> vp( 10 ); SlZL%C;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `+B+RQl}[  
/* --------------------------------------------- */ 9;Wz;p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |i?AtOt@f  
/* --------------------------------------------- */ p`1d'n[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h1K 3A5  
  /* --------------------------------------------- */ Xk]5*C]6<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .2 UUU\/5  
/* --------------------------------------------- */ ~A8lvuw3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vG\]xM'u  
w}NgFrL  
30>TxL=&  
Eg-b5Z);  
看了之后,我们可以思考一些问题: #Opfc8pm'  
1._1, _2是什么? FPMhHHM  
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。 4,s: G.g  
2._1 = 1是在做什么? 'cw0FpQ;  
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。 <l wI|<  
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。 q9WdJ!-^X  
RO wbzA)]r  
"XC6 l4Z  
三. 动工 H gNUr5p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h#]}J}si  
<mY`<(bc  
<?qmB }Y  
J-?\,N1R7  
template < typename T > N>ct`a)BD/  
class assignment w,3`Xq@  
  { -#gb {vj  
T value; ZFW}Vnl  
public : {K3\S 0L  
assignment( const T & v) : value(v) {} dN |w;|M  
template < typename T2 > //ZB B,[@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y[s  
} ; x0lX6 |D  
Q=PaTh   
9d[0i#`:q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kP;:s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (= !_ 5l  
aGpRdF1;!  
Fa+PN9M`?.  
@z/]!n\~  
  class holder i6`8yw  
  {  _&(ij(H  
public : 87<y_P@{  
template < typename T > zZ32K@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'hya#rC&(  
  { K7f-g]Ibdn  
  return assignment < T > (t); |!!E5osXq  
} /mD KQ<  
} ; (sqS(xIY  
&g& &-=7)  
lf|^^2'*2<  
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: ?sS'T7r v  
!%s7I ^f*  
  static holder _1; E0O{5YF^T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JyB>,t)  
(ZEVbAY?i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); akCl05YW  
而不用手动写一个函数对象。 &PgdCijGq;  
#[KwR\b{:+  
A+F-r_]}db  
'h= >ej*  
四. 问题分析 /pk; E$qv  
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。 jQ^Ib]"K  
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。 HJcZ~5jf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >8 JvnBFx=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Bp/8 >E O`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .ERO*Tj  
2~`dV_  
五. 问题1:一致性 <=7)t.  
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?| -+PPz?0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2(c#m*Q!b  
h{JVq72R  
struct holder KdR&OBm  
  { H~~(v52wD  
  // hT]p8m aRZ  
  template < typename T > 7J;.T%4 l  
T &   operator ()( const T & r) const \)#3S $L~  
  { ^CE:?>a$  
  return (T & )r; #-f^;=7  
} eS.]@ E-T  
} ; A+}4 N%kh  
#[xNE C)  
这样的话assignment也必须相应改动: *AA1e}R{B  
iB,*X[}EqG  
template < typename Left, typename Right > LPNv4lT[u  
class assignment mzw*6e2T  
  { v6n(<0:  
Left l; lz*2wGI9  
Right r; ^\6UTnS.  
public : A^Zs?<C-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a;zcAeX  
template < typename T2 > i~9)Hz;!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [5 V  
} ; 8(I"C$D!k  
pqr" x2=.  
同时,holder的operator=也需要改动: xV6j6k  
K%k,-  
template < typename T > yh)q96m-V=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fI|1@e1  
  { [~o3S$C&7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QM]^@2rK2  
} F)IP~BE-k  
: L>d]Hn  
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。 5e LPn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DIRCP=5  
k);!H+  
return l(rhs) = r; Pm_=   
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。 )/JC.d#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;:4puv+]  
Txh;r.1e  
template < typename Tp > 6uyf  
class constant_t |H4'*NP"  
  { Uww^Sq  
  const Tp t; S@#L!sT`u  
public : 5-*]PAC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &)l:m.  
