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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (vCMff/ Y1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \bze-|C  
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, VtX9}<Ch~  
#On EQ:  
D|W^PR:@h  
oT7=  
  class filler SbNs#  
  { $MF U9<O  
public : )$#]h]ac  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OW (45  
} ; cTO\Vhg  
8Wn;U!qT  
wN[mU  
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: vc.:du  
lW^bn(_gQ  
gA)!1V+:  
*u$MqN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cd8~y  
tAfdbt  
!`8WNY?K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #}50oWE  
K1rF;7Y6  
;=IC.<Q<}  
$d1+d;Mn  
二. 战前分析 =VMV^[&>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Oj<.3U[C  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  8+no>%L  
h_K(8{1  
49%qBO$R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @SREyqC4  
  /* --------------------------------------------- */ VvuwgJX  
vector < int *> vp( 10 ); +.N3kH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0MK|spc  
/* --------------------------------------------- */ G1 ?."  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +8e~jf3E1  
/* --------------------------------------------- */ O$}p}%%y7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3.q%?S}*  
  /* --------------------------------------------- */ #%CbZw@hJ9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z:VqBqK  
/* --------------------------------------------- */ {@1C,8n;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [h "*>J{  
d52l)8  
UGuEZ-r  
V[f-Nj Kf  
看了之后,我们可以思考一些问题: +u%^YBr  
1._1, _2是什么? 7^|oO~x6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <3dmY=  
2._1 = 1是在做什么? i6R2R8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 O>)<w Ms`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2 s,[DC  
Bl5*sfjG  
v)|[=  
三. 动工 & 2MI(9v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: csg:# -gE  
YfBb=rN2s  
0-H!\IB  
(0s7<&Iu  
template < typename T > LG6VeYe|\X  
class assignment 6QsH?!bu  
  { 3L$_OXx  
T value; w9I7pIIl  
public : IYm~pXg^0  
assignment( const T & v) : value(v) {} TRwlUC3hQ  
template < typename T2 > B .p&,K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f,9jK9/$  
} ; (~F{c0 \C  
O5HK2Xg,C  
fY@Y$S`Fh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yjZ]_.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cstSLXD  
,1'9l)zP  
5t]}(.0+  
+TW9BU'a^  
  class holder qbjBN z  
  { Ov1$7 r@  
public : ea3;1-b:  
template < typename T >  Ad)Po  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;seD{y7!  
  { %4#,y(dO  
  return assignment < T > (t); rj[2XIO  
} m1x7f% _  
} ;  ,lX5-1H  
cjzhuH/y  
zx"'WM*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WPVur{?<  
_jK    
  static holder _1; zoXCMBg[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5b X*8H D  
!@mV$nTA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %M{qr!?uj  
而不用手动写一个函数对象。 z-|gw.y  
jR-`ee}y2  
s BP.P7u  
m(QGP\Ya  
四. 问题分析 u"IYAyzL  
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。 j .Ro(0%  
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。 %VG;vW\V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [r'PGx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y1a[HF^-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SH>L3@Za  
Az4+([  
五. 问题1:一致性 Jlw<% }r  
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?| 9{{QdN8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DDkH`R  
VXt8y)?a  
struct holder ;AV[bjRE\  
  { %bo0-lnp  
  // 3`PPTG  
  template < typename T > T^LpoN/T  
T &   operator ()( const T & r) const }gL:"C"~  
  { QC7Ceeh]4  
  return (T & )r; xU$A/!oK  
} Ed[ tmaEuV  
} ; Q!DH8'|4?L  
rU?sUm,ch  
这样的话assignment也必须相应改动: / fBi9=}+  
"?Dov/+Q.  
template < typename Left, typename Right > 4|Z;EAFx  
class assignment l`9<mL  
  { C?@vBM}  
Left l; n_;qB7,,  
Right r; lz>YjK:  
public : f49pIcAq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~!( (?8"  
template < typename T2 > +2%ih !  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?E1<>4S8  
} ; W.OcmA>x  
&u5OL?>  
同时,holder的operator=也需要改动: y<7C!E#b8  
\l^L?69  
template < typename T > :^7P. lhK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z3!j>X_w  
  { U ObI&*2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `"CIy_m  
} ^):m^w.  
