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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qafg/JU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YeJdkt  
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, M(f'qFY=K  
LBB[aF,Lr  
|t_2AV  
WAbhB A  
  class filler [f}1wZ*  
  { bX1ip2X lk  
public : l ,.;dw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \ PqV|  
} ; 3Y8 V?* 1|  
J:a^''  
4r*6fJ*bJ  
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: cS"6%:hQ  
ZHJzh\?  
aXagiz\;  
Wwz{98,K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (x@"Dp=MZW  
&Is%I<'o  
tG-MC&;=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I1,?qr"Zr  
79DC]48M  
rIb{=';  
:.,I4>b2  
二. 战前分析 ghl9gFFj  
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。 .^23qCs  
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 AdNsY/Y(  
@[Th{HTc.G  
<PxEl4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QZfnoKz  
  /* --------------------------------------------- */ h! <8=V(  
vector < int *> vp( 10 ); <#-ERQw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )j]RFt  
/* --------------------------------------------- */ Lnzhs;7L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;Mz]uk  
/* --------------------------------------------- */ ilP&ctn6+c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,J~dER\%  
  /* --------------------------------------------- */ .\ZxwD|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :lAR;[WFS  
/* --------------------------------------------- */ (hoqLL\}k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xjYFTb}!  
;z68`P-  
=3'wHl  
_u0dt) $  
看了之后,我们可以思考一些问题: h| Ih4  
1._1, _2是什么? Sa0\9 3oa  
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。 0Ju{6x(|  
2._1 = 1是在做什么? >Vvc55z  
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。 Evc 9k  
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。 &}r932  
KB^IGF  
5eYCnc9  
三. 动工 1^COR+>L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?=l(29tH  
So:89T  
!v-(O"a  
#?9o A4Q  
template < typename T > Jj!T7f*-GX  
class assignment '&Ku Ba  
  { (:1 j-  
T value; 9SPu 4i  
public : |Bid(`t.  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0czy:d,M%  
template < typename T2 > LYX+/@OU2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >Ry4Cc  
} ; OQq7|dZu  
F2&KTK  
G>Q{[m$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <  5ow81  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment . XmD[=  
:X^B1z3X4  
 tua+R_"  
zri<'W  
  class holder _ |; bh  
  { 6Z$T& Ul{  
public : (n< xoV[e  
template < typename T > =<g\B?s]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +#W5Qb}VR  
  { Y4_i=}\*vf  
  return assignment < T > (t); 5XhV+t g.  
} r~sGot+sQA  
} ; L{42?d  
G*QQpSp  
gC 4w&yL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4l|Am3vzX  
`27? f$,  
  static holder _1; Kl* ##qw!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9u9#&xx  
"x{S3v4Rb5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &(K*TB|Om  
而不用手动写一个函数对象。 f /jN$p  
Gqs8$[o  
SbB5J> >7J  
cIgF]My*D@  
四. 问题分析 1G\ugLm  
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。 yY1&h op  
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。 =Ru i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ''Hq-Ng  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6ul34\;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pY2nv/  
 6} 9A0  
五. 问题1:一致性 O:#to  
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?| m,pDjf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eq"~by[Uq  
{PfE7KH  
struct holder wtY#8 '^$&  
  { lU@ni(69d  
  // B *:6U+I  
  template < typename T > ^x q%P2s0  
T &   operator ()( const T & r) const 03,+uf  
  { Q>.-u6(&  
  return (T & )r; ?Z;knX\?J  
} DzYno -]A]  
} ; 9gFC]UVWh  
#i~.wQ $1  
这样的话assignment也必须相应改动: )wKuumet  
TPkm~>zD.  
template < typename Left, typename Right > xT@\FwPr  
class assignment 4Ld0AApncy  
  { 5L4~7/kj  
Left l; SO}Hc;Q1`  
Right r; i$ Zhk1  
public : sl)_HA7G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !D1F4v[c=  
template < typename T2 > 2LgRgY{Bl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VQX#P<  
} ; 6OVAsmE  
7OT}V}iP  
同时,holder的operator=也需要改动: p<$z!|7m  
8(BLS{-"<  
template < typename T > bJ9>,,D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5H<rI?  