template < typename T > i&$uG[&P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v+G:,Tc"  
  { ;D1IhDC  
  return t; +\%zy=  
} xlLS`  
} ; rBf?kDt6l  
Ydx5kUJV<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;k8}D*?8  
下面就可以修改holder的operator=了 }0( Na  
SD&[K 8-i2  
template < typename T > ^~Sn{esA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ht |r+v-  
  { H.L@]~AyL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _+En%p.m  
} bv/b<N@4?$  
1GdD  
同时也要修改assignment的operator() q*O KA5  
.IXwa,  
template < typename T2 > v(iUo&Ge  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (=j!P*  
现在代码看起来就很一致了。 !UTJ) &  
MQ44uHJ  
六. 问题2:链式操作 5qy}~dQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3o>t ~Sfi  
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。 Q-v[O4 y~  
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。 ?=kswf  
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。  D;]%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `?x$J 6p  
arZIe+KW  
template < typename T > +0Gep}&z.  
struct result_1 8:xo ~Vc  
  { YW<2:1A|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]B4mm__  
} ; `Tj}4f  
L])w-  
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: Ef.4.iDJrR  
`Ny8u")=  
template < typename T > !\1W*6U8;  
struct   ref k 5D'RD  
  { Wi^rnr'S s  
typedef T & reference; 09Y?!,  
} ; c'";3 6y  
template < typename T > 7-I>5 3@  
struct   ref < T &> zF&UdS3  
  { vc #oALc&  
typedef T & reference; /Ph&:n\4  
} ; )H)Udhz  
?(yFwR,(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~uadivli  
S7{.liHf  
template < typename T > % VpBB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nM-SDVFM  
  { DWQQ615i  
  return l(t) = r(t); mndl~/  
} l-}5@D[  
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。 RJwIN,&1.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $3[\:+  
/v4S@SQ+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2F @)nh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d~-p;i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *)1Vs'!-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wxau]uix  
最后的布局是: [P=[hj;  
                Add o!`O i5  
              /   \ ><Z3<7K9  
            Divide   5 n~u3  
            /   \ J+jmSK%z  
          _1     3 Cfo 8gX*  
似乎一切都解决了?不。 Lo5@zNt%W  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 < iI6@X>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ([b!$o<v  
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: y*h1W4:^-  
#Jz&9I<OKx  
template < typename Right > 86fK= G:>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c[_^bs>k  
Right & rt) const T% 13 '  
  { -MU.Hu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); heZy 66  
} Q4Fq=kTE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UvJuOh+  
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。 &v5.;8u+OV  
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。 _iJXp0g  
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。 ;'QY<,p[e  
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。 [Am`5&J  
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? |( 9#vt#  
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: )S};k=kG  
jS3(>  
template < class Action > F] ?@X  
class picker : public Action 4UD=Y?zK  
  { E\~ KVn  
public : $>"e\L4Kp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `1bX.7K43  
  // all the operator overloaded bro  
} ; 3'*%R48P`  
hr4ye`c j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 lI_Yb:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M'zS7=F!:  
5 k%9>U%$  
template < typename Right > S=H_9io  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =lC;^&D-0/  
  { hMeqs+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HXfXb ^~  
} ;=+Zw1/g  
,ah*!Zm.kk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fA_%8CjI  
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。 =Y/fF  
pq[X)]z|  
template < typename T >   struct picker_maker W .`Xm(y  
  { Zfy~mv$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zf3:<CRX5  
} ; Va@6=U7c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ft;u\KT  
  { .blft,'  
typedef picker < T > result; /8>0; bX+  
} ; u-QO>3oY6  
>bA$SN  
下面总的结构就有了: b-BM"~N'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w=D%D8 r2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~llMrl7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #~4{`]W6  
至此链式操作完美实现。 b H"}w$!>r  
x*h`VS(?6  
sB( `[5I  
七. 问题3 n</k/Mk}  
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。 R+{^@M&  
>v1 y0zx  
template < typename T1, typename T2 > ,2,SG/BB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 22GnbA7O  
  { df4sOqU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U=F-] lD  
} 4|6&59?pnc  
tE]5@b,R  
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: uNe}"hs  
qDRNtFa  
template < typename T1, typename T2 > _{e&@ d  
struct result_2 qRPc %"  
  { /&]-I$G@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Gefnk!;;  
} ; {_zV5 V  
[`.3f'")j  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S<eZd./p6  
这个差事就留给了holder自己。 @7@e`b?  