$hexJzX  
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。 g ycjIy@t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W}&[p=PAS  
r0ml|PX  
return l(rhs) = r; 0* Ox>O>  
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。 EBjSK/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *_G(*yAe(  
O;RsYs9  
template < typename Tp > v~|~&Dwq  
class constant_t |l\&4/SJ  
  { &R$6dG4  
  const Tp t; Ewjzm,2  
public : 1Rlg%G'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }SL&Y`Y]  
template < typename T > @<]sW*s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3IXai)6U  
  { #CKPNk c  
  return t; s Xyc _3N  
} }Rujh4*  
} ; z~[:@mGl  
r!H'8O!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m80e^  
下面就可以修改holder的operator=了 e>yPFXSk  
Y~ j.Kt  
template < typename T > (Fc\*Vn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E'3=qTbiD  
  { *v1M^grKd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tHF -OarUO  
} yW::`  
j8k5B"  
同时也要修改assignment的operator() L?~>eT  
12 y=Eh  
template < typename T2 > 8K: RoR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bI~ R6o  
现在代码看起来就很一致了。 }^|g|xl!  
uTsxSkHb/  
六. 问题2:链式操作 { Ju  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z(Styn/x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  y|r+<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 R*Jnl\?>@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K9{3,!1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aYTVYg  
`SDpOqfIrP  
template < typename T > a] 0B{  
struct result_1 @.IGOh  
  { ODvlix  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U^qQ((ek  
} ; p mv6m  
XO[S(q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W5C8$Bqm  
{wUbr^  
template < typename T > _v~c3y).  
struct   ref +ucj>g1(#  
  { ?`9XFE~a!  
typedef T & reference; Y"Y%JJ.J  
} ; yV{&x  
template < typename T > G]Rb{v,r  
struct   ref < T &> _+c' z  
  { gcS ?r :  
typedef T & reference; ^\<nOzU?  
} ; WBb@\|V|  
tX'`4!{@+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a1^CpeG~  
h%4aL38  
template < typename T > zL8Z8eh">  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "LwLTPC2  
  { ' 6^+|1  
  return l(t) = r(t); O|Sbe%[*wW  
} KGM9 b  
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。 VT>TmfN(I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]~a;tF>Fw  
UCu0Xqf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #}M\ J0QG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u^6@!M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =sm<B^yj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MP/@Mf\<E  
最后的布局是: b#uNdq3  
                Add n*gr(S  
              /   \ VtP^fM^{  
            Divide   5 _v/w ,z  
            /   \ ;$a+ >  
          _1     3 W4OL{p-\/  
似乎一切都解决了?不。 Uu_g_b:z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9Wu c1#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pyHU +B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  3o_)x  
Q!9  
template < typename Right > n8p vzlj1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WdWMZh  
Right & rt) const }Z="}Dg|T  
  { ;s*   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jF$bCbAUce  
} IOfxx>=3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _h6j, )  
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。 <QuIXA  
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。 lF*}l  
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。 D =+md  
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。 nrBpq  
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? rCK   
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: %>p[;>jW  
<mrvuWg0  
template < class Action > LoUHStt  
class picker : public Action W)X" G3  
  { #!0=I s^  
public : C33BP}c]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hQeGr 2gMq  
  // all the operator overloaded 1'NJ[ C`  
} ; -R]Iu\  
vU,V[1^a  
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。 &6feR#~A  
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: @d&JtA  
TS_5R>R3  
template < typename Right > ^l:~r2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const PFKl6_(  
  { aM7e?.rU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c>|1%}"?  
} cp:U@Nh(  
d/8p?Km  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "|Ke/0rGB  
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。 ndmsXls  
o5@d1A  
template < typename T >   struct picker_maker Z bW!c1s{  
  { f7lt|.p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =:M/hM)#  
} ; QGCg~TV;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o&t*[#  
  { \?D~&d,a=  
typedef picker < T > result; @3w6 !Sgh  
} ; *b}/fG)XZ  
]x1;uE?1J  
下面总的结构就有了: ;tJ}*!z W  
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。 8|LU=p`y'  
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。 }WA =  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !.G knDT  
至此链式操作完美实现。 HUFm@?  
