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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z2:^Qg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fX"cQ&  
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, G 92\` Q  
aYc*v5Q N3  
RJ+i~;-  
@,btQ_'X  
  class filler oNW5/W2e;  
  { X.^S@3[  
public : UbDRzum  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $2lrP]`>j.  
} ; 3^NHV g  
BC|=-^(  
[Aqy%mbG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :Y/>] tS4  
6@ B_3y  
7{0;<@  
?4p\ujc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X6hm,0[  
,T:Uk*Bj  
Q7u/k$qN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i|5.DhK}  
(t$jb |Oa  
prJ]u H,  
BCy# Td  
二. 战前分析 7Aj o9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >/W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =gSa?pd  
{,V.IDs8[  
%+BiN)R*x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~MuD`a7#G  
  /* --------------------------------------------- */ s#phs `v  
vector < int *> vp( 10 ); t]dtBt].:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LU'<EXUbY  
/* --------------------------------------------- */ la37cG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mar6/*`I#+  
/* --------------------------------------------- */ B4fMD]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (6b*JQ^^  
  /* --------------------------------------------- */ ."HDUo2D7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E]T>m!6  
/* --------------------------------------------- */ {, +,:w7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6M sVV_/  
5W%^g_I  
Y z"B  
[WZGu6$SU  
看了之后,我们可以思考一些问题: !'yCB9]O  
1._1, _2是什么? VTM*=5|c   
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。 2L\}  
2._1 = 1是在做什么? Nu}x`Qkmr  
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。 G3[X.%g`  
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。 v@_^h}h/,=  
AcRrk  
G3Z>,"w;=  
三. 动工 BC*)@=7fx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4gyC?#Ede  
c:[z({`  
I[P43>F3  
Ii*tux!S  
template < typename T > 1W@ C]n4  
class assignment k 5~#_D>  
  { \&tv *  
T value; 0O@UT1 M;v  
public : idG}p+(;  
assignment( const T & v) : value(v) {} h mijp1u  
template < typename T2 > cD&QN9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B4uJT~,7>  
} ; NFYo@kX> G  
E;I'b:U`  
0-s[S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yaDK_fk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kK62yz,  
Ln&'5D#  
G0e]PMeFl  
06)B<  
  class holder \:7G1_o  
  { n:TWZ.9  
public : r2t|,%%N7  
template < typename T > 9V]{q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vn7FbaO^  
  { O1C| { M  
  return assignment < T > (t); *#{V ^}  
} \Uz7ar#,  
} ; u;@~P  
s2IjZF{  
M&93TQU-  
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: -a^%9 U  
pUp&eH  
  static holder _1; LtJl\m.th  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bi01]  
\ytF@"7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F\K&$5J{p  
而不用手动写一个函数对象。 t@_MWF  
5*~]=(BE  
cN{(XmX5n  
)(4.7>  
四. 问题分析 3zr95$Mt  
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。 t9C.|6X  
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。 XA1gV>SJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V"A*k^}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tAi ~i;?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N*B_ or  
.m;5s45O{  
五. 问题1:一致性 r2h{#2  
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?| X npn{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 < 2 mbR  
K[j~htC{I"  
struct holder ktEdbALK  
  { vq?aFX9F  
  // P5$L(x%~  
  template < typename T >   (4GDh%  
T &   operator ()( const T & r) const 6g6BE^o\  
  { hxT{!g  
  return (T & )r; T09'qB  
} ;z Qrree#  
} ; NKX,[o1  
I1Jhvyd?$  
这样的话assignment也必须相应改动: ~uUN\qx52  
j=],n8_i  
template < typename Left, typename Right > Ra!Br6  
class assignment D_)i%k\  
  { g)L?C'BG  
Left l; ZcQ@%XY3~  
Right r; bJWPr  
public : L-,C5^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Dc7'GZ  
template < typename T2 > fzk^QrB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zf,9 k".'C  
} ; 3$~oQC  
'ZiTjv ]  
同时,holder的operator=也需要改动: ab!Cu8~v  
F\Z|JCA  
template < typename T > SQS PdR+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VfFXH,j  
  { GN=ugP 9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @OB7TI_/   
} ~BbF:DS  
y~r5KB6w  
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。 C1M @;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .7`c(9<  