    5pRY&6So  
ua`6M  
template < int Order > l:Dn3Q  
class holder; TBZ-17+  
template <> 3(!/["@7  
class holder < 1 > IXZ(]&we  
  { Vk-W8[W 7  
public : ~reQV6oQua  
template < typename T > .3{[_iTM  
  struct result_1 2{t)DUs  
  { {)B9Z I{+A  
  typedef T & result; CKv&Re  
} ; F!7f_m0=  
template < typename T1, typename T2 > g7xbyB o7  
  struct result_2 +/y{^}b/  
  { xLx"*jyL  
  typedef T1 & result; K2cq97k,d  
} ; 8jy-z"jc  
template < typename T > e0f":Vct  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >ik1]!j]Lv  
  { ]3L@$`ys  
  return (T & )r; h?0F-6z  
} g1ZV&X=2  
template < typename T1, typename T2 > Abj97S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z-(} l2\  
  { /M3y)K`^  
  return (T1 & )r1; ku{XW8  
} cz2,",+~  
} ; \F 3C=M@:  
M#OH Y *  
template <> /Q?~Q0{)es  
class holder < 2 > S:ls[9G[3  
  { 9i0M/vx  
public : K`hz t  
template < typename T > u_N\iCYp  
  struct result_1 b.#^sm//  
  { 8rFaW  
  typedef T & result; J?C k4dQ  
} ; 6nh]*/  
template < typename T1, typename T2 > "hWJ3pi{o{  
  struct result_2 Z'Kd^`mt 9  
  { 7}Bj|]b)~  
  typedef T2 & result; }>V/H]B  
} ; 3brb*gI_b  
template < typename T >  bH*@,EE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q[M (Wqg  
  { bE?'C h  
  return (T & )r; UqN{JG:#.  
} \V= &&(n#  
template < typename T1, typename T2 > N~;*bvW{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nO~b=qO  
  { dM Y 0K  
  return (T2 & )r2; %c]nWR+/  
} Bc@30KiQ ^  
} ; re; Lg C  
9#uIC7M  
7_DG 5nT  
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> >。 D!oZ?dGCo6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  kI%peb?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q]px(  
q xfLfgu^  
return l(i, j) = r(i, j); ~n WsP}`n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #+9rjq:v#]  
]}kI)34/  
  return ( int & )i; \yNQQ$B  
  return ( int & )j; lW p~t  
最后执行i = j; EYkj@ .,  
可见,参数被正确的选择了。 wf?u (3/%  
XYjcJ  
IAf$]Fh  
~\$=w10  
AYcgi  
八. 中期总结 .U9 R> #  
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: M#xQW`-`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  1Ao6y.S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wepwX y"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ob E:kNE9  
Okpwh kPL5  
CM9XPr  
|QVr `tE<  
!tU'J"Zy  
!6H uFf  
九. 简化 :[xvlW29  
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。 (? \?it-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f ba&`  
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: T"?Y5t`(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jv =EheD  
  +-*/&|^等 !EOQhh  
2. 返回引用。 mQ}Gh_'ps  
  =,各种复合赋值等 kn}z gSO  
3. 返回固定类型。 f^p^Y F+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EUy(T1Cl&&  
4. 原样返回。 #--olEj!  
