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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NzmVQ-4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k\T,CZ<  
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, 'sCj\N  
N`tBDl"ld  
D@V1}/$UoN  
cSYW)c|t  
  class filler | fMjg'%{}  
  { _`>F>aP  
public : &C eG4_Mi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9]AiaV9  
} ; !c`K zqP  
7Vf2Qx1_  
c?qg i"kS  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W ?;kMGW-  
lP>}9^7I!  
|kwBb>V  
6&p I{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m_Owe/BC#m  
'iM;e K  
W+[XNIg5   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O2|[g8(_F  
C WJGr:}&  
gC81ICM  
Q:I2\E  
二. 战前分析 Ys@M1o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 adG=L9 "n  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vEJ2d&  
N;cEf7+f  
MHN?ZHC)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'J R2@W`]]  
  /* --------------------------------------------- */ k}-@N;zq  
vector < int *> vp( 10 );  8+no>%L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 49%qBO$R  
/* --------------------------------------------- */ DPuz'e*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6iwIEb  
/* --------------------------------------------- */ R u^v!l`!7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =`f6@4H  
  /* --------------------------------------------- */ -!uut7Z|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k!e \O>+  
/* --------------------------------------------- */ I^iJ^Z]vx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OhmKjY/}  
"mbcZ5 _  
i>!7/o  
Z:3N*YkL  
看了之后,我们可以思考一些问题: B4^+&B#  
1._1, _2是什么? J/3qJst  
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。 2}Dd{kC-  
2._1 = 1是在做什么? #s JE{Tb  
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。 3$Ew55  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (are2!Oq  
Qq;` 9-&j  
=5NrkCk#V  
三. 动工 %c%0pGn8-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BZy&;P  
JzD Mx?  
gakmg#ki  
70,V>=aJ  
template < typename T > J+f .r|?  
class assignment tx}} Kd  
  { uP<w rlW  
T value; -<kl d+  
public : VuqN)CE^Uq  
assignment( const T & v) : value(v) {} WPVur{?<  
template < typename T2 > dR"H,$UH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 70NQ9*AAy  
} ; y+f@8]  
[Nb0&:$ay  
y6.}h9~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %2Q:+6)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ZeF5  
,bT|:T@ny  
nU]n]gd  
DDkH`R  
  class holder V4cCu~(3;~  
  { C"bG?Mb  
public : X|+o4R?  
template < typename T > ?>b>LDpx?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ySP1,xq  
  { P3|_R HIb  
  return assignment < T > (t); "]M:+mH{]  
} c$?(zt ;  
} ; yl|?+  
E$5)]<p! <  
>ZMB}pt`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2E~WcB  
~hi\*W6jg  
  static holder _1; 40TS=evG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +_Nr a  
""cnZZ5)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lej-,HX  
而不用手动写一个函数对象。 2NS(;tBB0  
9kmEg$WM  
0* Ox>O>  
*_G(*yAe(  
四. 问题分析 $OI 6^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [J0f:&7\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6&8([J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l*^J}oY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D$C>ZF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )!+M\fT  
z~[:@mGl  
五. 问题1:一致性 yV=Ku  
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?| BJGL &N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o+UCu`7e  
x*}41;j}C  
struct holder ?f@g1jJP  
  { V<X[>C'  
  // ${(v Er#}k  
  template < typename T > p;;4b@  
T &   operator ()( const T & r) const >*DR>U  
  { HgH\2QL3&  
  return (T & )r; )xJCH9h  
} ^L}ICm_#  
} ; bf1Tky=/  
_5<d'fBd  
这样的话assignment也必须相应改动: =Uy;8et  
O~3<P3W  
template < typename Left, typename Right > f3,qDbQyJ  
class assignment X`/3X}<$7  
  { ;#'YO1`gf3  
Left l; =;9 %Q{  
Right r; jA<(#lm;  
public : n7Em t$Hi>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m Acny$u  
template < typename T2 > 'gBns  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?= G+L0t  
} ; tX'`4!{@+  
Vq8G( <77  
同时,holder的operator=也需要改动: #&v86  
VO"/cG;]*  
template < typename T > ^?+qNbK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &xhwx>C`K  
  { SB1j$6]OR7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j-~x==c-;  
} G909R>  
pm2-F]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 #%Hk-a=>)#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'SW%EVB  
{oXU)9vj  
return l(rhs) = r; s<z`<^hRe  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 + 6noQYe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cs:?9G  
`!Z0; qk  
template < typename Tp > LDDg g u   
class constant_t DB~3(r?K  
  { M&QzsVH  
  const Tp t; K20,aWBq;3  
public : rCK   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <mrvuWg0  
template < typename T > kC,=E9)O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f 7R/i  
  { 5VS};&f  
  return t; 1;*4y J2  
} GyC/39<P  
} ; 1 5heLnei  
c;X%Ar  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SD/=e3  
下面就可以修改holder的operator=了 d/8p?Km  
ndmsXls  
template < typename T > C6?({ QB@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7"_m?c8  
  { ; Sd== *  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u Gmv`R_  
} 1^ijKn@6  
U#iGR5&^3  
同时也要修改assignment的operator() QO/nUl0E  
cMfJq}C<  
template < typename T2 > {e+}jZ[L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rNK<p3=7)  
现在代码看起来就很一致了。 &ggOm  
a'%eyN  
六. 问题2:链式操作 bhl9:`s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^FVmP d*1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 MJCz %zK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 uu"hu||0_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8R-;cBT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @,-D P41g  
r. (}  
template < typename T > z.?slYe[  
struct result_1 2;J\Z=7  