S^z t>  
return l(rhs) = r; BYKONZu  
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。 XwlF[3VbiX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qX%oLa  
nf2[hx@=U  
template < typename Tp > $xK*TJ(k  
class constant_t  yh'uH  
  { G.B~n>}JU,  
  const Tp t; 9sId2py]W  
public : Z`jSpgWR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VUQx"R9-  
template < typename T > [AA*B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vIQu"J&fE  
  { ?]]7PEee*  
  return t; _@/nc:)H  
} I #bta  
} ; J+:gIszsWT  
GU,ztO.w3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?E6 C|A$I  
下面就可以修改holder的operator=了 cq0#~20  
+\yQZ{4'@  
template < typename T > [+2iwfD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M/LC:,  
  { = ;z42oS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "T~ce@  
} Er!s\(h  
|.~0Ulk,  
同时也要修改assignment的operator() )1ct%rue  
?]/"AWUX  
template < typename T2 > 6}"t;4@$x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ty5}5)CRZ  
现在代码看起来就很一致了。 T[\?fSP  
a j13cC$  
六. 问题2:链式操作 wticA#mb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ni Y.OwKr  
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。 $OP w$  
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。 6^#@y|.  
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。 o'*7I|7a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '>U&B}  
c>)_I  
template < typename T > _!:*&{  
struct result_1 .ZVADVg\  
  { SMMvRF`7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i!7|YAu  
} ; lG/h[  
d>-k-X-[  
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: 0)HZ5^J  
AD0pmD  
template < typename T > cd3;uB4\,  
struct   ref ZGgM- O1  
  { ]dU/;8/%  
typedef T & reference; uk<JV*R=  
} ; _I<LB0kgf.  
template < typename T > Ef"M e(  
struct   ref < T &> Jr.4Y>;}e3  
  { LR:meCOI  
typedef T & reference; o"M h wh  
} ; o4Hp|iK&0  
Uf`~0=w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z%9_vpWc  
]R%+  
template < typename T > Re]7G.y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y=q iGi[Nc  
  { -d8U Hc  
  return l(t) = r(t); E%np-is{1  
} sF!nSr  
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。 7]pi.1i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7>$&CWI  
f~-Ipq;F  
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 *L+)R*|:&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $PbwC6>8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KOYcT'J@vR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b.lK0 Xo  
最后的布局是: mZ! 1Vh  
                Add #57D10j  
              /   \ ;'7gg]  
            Divide   5 ? 1 ~C`I;  
            /   \ ` Clh;  
          _1     3 %DIZgPd\  
似乎一切都解决了?不。 jFPD SR5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "inXHxqu/J  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :+Okv$v4  
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:sFI @g  
(N/KP+J$n  
template < typename Right > SXF~>|h5<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k*$[V17  
Right & rt) const qpZR-O  
  { DD^iEhG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /j(3 ~%]o4  
} ffgb 3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #z&@f  
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。 ZMn~QU_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。 (sN;B)  
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。 rc()Eo50  
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。 IuN:*P  
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? 0.kQqy~5  
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:  _YPu  
FAbl5VW'  
template < class Action > L.R4 iN  
class picker : public Action R0DWjN$j  
  { 'A)r)z {X  
public : w\(; >e@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]s<}'&  
  // all the operator overloaded *fg|HH+i  
} ; MFqM 6_  
/KLs+^c5  
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。 $#LR4 [Fq  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }n[<$*W^  
k%2Rv4)hU  
template < typename Right > i?D KKjN$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CF0i72ul5  
  { jp|1S^b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y>i5ubR~  
} b@?pofZ`k  
9aKt (g6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c2fqueK|:W  
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。 e A'1  
,,o5hD0V9  
template < typename T >   struct picker_maker MbJ|6g99  
  { ,bnrVa(I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pon0!\ZT=  
} ; wr{ [4$O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o|O|e9m(  