  operator, O|I+],  
5. 返回解引用的类型。 Sh&iQ_vq  
  operator*(单目) &~ *.CQa  
6. 返回地址。 yl$F~e1W  
  operator&(单目) O2.' -  
7. 下表访问返回类型。 >7'+ye6z  
  operator[] i5"5&r7r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H<`\bej,  
  operator<<和operator>> &vkjmiAS  
;L~p|sF  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }3Y <$YL"R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X4wH/q^  
(WRMaI72(  
template < typename Left > Fu7M0X'p  
struct value_return @QdnjXII*  
  { +@ MPQv  
template < typename T > -#.< 12M  
  struct result_1 d yh<pX/$  
  { :g2  }C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (wuaxo:  
} ; X*F_<0RC1  
cJDd0(tD!  
template < typename T1, typename T2 > M-J<n>hl  
  struct result_2 sb^mLH] 3  
  { NvJV</l6 A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0C$8g Y*  
} ; 0(y:$  
} ; {\G `]r-cM  
"3fBY\>a  
5Fbs WW2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2q PhLCe Z  
:et#0!  
下面我们来剥离functor中的operator() uSN"vpc4D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Nxk(mec"  
$6h*l T<  
return l(t) op r(t) J;}3t!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j*400  
return op l(t)  D!F 2l_  
return op l(t1, t2) mR% FqaN_  
return l(t) op *geN [ [  
return l(t1, t2) op >&U @f  
return l(t)[r(t)] ST Z]8cw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m#e*c [*G  
#.._c?%4/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'T,c.Vj)  
单目: return f(l(t), r(t)); dNiH|-$an  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _=EKXE)&}  
双目: return f(l(t)); C ^w)|2o}  
return f(l(t1, t2)); =\};it{u  
下面就是f的实现,以operator/为例 NHm]`R,  
9QwKakci  
struct meta_divide mwC=o5O  
  { bsS:"/?>  
template < typename T1, typename T2 > ]< XR]FHx)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g/~XCC^F?  
  { W)*p2 #l  
  return t1 / t2; 5~H#(d<oZ  
} ZmEEj-*7s  
} ; ,.tfWN%t\  
9Uf j  
这个工作可以让宏来做: +f|BiW  
a.2L*>p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;H'gT+t<c  
template < typename T1, typename T2 > \ z6*<V5<7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3j Z6kfj  
以后可以直接用 Y32 "N[yw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R=]d%L8  
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 Bv6 K$4  
(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。。。) By)u-)g9  
y<:<$22O  
o}$1Ay*q`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -/P\"c  
SaOYu &>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !bnyJA  
class unary_op : public Rettype r(h`XMsU  
  { Yg9joNBh  
    Left l; n.}E5 %qK  
public : |7k_N|E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,%9df+5k  
ntVS:F  
template < typename T > 72W s K"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %]2, &  
      { nkfZiyx  
      return FuncType::execute(l(t)); @p6<Lw_E  
    } Dd/wUP  
A/7{oB:a  
    template < typename T1, typename T2 > jho**TQ P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~*A8+@ \R  
      { phnV7D(E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xG&)1sT#-\  
    } j)C,%Ol  
} ; Qv,"($n\  
#|&Sc_#4)  
uN([*'0Cg  
同样还可以申明一个binary_op }X*Riu7gk  
[Zei0O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J_x13EaV0  
class binary_op : public Rettype 9l,a^@Y:  
  { ?=m?jNa;nC  
    Left l; WmY``  
Right r; (bsXo q  
public : "#[!/\=?:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /x_o!<M  
={K`4BD  
template < typename T > 35E_W>n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]QzGE8jp*  
      { N(I&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vnWWneeNr  
    } }:X*7 n(&  
+qh[N@F  
    template < typename T1, typename T2 > 28 8XF9B^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j@YU|-\qh  
      { 4"gM<z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  IiY/(N+J  
    } C(00<~JC  
} ; O3I8k\`  
su*'d:L  
MyT 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 .Fdgb4>BXX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c-B cA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  ,%uo6%  
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。 "?V0$-DR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {phNds%  