=Lh8#>T\h  
|C"zK  
七. 问题3 |EGC1x]j=  
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。 `@<~VWe5  
dc dVB>D  
template < typename T1, typename T2 > &wX568o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *@VS^JB  
  { )krBj F.$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @tX8M[.eA  
} DL*&e|:q  
3v91yMx  
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: .rw a=IW  
>vR7l&"  
template < typename T1, typename T2 > 34 '[O  
struct result_2 MpVZL29)  
  { b$eN]L   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _,<@II  
} ; [Ot<8)Jm  
uv&4 A,h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ` t>A~.f  
这个差事就留给了holder自己。 !gm@QO cF  
    b}3t8?wG&  
"C.cU  
template < int Order > )Z*nm<=  
class holder; S"cim\9xP  
template <> zcy`8&{A<?  
class holder < 1 > y]okOEV0  
  { X:/7#fcG8  
public : jK]An;l{Z  
template < typename T > Hmx Y{KB  
  struct result_1 &R))c|>OT&  
  { S^x?<kYQau  
  typedef T & result; *=}\cw\A  
} ; nK)hv95i_  
template < typename T1, typename T2 > eJ0Xfw%y%T  
  struct result_2 FfC\uuRe  
  { T8BewO=}  
  typedef T1 & result; IvX+yU  
} ; ~_F<"40  
template < typename T > 1{<r~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +w2 `  
  { l*z+<c6$_  
  return (T & )r; KJ7-Vl>  
} C)mR~Ey  
template < typename T1, typename T2 > o3X0c6uU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NdmwQJ7e"  
  { )*L=$0R  
  return (T1 & )r1; O'{g{  
} J)EL<K$Z[  
} ; 7fC:' 1]G  
1=_Qj}!1  
template <> 3Ct:AJeg  
class holder < 2 > z?t75#u9.  
  { 48,uO !  
public : 3ESrd"W=  
template < typename T > !A:d9 k  
  struct result_1 d f j;e%H  
  { ]m :Y|,:6  
  typedef T & result; n= q7*<l  
} ; d/[kky}  
template < typename T1, typename T2 > :rU,7`sE/  
  struct result_2 6@VgLa,  
  { -br): }f  
  typedef T2 & result; e!ql8wbp  
} ; LvCX(yjZ*  
template < typename T > v"l8[::  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &bigLe  
  { r3+   
  return (T & )r; K 8W99:v  
} LMNmG]#!  
template < typename T1, typename T2 > P VSz%"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t[ZGY,8  
  { }LY)FT4n  
  return (T2 & )r2; }J`cRDO  
} O Cn  ra  
} ; U Z1Au;(|  
-' =?Hs.  
>uxAti\  
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> >。 3i#'osq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^vJy<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Nj.;mr<  
l(HxZlHr  
return l(i, j) = r(i, j); SPp|/ [i7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _h I81Lzq  
LvMA('4  
  return ( int & )i; pV`/6 }  
  return ( int & )j; '?6j.ms M  
最后执行i = j; ? U* `!-  
可见,参数被正确的选择了。 !j& #R%D  
"TVmxE%(  
~ \b~  
]QQeUxi  
FzAzAl 5  
八. 中期总结 ,Fn-SrB:  
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: ?aguAqG$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;?y~ h$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #itZ~tol  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S4pEBbV^n  
*=P*b|P"$  
('2Z&5  
y@r0"cvz9  
J$d']%Dwb  
!AG {`[b  
九. 简化 f VJWW):  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "8L v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rN,T}M= 2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L^=G(op*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <`u_O!h  
  +-*/&|^等 i]Bu7Fuu  
2. 返回引用。 F_0@S h"  
  =,各种复合赋值等 k\r^GB  
3. 返回固定类型。 5z:#Bl-,L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %a]Imsm  
4. 原样返回。 > qPP_^]  
  operator, j^/=.cD|  
5. 返回解引用的类型。 /iL*)  
  operator*(单目) 6Fc*&7Z+  
6. 返回地址。 wG73GD38  
  operator&(单目) !;K zR&  
7. 下表访问返回类型。 {&a6<y#-  
  operator[] S%e)br}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m ?*h\NaB  
  operator<<和operator>> 5?0~7^de  
Pj_*,L`mZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {q^UWv?1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4(,M&NC  
xW7[VTXc^  
template < typename Left > P&yB(M-z  
struct value_return _T_} k:&X  
  { y#= j{  
template < typename T > csA-<}S5]b  
  struct result_1 8T[<&<^-  
  { q7I!wD9Cff  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7GCxd#DJ  
} ; rM? J40&.  