  { ,'c?^ $J|z  
typedef picker < T > result; iciw 54;4  
} ; [r f.&  
-ttH{SslM  
下面总的结构就有了: 9:1[4o)~  
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。 ~ u',Way  
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。 jGaI6G'N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lk`,s  
至此链式操作完美实现。 ),;O3:n  
c D0-g=&  
ne-; gTP;  
七. 问题3 8 bpYop7 L  
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。 <V_P)b8$1  
 HLsG<#  
template < typename T1, typename T2 > O;m@fS2%3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "GY/2;  
  { f' 28s*n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QxS=W2iN  
} Qqn9nO9  
C<u<:4^H  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ObIL  w  
w/UZ6fu  
template < typename T1, typename T2 > 3qNLosm#M  
struct result_2 (//f"c]/  
  { Gr}lr gPS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3sF^6<E  
} ; hCFgZiH2  
[8$K i$;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yK"T5^o  
这个差事就留给了holder自己。 M# a1ev  
    IwJ4K+  
y3{ F\K  
template < int Order > x!R pRq9  
class holder;  SE;Yb'  
template <> 2?./S)x)  
class holder < 1 > yG..B  
  { V_p[mSKJv  
public : g*%z{w  
template < typename T > 5?M d  
  struct result_1 ^p}|""\j  
  { SoPiEq  
  typedef T & result; 'j27.Ry.  
} ; 2(5<Wj"  
template < typename T1, typename T2 > LzE$z,  
  struct result_2 dw"{inMf  
  { rwh,RI) )g  
  typedef T1 & result; SG@-b(  
} ; 2T >K!jS  
template < typename T > H4{CiZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -H-:b7  
  {  tQSJ"Q  
  return (T & )r; *uG!U%jY)  
} eemw I  
template < typename T1, typename T2 > X+LG Z4]D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R m^$Dn  
  { ecIZ +G)k  
  return (T1 & )r1; & Y Y^Bd#  
} !wNj;ST*  
} ; _jCk)3KO  
>.4mAO  
template <> \!Cc[n(f#  
class holder < 2 > !eE;MaS>  
  { ?vn9HhTD  
public : U?.cbB,  
template < typename T > fqp!^-!X  
  struct result_1 %ok??_}$}q  
  { _G0_<WH6  
  typedef T & result; !${7)=|=1  
} ; !]*Cwbh. u  
template < typename T1, typename T2 > s. ]<r5v7  
  struct result_2 (Xv' Te?  
  { 4SDUTRo a  
  typedef T2 & result; S;L=W9=wby  
} ; 9?J 3G,&  
template < typename T > _`-trE.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ckhU@C|=*  
  { E 8LA+dKN:  
  return (T & )r; F(}~~EtPHo  
} CaE1h9  
template < typename T1, typename T2 > RJhafUJ zH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OPe3p {]  
  { )oAxt70  
  return (T2 & )r2; lNRGlTD%  
} SR8)4:aKW  
} ; Q!*}^W  
|S0nR<x-M  
1~aP)q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g:rjt1w`D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F :p9y_W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =&~7Q"  
9S_PZH  
return l(i, j) = r(i, j); vOQ 3A%/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l2Pry'3  
aP&bW))CI  
  return ( int & )i; 8gn12._x  
  return ( int & )j; d.3cd40Q  
最后执行i = j; @]F1J  
可见,参数被正确的选择了。 cN 3 !wE  
o7i>D6^^  
5x?YFq6k  
/?*GJN#  
dYxX%"J  
八. 中期总结 O3KTKL]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: w]O [{3"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1Xn:B_pP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ` G- V %  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >h3m/aeNC  
scQnL'\  
'^!#*O  
9,c_(%C  
+{h.nqdAE  
SPN5H;{[]K  
九. 简化 Uu_Es{@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @ Cd#\D|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }5]2tH${  
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: uEui{_2$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {$xt.<  
  +-*/&|^等 NXHe;G  
2. 返回引用。 u8Ak2:   
  =,各种复合赋值等 \` U=pZJ  
3. 返回固定类型。 s~'"&0Gz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6"YcM:5~  
4. 原样返回。 pt$\pQ  
  operator, riv8qg  
5. 返回解引用的类型。 sOqT*gwr:  
  operator*(单目) hZ`<ID  
6. 返回地址。 /P%OXn$i/  
  operator&(单目) 8yDe{  
7. 下表访问返回类型。 [jEZ5]%  
  operator[] iu.v8I ;<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B? Z_~Bf&  
  operator<<和operator>> 9T#${NK  
%EH{p@nM&-  
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。 ~YRG9TK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oH='\M%+  
zQ~ax!}R  
template < typename Left > Ms 3Sri  
struct value_return zI,z<-  
  {  <BiSx  
template < typename T > V| &->9"  
  struct result_1 Ji)Ys ebV  
  { c> 0R_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3 63KU@`  
} ; e|}B;<  
B",;z)(%  
template < typename T1, typename T2 > z_8lf_N  
  struct result_2 .+(R,SvN%<  
  { %k'>bmJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <&RpGAk%I  