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。。。 XUz3*rfs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O^oWG&Y;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) _lamn }(x0  
下面是修改过的unary_op :]\([Q+a  
a!=D[Gz*5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z6*X%6,8  
class unary_op M7pOLP_1jB  
  { \O2Rhz  
Left l; U4d:] z  
  6}d.5^7lr  
public : ZrsBm_Rx  
OX\A|$GS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kqFP)!37  
ML|FQ  
template < typename T > |5lk9<z  
  struct result_1 )h7<?@wv&  
  { %5(I/zB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E7rDa1  
} ; nAv#?1cjz  
? m DI#~)  
template < typename T1, typename T2 > sB7# ~p A  
  struct result_2 4y|BOVl  
  { Q+[n91ey**  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >T^;MS  
} ; I>W=x'PkLn  
JRB9rSN^  
template < typename T1, typename T2 > JMC. w!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s~^5kgPA  
  { HiZ*+T.B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZOh`(})hy  
} IG2r#N|C#  
eA2@Nkw~)  
template < typename T > GeH#I5y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8\+uec]k  
  { >*35C`^  
  return OpClass::execute(lt(t)); wW>A_{Y  
} V% rzk*LA  
Z^3rLCa  
} ; t}r ' k/[  
]_f_w 9]  
&u$Q4  
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 ZMQ Zs~;~d  
好啦,现在才真正完美了。 Tp?7_}tRi  
现在在picker里面就可以这么添加了: =^M/{51j  
11 Q1AN  
template < typename Right > ~Y^+M*   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n] ._uza  
  { fDv2JdiU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3dg1DR;  
} UXJ eAE-  
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。 P) Jgs  
- YEZ]:"  
W!Gq.M  
n@<YI  
03$mYS_?  
十. bind I fK,b*%  
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。 0yk]o5a++  
先来分析一下一段例子 @a! #G  
KI"#f$2&  
`KZm0d{H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zfJT,h-{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %z=le7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y8]B:_iU9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lU8l}Ndz"  
我们来写个简单的。 *3+4[WT0]a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R$R *'l  
对于函数对象类的版本: j\eI0b @*  
C7]f*TSC4  
template < typename Func > E^ B'4  
struct functor_trait /:cd\A}  
  { OAgniLv  
typedef typename Func::result_type result_type; ;YaQB#GK%  
} ; LP.]9ut  
对于无参数函数的版本: g_;\iqxL  
jk;j2YNPw  
template < typename Ret > /p/]t,-j2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mVj9, q0  
  { p?02C# p  
typedef Ret result_type; akmkyrz'&  
} ; =O~_Q-  
对于单参数函数的版本: y\/1/WjBn  
))qy;Q,  
template < typename Ret, typename V1 > x`mG<Yt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '6DBs8>1  
  { ]}V<*f  
typedef Ret result_type; % aP!hy  
} ; -{("mR&]  
对于双参数函数的版本: zrvF]|1UP  
EfqX y>W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v_yw@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @="Pn5<]C  
  { xw.A #Zb\_  
typedef Ret result_type; R7%#U`Q^A  
} ; Q1Kfi8h}'  
等等。。。 kBS9tKBWg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }H53~@WP>  
9p]QM)M  
template < typename Func > wH*-(*N "  
struct func_return jV i) Efy  
  { Zj(AJ*r  
template < typename T > 7P } W *  
  struct result_1 a,,exi  
  { IW5,7.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cTifC1Pf  
} ; KR} ?H#%  
O 2V  
template < typename T1, typename T2 > 6XxvvMA97  
  struct result_2 7g^]:3f!   
  { p%ki>p )E|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @F AA2 d  
} ; H_7/%noS5  
} ; G/E+L-N#`  
{p2!|A&a  
3Tcms/n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }RF(CwZr(  
70d1ReQ  
template < typename Func, typename aPicker > hPkp;a #  
class binder_1 G[PtkPSJ  
  { %uDi#x.  
Func fn; &ANf!*<\E  
aPicker pk; `7E;VL^Y1  
public : 9c bd~mM{  
^e,.  
template < typename T > )MVz$h{c.]  
  struct result_1 [>I<#_^~  
  { /8'NG6"H`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tAd%#:K  
} ; z _$%-6  
,&A7iO  
template < typename T1, typename T2 > XT%nbh&y  
  struct result_2 ktXM|#  
  { ZDJ`qJ8V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gx/,)> E.  