  { 8zr)oQ:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LaLA }1!  
} I@[.W!w  
H*l8,*M}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /9 [nogP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eX}uZR  
VDscZt)y8  
return l(rhs) = r; B=9|g1e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |vzGFfRI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h8nJ$jg  
?+51 B-  
template < typename Tp > YncY_Hu  
class constant_t vK|d P3  
  { >V NMQ  
  const Tp t; xGz$M@f  
public : #.) qQ8*(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /\2s%b*  
template < typename T > 3C.bzw^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jln dypE  
  { f4uK_{  
  return t; K^9!Qp  
} ji">} -  
} ; h(>4%hF  
^f>+5G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y0U:i.)  
下面就可以修改holder的operator=了 p=eSHs{>A  
h4ZrD:D0\  
template < typename T > cp[k[7XGD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _t3n<  
  { t + Fm?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xez~Yw2  
} Io| 72W}rg  
y\Zx {A[  
同时也要修改assignment的operator() 5y@JMQSO  
Uw4KdC  
template < typename T2 > aA=qel  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ao 1*a%-.  
现在代码看起来就很一致了。 DaaLRMQ=  
:tNH Cx  
六. 问题2:链式操作 /)6<`S(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3%'$AM}+s  
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。 )j!22tlL  
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。 NfKi,^O  
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。 r\a9<nZ{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wn5CaP(]8  
]{Iy<  
template < typename T > &rk /ya[  
struct result_1 vxK}f*d  
  { =3Y?U*d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {B uh5U,  
} ; )9J&M6LX  
'Aai.PE:  
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: YWjw`,EA(  
$Y 7q2  
template < typename T > < JA5.6<=  
struct   ref Bxak[>/  
  { \,lgv  
typedef T & reference; r0}Z&>]66N  
} ; E[^66(KR  
template < typename T > :Q"]W!kCs  
struct   ref < T &> ]Z2;sA  
  { $ !ka8) ~  
typedef T & reference; z`5d,M  
} ; nO2-fW:9]  
V6Z2!Ht  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -@e9!/GP,  
<e)3 j6F!  
template < typename T > &p`RKD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u:NSPAD)  
  { UVA|(:  
  return l(t) = r(t); x-mRPH  
} u-yQP@^H  
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。 %jim] ]<S[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #GY;.,  
O8r9&Nv  
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 O\=3{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }LN +V~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bwS1YGb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :dLfM)8}  
最后的布局是: 9#xcp/O  
                Add mn)kd  
              /   \ &U*=D8!0  
            Divide   5 A#\NVN8sk  
            /   \ m:.ywiw=  
          _1     3 ![P1Qv p  
似乎一切都解决了?不。 ?`3` azfM  
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。  =6Ihk  
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。 =i4Ds  
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: _ ^r KOd  
{YT!vD9.  
template < typename Right > Yu>VW\Fb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8S"vRR  
Right & rt) const :"#EQq]ct  
  { AbC /  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @or&GcQ*  
} ;|5m;x/a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S9U,so?  