M@Ti$=  
template < typename T1, typename T2 > v57<b&p26  
  struct result_2 F3t IJz>3  
  { Qkw?Q V-`k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k9;t3-P  
} ; %j2$ ezud  
} ; >WLHw!I!6  
nFWiS~(#sW  
V9Dq<y-y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2qQ;U?:q  
2XEE/]^  
下面我们来剥离functor中的operator() li{!Jp5]1b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C{+JrHV%h  
!,C8  
return l(t) op r(t) xdVsbW)L2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xo2j fz  
return op l(t) i5|)|x3  
return op l(t1, t2) qlnA7cK!  
return l(t) op O<ybiPR  
return l(t1, t2) op } 7ND] y48  
return l(t)[r(t)] c^&4m[?C[u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aMVq%{U  
ZUvc|5]  
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: 7fXJP5j  
单目: return f(l(t), r(t)); /x4L,UJ= P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p 16+(m  
双目: return f(l(t)); +DO<M1uE  
return f(l(t1, t2)); \#IKirf?  
下面就是f的实现,以operator/为例 3`)ej`  
UFC^ lv  
struct meta_divide X\>/'fC$  
  { 9 Q*:II  
template < typename T1, typename T2 > suYbD!`(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'Hs*  
  { 4?bvJJuf)  
  return t1 / t2; *_P'>V#p  
} J#q^CWN3R  
} ; ,gM:s}l!dJ  
Az-!X!O*f  
这个工作可以让宏来做: ,6o tm  
@sW!g;\T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "rfBYl`  
template < typename T1, typename T2 > \ <;uM/vS i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?b"'w  
以后可以直接用 A-J#$B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OJhMM-  
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 )."dqq^ q  
(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。。。) VDxF%!h(  
\;!7IIe#  
TQPrOs?  
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 %;|dEY  
Qc=-M'9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $~VIx% h  
class unary_op : public Rettype U9*< dR  
  { &0H_W xKeB  
    Left l; f0R+Mz8{  
public : N 1.fV-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0{u%J%;  
NjPQT9&3h  
template < typename T > AX Q.E$1g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I*$-[3/  
      { d+6q% U  
      return FuncType::execute(l(t)); PHUeN]s#  
    } e}P@7e  h  
 A; *<  
    template < typename T1, typename T2 > ~ Nf|,{[(5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ==oJhB  
      { fL("MDt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l2YA/9.  
    } 8TK*VOf`  
} ; /k(wb4Hv  
nLC5FA7<  
c=QN!n:  
同样还可以申明一个binary_op -@Urq>^v T  
Qpj[]c5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [LUqF?K&  
class binary_op : public Rettype T LF'7ufq  
  { Le{.B@2-"  
    Left l; Q04 `+Vr  
Right r; .:GOKyr(~  
public : #{^qBP[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g#Ta03\  
y y[Y=  
template < typename T > YU!s;h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cSNeWJKA6  
      { SXN]${  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @1<VvW=  
    } 0\s&;@xKk  
^,)nuU y  
    template < typename T1, typename T2 > bI_MF/r''  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @; I9e  
      { 9\T9pjdZE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M4CC&?6\  
    } ^dsj1#3z  
} ; ]ms+ Va_/  
1L!jI2~x}  
L6;'V5Mg72  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L GVy4D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )[r=(6?n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~jmI`X/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ao[yHcAs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g}uSIv^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >"|t*k S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tmM; Z(9t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Y>ATL  
下面是修改过的unary_op 3-)}.8F  
!_;J@B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DL,]iJm  
class unary_op TIR Is1  
  { (<-m|H};  
Left l;  pn) {v  
  mEkYT  
public : w`3.wALb  
};EB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jW-;Y/S  
412E7   
template < typename T > DyA /!%g  
  struct result_1 ]mUt[Yy:z  
  { fny6`_O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M)AvcZNs  
} ; h@\HPYi#.  