} ; Y1\}5k{>  
5DU6rks%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t.y2ff<[U  
NN{?z!  
template < typename T > KK4`l}Fk:n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8NJqV+jn)t  
  { t>RY7C;PuS  
  return fn(pk(t)); 5 V~oIL  
} &m7]v,&  
template < typename T1, typename T2 > wU36sCo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7aRi5  
  { u~:y\/Y6  
  return fn(pk(t1, t2)); ^Z+?h &%%  
} EJ.SW5  
} ; k"%~"9  
RLXL&  
iuW[`ou X  
一目了然不是么? `?rSlR@+[I  
最后实现bind O6 3<AY@  
| j`@eF/"  
1=c\Rr9]  
template < typename Func, typename aPicker > e]"W!K cD9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <al(7  
  { /Iy]DU8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]cWUZ{puRB  
} 0S_~\t  
*%NT~C q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P )"m0Lu<  
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。 2WL|wwA  
Fnv;^}\z  
十一. phoenix 6<SAa#@ey  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7kLz[N6Ll  
<c-=3}=U\  
for_each(v.begin(), v.end(), @V sG'  
( ]@c+]{  
do_ wu!59pL  
[ L#?Ek-  
  cout << _1 <<   " , " D,*3w'X!K  
] UgN u`$m+  
.while_( -- _1), 6r0krbN  
cout << var( " \n " ) ZohCP  
) WRbj01v  
); G@\1E+Ip  
IB"w&sBy  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (O?.)jEW(.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor sN*N&XG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .Iw AK/QS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qPK*%Q<;  
~9]hV7y5C  
w~A{(- dx  
template < typename Cond, typename Actor > gQg"j)  
class do_while py!|\00}  
  { &MQmu,4  
Cond cd; )h4 f\0  
Actor act; :yr+vcD?  
public : e0zq1XcZ  
template < typename T > wLH>:yKUU  
  struct result_1 L|:`^M+^w  
  { I\{ 1u  
  typedef int result_type; Egp/f|y  
} ; /QWvW=F2<  
!8d{q)JZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c /HHy,  
xb~yM%*c  
template < typename T > _x'6]f{n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mbxZL<ua  
  { '&tG?gb&  
  do 2B[X,rL.pX  
    { f!uwzHA`?  
  act(t); /{aj}M0kN  
  } :Zbg9`d*  
  while (cd(t)); OJuG~euy  
  return   0 ; <I\/n<*  
} Uw. `7b>B  
} ; 8,4"uuI  
{ ]{/t-=  
VU(v3^1"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EF[@$j   
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。 {_[N<U:QT&  
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。 W0@n/U  
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。 %COX7gV  
下面就是产生这个functor的类: eK?MKe  
t7Iv?5]N  
HZC"nb}r4  
template < typename Actor > x.!V^HQSN  
class do_while_actor ZF9z~9  
  { v\gLWq'  
Actor act; 5oW!YJg  
public : g0=z&2Q[_)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $oID(P  
|`2RShu  
template < typename Cond > !}#8)?p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WUe{vV#S'0  
} ; kW Ml  
p Z|V 3  
x_N'TjS^{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x;P_1J%Q  
最后,是那个do_ .\ULbN3Z  
2ozax)GY  
XFHYQ2ME2  
class do_while_invoker yiXSYD  
  { S]e|"n~@  
public : mP~QWx![N  
template < typename Actor > ;;OAQ`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MDZ640-Y  
  { ifMRryN4  
  return do_while_actor < Actor > (act); wo;~7K  
} 7Jyy z,!5  
} do_; en4k/w_  
BQE|8g'&T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l|JE#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'j8:vq^d  
最后来说说怎么处理break和continue ) <[XtK  
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。 *eTqVG.  
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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