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。 ]4ya$%A  
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。 .'saUcVg:  
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。 pZ}4'GnZI  
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。 eR4%4gW)  
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? }PTYNidlR  
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: RHZ5f0b4L  
ri<E[8\  
template < class Action > 1D sgU6"  
class picker : public Action 7loIX Qw  
  { !'Q/9%g  
public : |<t"O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s `B"qw  
  // all the operator overloaded lED-Jo2  
} ; h/j+ b.|  
DDsU6RyN  
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。 VPx"l5\  
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: A]id*RtY  
mzLDZ# =b  
template < typename Right > I9-vV>:z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y9F!HM-`  
  { KWq7M8mq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K3Zc>QL{  
} 4W &HUQ?^  
CqDKQQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /p+ (_Y  
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。 7@NAky(  
7aUk?Hf  
template < typename T >   struct picker_maker {+_ pyL  
  { "T|%F D&[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !/^i\)j>](  
} ; *,A?lX,9A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EbZRU65J}O  
  { Sp3?I2 o  
typedef picker < T > result; Av:5v3%  
} ; {{7%z4l  
%]S~PKx  
下面总的结构就有了: 2It$ bz  
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。 _h", ,"p#o  
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。 g} 7FR({b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sDL@e33Yb  
至此链式操作完美实现。 9tvLj5~  
[XK Ke  
TR/'L!EE  
七. 问题3 |!NKKvf  
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。 L s6P<"V  
k7yQEU  
template < typename T1, typename T2 > 1bs 8fUPB3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B:Ec(USe  
  { >bWx!M]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?kEcYD  
} m{4e+&S|  
L8("1_  
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: 0hnTHlk  
:SjTkfU  
template < typename T1, typename T2 > ;$gZ?&  
struct result_2 0vbiq  
  { u;rK.3o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uKHkC.g  
} ; GP6-5Y"8  
}JyWy_Y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m&(yx| a4+  
这个差事就留给了holder自己。 `KBgVhS>  
    OoL#8R  
{Hxvt~P  
template < int Order > O&YX V  
class holder; HQlhT  
template <> 9t:P1  
class holder < 1 > a=}JW]  
  { G66A]FIg  
public : 8@S7_x  
template < typename T > F[uy'~;@  
  struct result_1 8q*MhH>6I  
  { SA@MJ>Z  
  typedef T & result; jkw:h0hX  
} ; <+ 0cQq=2  
template < typename T1, typename T2 > \W$bOp  
  struct result_2 ENW>bS8 e`  
  { "X4L+]"$g  
  typedef T1 & result; ~RGZY/4  
} ; wmbjL=f Ia  
template < typename T > yDh(4w-~gk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^c",!Lp}{  
  { V9 qZa  
  return (T & )r; LnZzY0  
} c^0Yu Bps[  
template < typename T1, typename T2 > gn"Y?IZ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aN9#ATE  
  { /c/t_xB  
  return (T1 & )r1; Y Y4"r\V  
} E=!=4"rZF  
} ; %H OMX{~}#  
AY{#!RtV  
template <> r_/=iYYJ  
class holder < 2 > _hT-5)1r  
  { -+fbK/  
public : &E|2-)  
template < typename T > H>Wi(L7  
  struct result_1 #Ezq}F8Y  
  { F ^& Rg  
  typedef T & result; <X9  T}g  
} ; :.KN;+tP  
template < typename T1, typename T2 > M JJ]8:%  
  struct result_2 H}G=%j0  
  { BZAeg">3  
  typedef T2 & result; 6f1%5&si  
} ; Fl{:aq"3  
template < typename T > g3[Zh=+]E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P2J{ Ml#  
  { Exir?G}\  
  return (T & )r; O 1T JJ8  
} D4 {?f<G0F  
template < typename T1, typename T2 > -1dbJ/)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 05et h  
  { Q(@/,%EF  
  return (T2 & )r2; _-/aMfyQ  
} yU* upQ  
} ; C'8v\C9Ag  
Da_8Q(XFe  
2uonT,W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %jaB>4.A:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p<>x qU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,nn5LQ|l.j  
`m2e *  
return l(i, j) = r(i, j); 52+;j[ ]/O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !<9sOvka{  
gq9D#B  
  return ( int & )i; #T\Yi|Qs#  
  return ( int & )j; +Kc1a;  
最后执行i = j; x1:#rb'  
可见,参数被正确的选择了。 @oC# k<  
}6/L5j:+  
?v-Y1j  
#hinb[fQ  
D(3\m)  
八. 中期总结 jDI)iW`P  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8#%Sq=/+M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Nxk3uF^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4o,%}bo&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >:W7f2%8`  
a[TR_ uR  
IT,d(UV_  
uK6_HvHuy  
3f'dBn5  
3$Ecq|4J:  
九. 简化 $*)??uU  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^qNh)?V?]I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w k1O*_76  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !eb} jL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P'o:Vhm_H  