b!`Ze~V  
template < typename T1, typename T2 > r .6?|  
  struct result_2 ,?Zy4-  
  { 53pT{2]zAi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s.n:;8RibP  
} ; qDz[=6BF  
x; -D}#  
template < typename T1, typename T2 > }UQ,B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @LDs$"f9=  
  { " vc4QH$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qDhZC*"9#D  
} X8?@Y@  
IiE^HgM  
template < typename T > DUH_LnHw)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q9B!0G.-bs  
  { Dhfor+Epy  
  return OpClass::execute(lt(t));  6pfkv2.}  
} &GvSgdttv  
kBk2mMZ  
} ; oDJ &{N|  
! hEZV&y  
mFxt +\  
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 H~SU:B:  
好啦,现在才真正完美了。 HDKY7Yr  
现在在picker里面就可以这么添加了: Fp [49  
W tHJG5  
template < typename Right > q5@Nd3~h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 51H6 W/$  
  { |W@Ko%om  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {?EmO+![}  
} |$ZS26aYw}  
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。 ZM <UiN  
a? PH`5O  
@ 'N $5  
rOO10g  
bFlI:R&<  
十. bind e7\gd\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~ Fl\c-  
先来分析一下一段例子 D/%v/mpj$  
>i.$s  
jO|`aUY Tf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yf`_?gJ6d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7!FiPH~kM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F$kiSjh9aJ  
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。 8}4.x3uw  
我们来写个简单的。 QZa^Cng~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aI`d  
对于函数对象类的版本: Yl?s^]SFU  
:,j^ei  
template < typename Func > b9 li   
struct functor_trait BM)a,fIgo  
  {  E<0Mluk  
typedef typename Func::result_type result_type; N2k{@DY  
} ; A )CsF  
对于无参数函数的版本: ,1lW`Krx  
!W0JT#0  
template < typename Ret > X}C8!LA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .*>C[^  
  { Z?3B1o9  
typedef Ret result_type; m(kv:5<>  
} ; R\#5;W^  
对于单参数函数的版本: 3pL4 Zhf  
px+]/P <dX  
template < typename Ret, typename V1 > ,@ f|t&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W$J.B!O  
  { _FS #~z'j  
typedef Ret result_type; MBKF8b'k  
} ; $#W^JWN1  
对于双参数函数的版本: TlX:05/V8  
]VtP7 Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KbK!4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <mTo54g  
  { YN:Sn\`D 8  
typedef Ret result_type; M 0RA&  
} ; P 6ka'!z  
等等。。。 ]~f-8!$$R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TeR bW  
!bnnUCTb\  
template < typename Func > [z= !OFdE  
struct func_return ZC<EPUV(  
  { Sz')1<  
template < typename T > p:{L fQ  
  struct result_1 o54=^@>O<j  
  { ncOl}\Q9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l 6aD3?8LN  
} ; rwh 4/h^S  
>qO l1]uF  
template < typename T1, typename T2 > 48G^$T{  
  struct result_2 BC1smSlJ  
  { ;4/ n~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pm i[M)D  
} ; /~fu,2=7  
} ; E piF$n  
'xa EG,P  
YZnFU( j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -y?ve od#  
)-}<}< oO  
template < typename Func, typename aPicker > !O'p{dj][  
class binder_1 JnnxXj30,  
  { yOb']  
Func fn; U-f8 D  
aPicker pk; ?>vkY^/  
public : {BaPK&x,  
=T?Xph{  
template < typename T > i??+5o@uTF  
  struct result_1 ymqn1ja1  
  { O<Ay`p5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! /|B4Yv  
} ; Ag2Q!cq  
H/8u?OC  
template < typename T1, typename T2 > > #9 a&O  
  struct result_2 BrzTOkeyG  
  { j/E(*Hv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oq1wU@n  
} ; l-h[I>TW  
cP@H8|c=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fmUrwI1 %  
^r7KEeVD  
template < typename T > AAB_Ytf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o4z|XhLr  
  { T`<Tj?:^&  
  return fn(pk(t)); "15frr?  