} ; \2))c@@%  
} ; $a'}7Q_  
RJ1 @ a  
Dbu>rESz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]?%S0DO*  
g{^~g  
下面我们来剥离functor中的operator() +Ly@5y"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9? y&/D5O  
cq0-D d9^&  
return l(t) op r(t) %<0'xJ%%Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [\3W_jR  
return op l(t) |Kb m74Z%  
return op l(t1, t2) 7epil  
return l(t) op t0_4jV t  
return l(t1, t2) op $p|Im,  
return l(t)[r(t)] ^Na3VP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R-YNg  
A<_{7F9  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <?>tjCg'  
单目: return f(l(t), r(t)); o~7D=d?R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tq?7-_MLC$  
双目: return f(l(t)); 5=#2@qp  
return f(l(t1, t2)); $5:I~ -mx  
下面就是f的实现,以operator/为例 FsLd&$?T&  
GL%)s?   
struct meta_divide h S)lQl:^  
  { #&X5Di[A  
template < typename T1, typename T2 > U"RA*|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -AN5LE9-  
  { GkpYf~\Q  
  return t1 / t2; n^|SN9 _r  
} l >~Rzw  
} ; =o4gW`\z  
 SQ&}18Z~  
这个工作可以让宏来做: iU RSYR  
m Uy>w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OS-k_l L  
template < typename T1, typename T2 > \ f0879(,i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U(gYx@   
以后可以直接用 (mplo|>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~O~iP8T  
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 : { iK 5  
(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。。。) zZ,"HY=jN  
++n_$Qug  
xR8y"CpE  
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 ~ mzX1[  
=h xyR;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uFA}w:Fm  
class unary_op : public Rettype >0_{80bdO  
  { Oyb0t|do+  
    Left l; =ld!=II  
public : $_3 )m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *{,}pK2*  
X .sOZb?$  
template < typename T > g&{CEfw&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SAiaC _  
      { Vqcw2  
      return FuncType::execute(l(t)); * mH&Gn1  
    } r KYQ 8T  
&@FufpPw/  
    template < typename T1, typename T2 > lL'Bop@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qI>,PX  
      { yuC|_nL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &dPUd ~&EL  
    } Yxy!&hPLv:  
} ; 9oIfSr,y  
Sk:x.oOZ  
bI^F (  
同样还可以申明一个binary_op Apj[z2nr  
[nG[ x|;|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?9%$g?3Z  
class binary_op : public Rettype Tq SjL{l%  
  { X#Ob^E%J  
    Left l; Qsw.429t  
Right r; [kTckZv  
public : nch#DE8 2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Khl0~  
1/,~0N9  
template < typename T > r9*6=*J|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 65nK1W`i  
      { g6+5uvpd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F("|SOhc  
    } AQ0zsy  
ej7L-~lxQ  
    template < typename T1, typename T2 > zKI1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n1aOpz6`  
      { dd6%3L{cn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \%B7M]P  
    } tt CC] Q  
} ; 8)M WC:  
!@*= b1  
{6%-/$LX  
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 scTt53v^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kGL3*x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z +O< IF%  
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。 <EdNF&S-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w+Gav4  
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。。。 2R ^6L@fw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \%9QE  
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) 8C? E1fH\  
下面是修改过的unary_op .|Yn[?(  
+~* e B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I0><IaFy  
class unary_op ef!f4u\  
  { H: ;XU  
Left l; $Yp.BE<}  
  U(Bmffn4Z  
public : 2Q7X"ek~[  
a]Y9;(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2<@g *  
 -PU.Uw]  
template < typename T > gyPwNE  
  struct result_1 B&BL<X r  
  { rVRv*W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  D F=Rd#  
} ; gX$gUB) x  
xJnN95`R@  
template < typename T1, typename T2 > ;.rY`<|  
  struct result_2 JStEOQF4  
  { ]vPdj"7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $pt~?ZZ3-  
} ; mB6%. "  
GctV  
template < typename T1, typename T2 > OEX\]!3_Fm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LPZ\T} <l  
  { =6f)sZpPh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0P!Fci/t  
} /"8|26  
/{/mwS"W  
template < typename T > !N_eZPU.v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const US"UkY-\  
  { BjfTt:kY  
  return OpClass::execute(lt(t)); |7Ab_  
} 9]lyV  
A_e5Vb ,u.  