  +-*/&|^等 cG|)z<Z  
2. 返回引用。 mKWfRx*UdG  
  =,各种复合赋值等 !3~VoNh,  
3. 返回固定类型。 bu`8QQ"C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z4S0{:XY  
4. 原样返回。 eIVCg-l}  
  operator, OkSJob  
5. 返回解引用的类型。 Z2z"K<Z W  
  operator*(单目) 7%rSo^t,L  
6. 返回地址。 a'R)3:S  
  operator&(单目) Q _}i8p '  
7. 下表访问返回类型。 cG%ttfq\  
  operator[] eF8!}|*N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )9_jr(s  
  operator<<和operator>> &cj/8A5-  
0,)Ao8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 99XbpP55  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m9*Lo[EXO  
NwQexYm1_  
template < typename Left > RG(m:N  
struct value_return ucm 3'j  
  { ibDMhW$n  
template < typename T > z`gdE0@;d3  
  struct result_1 QusEWq)}<  
  { n^QOGT.s6`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bDdJh}Vz  
} ; >`rK=?12<  
}qUNXE@  
template < typename T1, typename T2 > 6 bL+q`3>  
  struct result_2 DJl06-s V  
  { `?{Hs+4P5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %qA +z Pf  
} ; =~r?(u6d  
} ; p'afCX@J  
jF}zv  
LS:3Dtq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MWSx8R)PN  
T-7'#uB.m  
下面我们来剥离functor中的operator() 3Rid 1;L0U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jE)&`yZ5  
HgG-r&r!2  
return l(t) op r(t) &fBLPF%6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %gd=d0vm  
return op l(t) 5,:tjn  
return op l(t1, t2) 4XL*e+UfJ  
return l(t) op ]2n&DJu  
return l(t1, t2) op t+0&B"  
return l(t)[r(t)] f~Dl;f~H_;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cvn4Q-^  
\GtZX!0  
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: |(Zv g}c_  
单目: return f(l(t), r(t)); A.9,p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W>b(hVBE  
双目: return f(l(t)); qB3{65  
return f(l(t1, t2)); fFXG;Q8&  
下面就是f的实现,以operator/为例 x&3!z[m@@  
{]ZZ]  
struct meta_divide `n8) o%E9  
  { 8$avPD3jx  
template < typename T1, typename T2 > <i'4EnO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bAeN>~WvY  
  { SsjO1F  
  return t1 / t2; -B2>~#L  
} cOUsbxYTD  
} ; L K9vvQz  
] *{QVn(  
这个工作可以让宏来做: P,RCbPC4  
g# ZR, q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'l\V{0;mp  
template < typename T1, typename T2 > \ `gqBJi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |u)?h] >  
以后可以直接用 &Pt|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EWN$ILdD  
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 .<v0y"amJ  
(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。。。) R!xs;|]  
)!MeSWGq  
'<f4POy!  
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  TyMR m  
DLE|ctzj[7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kp"mV=RG2T  
class unary_op : public Rettype zMX7 #,  
  { !TY4C`/  
    Left l; \s;]Tg  
public : y]=v+Q*+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~az 6n)  
f+0dwlIlC$  
template < typename T > iR4CY-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9>psQ0IRvr  
      { MoA2Cp;8X  
      return FuncType::execute(l(t)); GFvZdP`s4  
    } , j ,[4^  
>H@ dgb  
    template < typename T1, typename T2 > }M f}gCEW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I"3Qdi  
      { U;Hu:q*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H;s0|KRgJ  
    } uc%75TJ@  
} ; -;T>4B=  
2uw%0r3Vi6  
n4)G g~PE  
同样还可以申明一个binary_op #e&j]Q$Eh  
/woa[7Xe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +IVVsVp  
class binary_op : public Rettype >8SX,  
  { Z!6\KV]  
    Left l; }"fP,:n"KN  
Right r; $c0SWz  
public : HhNH"b&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k(\HAIW  
IGql^,b  
template < typename T > U*/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a#!Vi93  
      { Q" VFcp:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >U"f1q*$  
    } .x6*9z#q  
+n9&q#ah  
    template < typename T1, typename T2 > ^/R@bp#<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -'{ioHt&X/  
      { \WouTn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O<f_-n@G|  
    } 6\O4R  
} ; -O~WHi5}  
|IH-a"  
9{i6g+  
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 P>L-,R(7e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }<FBcc(n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qo?"hgjlqm  
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。 (0D0G-r:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *|$s0ga C  
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。。。 |kV,B_qz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t K{`?NS  
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) zo@>~G3$9  
下面是修改过的unary_op AyNl,Xyc4  
%Iv+Y$'3B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Xa<siA{  
class unary_op FlVGi3  
  { I=f1kr pR  
Left l; 4OCz:t  
  Ew4DumI  
public : RZ|s[b U  
@z dmB~C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z2!NBOv  
,a$LT   
template < typename T > &[S)zR=?  