} 92b}N|u  
template < typename T1, typename T2 > JV/:QV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d$?+>t/  
  { 61HJ%  
  return fn(pk(t1, t2)); 5,|{|/  
} H,j_2JOY=  
} ; ]f wW dtz1  
qk0cf~ gz  
c@4$)68  
一目了然不是么? 2t{Tz}g*  
最后实现bind Lc-Wf zT  
UKB/>:R  
+9<:z\B|  
template < typename Func, typename aPicker > Hf30ve}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |B^Picu  
  { Y[>`#RhP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4)L};B=  
} PBiA/dG[;  
FS('*w&bP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~ySsv  
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。 ZR{YpLFQ  
j``Ku@/x0  
十一. phoenix ~Q]::  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9c{ ~$zJW  
o{mVXidE  
for_each(v.begin(), v.end(), ^ b=;  
( lx?v .:zl\  
do_ c+whpQ=01  
[ dWhqu68_  
  cout << _1 <<   " , " #AO}JP  
] " Z dI~  
.while_( -- _1), TKEcbGhy  
cout << var( " \n " ) YXdo&'Q<qX  
) ?D_}',Wx  
); :."+&gb  
yy3`E}vX7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: yaHkWkl =  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?TmVLny  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %?S[{ 4A&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v+<4?]EJ  
sdgI ,  
4"^W/Zo  
template < typename Cond, typename Actor > X@)'E9g5:  
class do_while Sj8fo^K50  
  { aan(69=jz  
Cond cd; p}X *HJq$  
Actor act; 5,Co(K  
public : *Rc?rMF!  
template < typename T > ,bB}lU)  
  struct result_1 plNw>rFa  
  { YelF)Na  
  typedef int result_type; {?3i^Q=V  
} ; l#p?lBm1  
<v\x<ul6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rQPO+  
t+0/$  
template < typename T > '68#7Hs.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;^)4u  
  { [V5,1dmkI  
  do =xb/zu(  
    { IiX2O(*ZE  
  act(t); |]Y6*uEX<  
  } @?0))@kPc3  
  while (cd(t)); RE]*fRe7#  
  return   0 ; _u~`RlA  
} scrss  
} ; izu_KBzy  
=">0\#  
0 r;tI"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2 B_+5  
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。 }me`(zp  
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。 `bd9N !K  
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。 PevT`\>  
下面就是产生这个functor的类: VZ9`Kbu  
VQ+G.  
b,(<74!#8  
template < typename Actor > 9.6ni1a'  
class do_while_actor )2:U]d%pk  
  { 6/Z_r0^O  
Actor act; Scmew  
public : /-=h|A#Kh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V.ae 5@;  
HisH\z/i5)  
template < typename Cond > UHIXy#+o5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %F:; A  
} ; g12.4+  
T[J8zL O  
"VMb1Zhf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b.)jJLWv@  
最后,是那个do_ :n?rk/F  
.j"@7#tW  
A 0;ng2&  
class do_while_invoker e_1L J  
  { w3ZO CWJS  
public : 5 <7sVd.  
template < typename Actor > @ xTVX'$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wV4MP1c$  
  { Nfmr5MU_  
  return do_while_actor < Actor > (act); TEC#owz  
} vJb/.)gh]  
} do_; j`MK\*qmz  
[Z!oVSCZD%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +9# qNkP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "`* >co6r  
最后来说说怎么处理break和continue #smfOGSd  
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。 58o&Dv6?  
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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