} ; {t.S_|IE  
(uy\~Zb  
&Nw|(z&$  
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 bE@Eiac  
好啦,现在才真正完美了。 .TDg`O24c,  
现在在picker里面就可以这么添加了: YXh!+}  
Eau V  
template < typename Right > +?[s"(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )>^Ge9d]  
  { ]"htOO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \ rg;xZa5  
} ?<5KLvGv  
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。 QAMcI:5  
1_]%,  
TJ>1?W\Z  
baL<|& c  
=P_ *.SgR  
十. bind Sfp-ns32%A  
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。 y+V>,W)r7  
先来分析一下一段例子 cM4{ e^  
#yU"n-eLR  
%o0H#7'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pp{GaCi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3`RI[%AN~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G )`gn  
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。 3+ 2&9mm  
我们来写个简单的。 wehiX7y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 83p8:C.Ze  
对于函数对象类的版本: F1L[C4'  
T|j=,2_  
template < typename Func > =vriraV"  
struct functor_trait q_L. Sy|)  
  { !R#PJH/TM  
typedef typename Func::result_type result_type; QFoCi&  
} ; tA'5ufj*:  
对于无参数函数的版本: .I$+ E  
lz1cLl m  
template < typename Ret > }W[=O:p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h|i b*%P_  
  { 1jAuW~  
typedef Ret result_type; eNM"e-  
} ; =UWW(^M#[:  
对于单参数函数的版本: w>}n1Nc$G  
)]<^*b>  
template < typename Ret, typename V1 > hJw]hVYa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &OEBAtc/  
  { {ot6ssT=D  
typedef Ret result_type; =<zlg~i  
} ; "(kiMo g-  
对于双参数函数的版本: E9t8SclV  
"Vp:Sq9y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;XlCd[J<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ex@}x#3  
  { qK~]au:C  
typedef Ret result_type; |z&7KoYK'  
} ; ER@RWV 2  
等等。。。 *P5/S8c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {a9.0N:4  
>Rb jdM5K4  
template < typename Func > 0dI7{o;<|  
struct func_return ,OP\^  
  { 4!-R&<TLve  
template < typename T > Z@$'fX?~9  
  struct result_1 `Hv"^o  
  { 1=!2|D:C)i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !YlEXaS  
} ; x")Bmw$  
/OMgj7olD  
template < typename T1, typename T2 > aD6!x3c/  
  struct result_2 A{T> Aac  
  { E8<,j})*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -Ekf T_  
} ; *"6A>:rQs  
} ; =4&"fZ"v  
]@}hyM[D;  
+%~me?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sEZ2DnDI  
|?MD>Pez  
template < typename Func, typename aPicker > A@4{-e\  
class binder_1 JRE\R&>g  
  { nr( C*E  
Func fn; -~H "zu`  
aPicker pk; ymnK`/J!Q  
public : m`Z.xIA7;  
ycvgF6Me<  
template < typename T > BGOS(  
  struct result_1 :Dtm+EQ  
  { &NbSG+t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jYBiC DD  
} ; !|9k&o  
eu$"GbqY  
template < typename T1, typename T2 > D`.\c#;cN  
  struct result_2 qw)Ou]L=  
  { >%n6n! "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n* .<L  
} ; /5 OQ0{8p  
YdB/s1|G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YG*}F|1  
|S]fs9  
template < typename T > o"A?Aq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )oM% N  
  { uaCI2I  
  return fn(pk(t)); |Vu`-L'Jz  
} ORXH<;^0y  
template < typename T1, typename T2 > ]XL=S|tIq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C{G%"q  
  { yLl:G;  
  return fn(pk(t1, t2)); [[Nn~7  
} 1 .o0"  
} ; sqRvnCD!  