  struct result_1 3z&,>CEX  
  { Z i7(lG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d7Q. 'cyQ  
} ; Js^ADUy  
kf>'AbN  
template < typename T1, typename T2 > 4x8mJ4[H^  
  struct result_2 e[915Q_  
  { sXoBw.^Ir_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2c0eh-Gf  
} ; `mw@"  
W@"M/<r@/  
template < typename T1, typename T2 > yuFuYo&[?v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?ZlwRjB\  
  { mg'-]>$$]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3zWY%(8t4?  
} _PNU*E%s<  
O|7q,bEm^  
template < typename T > /;HytFP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3h 0w8(k;  
  { FD_0FMZ9,  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fhxg^  
} ?{_dW=AQ1  
[p4a\Qg0  
} ; }qV4]*+{  
o>U%3-+T^J  
z RvYN  
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 =*Wl;PI'  
好啦,现在才真正完美了。 XZp(Po:H  
现在在picker里面就可以这么添加了: ( }JX ]-  
22tY%Y9  
template < typename Right > 6EX:qp^`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cty~dzX^  
  { 9Od Kh\F (  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f=/S]o4/3  
} (nBJ,v)  
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。 wZfR>|f  
.vpQ3m>  
Qg9{<0{u  
~Gwn||g78  
gvA&F |4  
十. bind Htsa<t F  
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。 (CZRX9TT1  
先来分析一下一段例子 lzS"NHs<g(  
6_zL#7E'  
 r) X?H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8VMq>-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .V/TVz!b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^o?.Rph|i]  
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。 ctt5t  
我们来写个简单的。 ;C{ 2*0"H|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u =rY  
对于函数对象类的版本: S'E6#   
3kYUO-qw  
template < typename Func > hC6$>tl  
struct functor_trait )%,bog(x  
  { )%ja6Vg  
typedef typename Func::result_type result_type; zT_{M qY  
} ; [gv2fqpP  
对于无参数函数的版本: S'3l<sY  
|&RdOjw$u  
template < typename Ret > lX5(KUN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 83TN6gW  
  { NO* 1km[#  
typedef Ret result_type; >xP $A{  
} ; Y;#P"-yH  
对于单参数函数的版本: ^{~y+1lt'  
II~D66 bF  
template < typename Ret, typename V1 > sF|<m)Kt{W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zhN'@Wj'_  
  { Iupk+x>  
typedef Ret result_type; O^:Rm=,$  
} ; s BRw#xyS  
对于双参数函数的版本: ,HMB`vF  
4qyL' \d[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @9vz%1B<l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e j!C^  
  { 1Ete;r%5=  
typedef Ret result_type; x5PQ9Bw,  
} ; "F%cn@l  
等等。。。 vRT1tOQ$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e?Cbl'  
(V e[FhA  
template < typename Func > evszfCH'J  
struct func_return QKOo # 7  
  { 7J>n;8{%?  
template < typename T > lZ_i~;u4@v  
  struct result_1 37lmB '~  
  { YJ!6)d?C.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X.T.^}=  
} ; YToRG7X#  
vZXyc *  
template < typename T1, typename T2 > y@_4OkR@  
  struct result_2 YO-O-NEP  
  { .}CP Z3y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IS'=%qhC`  
} ; #;^.&2Lt  
} ; PeE'#&w n  
sKHUf1   
Ko -<4wu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yiI&>J))  
RqcX_x(p  
template < typename Func, typename aPicker > gCwg ;c-  
class binder_1 Z,u:g c+*  
  { M>T#MDK\(  
Func fn; Gm>8= =c  
aPicker pk; %W`pTvF  
public : elP`5BuN  
40q8,M  
template < typename T > U 2\{ ( y  
  struct result_1 ^PWZ1.T  
  { wF38c]r`\<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &:{| nDT_2  
} ; zo]7#  
/{qr~7k,oQ  
template < typename T1, typename T2 > 6o,, w^  
  struct result_2 fNB*o={r|  
  { wetkmd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J-I7K !B  
} ; tnKzg21%  
.g4bV5ma3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M(/%w"R  
GbNVcP.ocP  
template < typename T > OjZ+gl}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5(U.<  
  { \6@}HFH  
  return fn(pk(t)); <cWo]T`X!  