,ZO?D|M1  
S T4[d'|j  
一目了然不是么? [ p(0g;bx  
最后实现bind 89P7iSV#*  
0 U#m7j  
9o]!D,u8=5  
template < typename Func, typename aPicker > =vDDfPR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `}a-prT<f  
  { u%OLXb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #H5 +8W  
} bhfKhXh8  
\`-xxhb?e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;rnhv:Iw  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {7 ](-  
g"g3|$#Ej|  
十一. phoenix ] {0OPU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N&(MM.\`^  
H6KBXMYO  
for_each(v.begin(), v.end(), %.fwNS  
( 5*Dh#FRp  
do_ Tq6\oIBkV  
[ e#WASHZN  
  cout << _1 <<   " , " OL@$RTh  
] {"rL3Lk  
.while_( -- _1), [8 23w.{]#  
cout << var( " \n " ) 6J cXhlB`  
) 5F]2.<i  
); _b * gg  
L/5th}m  
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: Zl.,pcL  
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 eF4f7>5Cv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,WAJ& '^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [EQTrr( D  
rV*Ri~Vx  
`?d` #) Ck  
template < typename Cond, typename Actor > ?-<>he  
class do_while $2Bll5!]  
  { '=Acg"aT  
Cond cd; bJynUZ  
Actor act; #;;A~d:V  
public : ':f,RG  
template < typename T > P"[{s^mb  
  struct result_1  KcpQ[6\  
  { S&Hgr_/}c  
  typedef int result_type; gTd r  
} ; h66mzV:`  
{Z>Mnw"R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \#C]|\  
EK\xc'6M  
template < typename T > 3]7j, 1^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vSCJ xSt#e  
  { 8LY^>.  
  do )d{fDwrx1  
    { [<jU$93E  
  act(t); Yq{R*HO  
  } 8RS@YO  
  while (cd(t)); FgR9$ is+  
  return   0 ; FB3}M)G>M  
} Q0g^%  
} ; {.Brh"yC  
I:;umyRH  
? 0:=+%.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L3s"L.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。 d9l2mJzW  
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。 :+8qtIytKX  
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。 {?r5~ T`2  
下面就是产生这个functor的类: Sj v iH  
 e `K{  
+{%)}?F  
template < typename Actor > Qn;,OB k  
class do_while_actor ghTue*A  
  { O]oH}#5b  
Actor act; N]F}Z#h  
public : ku#WQL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M5N #xgR  
m@",Zr `f=  
template < typename Cond > HzsQ`M4cA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gIKQip<  
} ; 3MDs?qx>s  
HI[Pf%${  
WfYG#!}x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N%)q.'M  
最后,是那个do_ RP k'1nD  
`(E$-m-~jH  
bzECNi5^  
class do_while_invoker =}Yz[-I  
  { O<MO2U+^x  
public : Y<_;8%S  
template < typename Actor > zu 7Fq]zD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k[y^7, r  
  { !&5*H06  
  return do_while_actor < Actor > (act); | 3`8$-  
} cNye@}$lu  
} do_; 1-|aeJ  
mri g5{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Mt@Ma ]!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *n6L3"cO  
最后来说说怎么处理break和continue ~_ wSB[z  
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。 B#3Q4c$  
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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