}  '5[L []A  
template < typename T1, typename T2 > G m.v-T$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l}<s~ip  
  { 9prG@  
  return fn(pk(t1, t2)); u2U@Qrs2  
} f Z\Ev%F  
} ; |/r@z[t  
];Z_S`JR  
L!e@T'  
一目了然不是么? I98wMV8  
最后实现bind c?z% z&  
y8,es$  
St&XG>nWS  
template < typename Func, typename aPicker > VY![VnHsB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^{Mx?]z  
  { TYLf..i<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0e/~H^,SQ  
} Uvz9x"0[u  
:!aFfb["  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FiFZM  
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。 E>7%/TIl  
E2dSOZS:)%  
十一. phoenix i&?~QQP`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y4b"(ZhM_  
sQt@B#;  
for_each(v.begin(), v.end(), 2f~s$I&l#  
( 8@Y@5)Oc  
do_ {~d4;ht1Y  
[ bg 7b!t1F  
  cout << _1 <<   " , " g[Yok` e[  
] geT<vh Z6  
.while_( -- _1), UB(8N7_/  
cout << var( " \n " ) r4_ c~\jH  
) ~%GUc ~  
); !X#=Pt[,  
U>:p`@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A}oR,$D-  
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 cvc.-7IO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'MC) %N,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j[=f;&1  
9N-mIGJ  
LWIU7dw  
template < typename Cond, typename Actor > ]aaHb  
class do_while Lqz}h-Ei  
  { >Axe7<l  
Cond cd; i>0bI^H  
Actor act; Cu9,oU+N  
public : s[Njk@y,  
template < typename T > J)o~FC]b*  
  struct result_1 uRUysLIw  
  { w+ _'BU1#  
  typedef int result_type; )b5MP1H  
} ; a0.)zgWr  
L x(Y=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >\VZ9bP<   
,"*[T\u  
template < typename T > qt3 \*U7x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 vE;s"/  
  { m~X:KwK4  
  do WXGLo;+>I  
    { `)SkA?yKI  
  act(t); m2\ZnC  
  } (+T|B E3*#  
  while (cd(t)); {L.0jAwB  
  return   0 ; HW{+THNj  
}  BeP0lZ  
} ; t1Cyyb  
m#8mU,7  
Ak|j J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3B;B#0g50  
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。 Dwwh;B  
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。 ;i Ud3 '*  
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。 ~9x$tb x-  
下面就是产生这个functor的类: 6h;$^3x$  
UG1^G07s  
u*PN1E  
template < typename Actor > n {^D_S  
class do_while_actor ;2& (]1X  
  { $'kIo*cZ  
Actor act; i) :Q{[D  
public : |-Y,:sY:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9g " ?`_  
9n44 *sZ  
template < typename Cond > x/5%a{~j2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j63w(Jv/  
} ; <51(q_f  
V =1Y&y  
^bS&[+9E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 My=p>{s  
最后,是那个do_ 3O$Q>.0w/  
l$.C40v  
.PxtcC.K  
class do_while_invoker n802!d+Tn  
  { }JvyjE  
public : ?2DYz"/')  
template < typename Actor > <BT}Tv9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #O`n Q  
  { b+3{ bE  
  return do_while_actor < Actor > (act); T2^ @x9  
} lZ E x0  
} do_; >'E'Mp.  
u9}=g%TV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C\ 9eR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uiO8F*,!&r  
最后来说说怎么处理break和continue qfG`H#cA<  
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。 MJDFm,  
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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