  { ^".6~{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `e?~c'a@  
} ; wZW\r!Us  
y$_]}<b  
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: TtKKU4yp  
5tzO=gO[  
template < typename T > 0&b;!N!vJ  
struct   ref >,I'S2_Zl  
  { ZLPj1L  
typedef T & reference; %+<1X?;,Fq  
} ; .+<Ka0  
template < typename T > 412E7   
struct   ref < T &> ]mUt[Yy:z  
  { N:S2X+}(  
typedef T & reference; gW9`k,U  
} ; t5u#[*  
VeZd\Oe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q<ia  
KaH e(  
template < typename T > 81!;Wt(?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X8?@Y@  
  { @$ lX%p>  
  return l(t) = r(t); T!HAE#xC  
} 64`l?F  
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。 i~R+ g3oi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "a33m:]J  
2tCw{Om*  
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 ]=I2:Rb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _#+l?\u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `P-d. M6Oa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d6 -q"  
最后的布局是:  >;%QW  
                Add >K1e=SY  
              /   \ e7\gd\  
            Divide   5 M"u=)CT  
            /   \ :(tKc3z  
          _1     3 8*&73cp  
似乎一切都解决了?不。 l @@pXg3  
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。 burSb:JF  
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。 R!WDQGR(2  
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: 0Js5 ' 9}H  
&jQqlQ j  
template < typename Right > QtW e,+WWV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X*d!A >s  
Right & rt) const ]n<B a7Y  
  { X%fLV(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X.,R%>O}`P  
} l[m*csDk"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O#C0~U]dDW  
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。 OT6Te&  
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。 {_$['D^az  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hb/Z{T'   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /d Ua  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -49I3&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: I3T;|;P7  
6cbV[ !BL  
template < class Action > ]gv3|W  
class picker : public Action KZ^>_K&  
  { f4NN?"W)  
public : XtBEVqrhi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yT7{,Z7t  
  // all the operator overloaded :J2^Y4l2  
} ; BC1smSlJ  
pm i[M)D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 w-v8 P`V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2\+N<-(F5  
p?P.BU\CR  
template < typename Right > UCFFF%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e},:QL0X  
  { ?>vkY^/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '%*hs8s  
} ];g ~)z  
<pS#wTsN4%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bmKvvq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r8czDc),b  
O(.eHZ=  
template < typename T >   struct picker_maker qxZf!NX5  
  { By}ZHK94I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L/vw7XNrX  
} ; ~=oCou`XF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j"zW0g!S  
  { +G7[(Wz(z  
typedef picker < T > result; ,5 3`t  
} ; ]lE5^<<  
T`<Tj?:^&  
下面总的结构就有了: UalwK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >^<;;8Xh  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~52'iI)Mw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v"Ryg]^_  
至此链式操作完美实现。 !Ow M-t  
&/otoAr(  
I_`NjJ;61  
七. 问题3 G1ruF8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :inVwc  
[?2?7>D8  
template < typename T1, typename T2 > V^}$f3\B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  5pHv5e  
  { s,Fts3+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vn@sPT  
} !)}z{,Jx  
%y)hYLOJ  
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: [w+1<ou;j  
,k9.1kjO*)  
template < typename T1, typename T2 > OsYZ a`$,  
struct result_2 0+w(cf~6  
  { }XCh>LvX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cnG>EG  
} ; {q;_Dd  
xz +;1JAL3  
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? Sj8fo^K50  
这个差事就留给了holder自己。 Dx9k%G)!  
    4 .(5m\s!  
s]D1s%Mx  
template < int Order > Ms+SJ5Lg  
class holder; 4>N ig.#   
template <> v Et+^3=  
class holder < 1 > OO,%zwgt  
  { ;L%\[H>G  
public : /7-FVqDx8  
template < typename T > |Fq\%y#  
  struct result_1 $)=`Iai  
  { r -uu`=,  
  typedef T & result; 9'ky2 ]w  
} ; !!~r1)zN  
template < typename T1, typename T2 > i+I1h=  
  struct result_2 vsYbR3O  
  { A\.{(,;kp  
  typedef T1 & result; N[yS heT  
} ; `vf]C'  
template < typename T > 8>X]wA6q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1ZvXRJ)%  
  { gf/<sH2}  
  return (T & )r; zzT4+wy`  
} 8N`Rf; BM  
template < typename T1, typename T2 > $bZ5@)E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ir5E*op7D  
  { 1XHE:0!dQ  
  return (T1 & )r1; wV4MP1c$  
} h +9~^<oFl  
} ; un)PW&~E  
#"[EVF0%1D  
template <> R~RE21kAc  
class holder < 2 > 5hDPX \  
  { ]tmMk7  
public : 7<X!Xok  
template < typename T > Yv"B-oy  
  struct result_1 ,lb}&uZo  
  { hE4qs~YB!  
  typedef T & result; 5wv7]F<  
} ; w)/~Gn676  
template < typename T1, typename T2 > i\o * =+{r  
  struct result_2 :fnK`RnaQ  
  { *mW2vJ/B  
  typedef T2 & result; Mh}vr%0;)  
} ; zbvV:9N  
template < typename T > KfQR(e9n   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]y"=/Nu-Ja  
  { ,!P}Y[|  
  return (T & )r; 9 {IDw   
} r,P`$-  
template < typename T1, typename T2 > NGW:hgf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gE8>o:6)6:  
  { 8cuI-Swz  
  return (T2 & )r2; w`gT]Rn  
} vXG?8Q  
} ; 0(o.[% Ye  
Fj"/jdM  
v'r)d-T   
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> >。 z A/Fh(uX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8U!$()^?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  #J  
|n~,{=  
return l(i, j) = r(i, j); >G As&\4hs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) al7D3J  
@\W-=YKLg  
  return ( int & )i; bc>&Qj2Z7c  
  return ( int & )j; ACpecG  
最后执行i = j; 8O[l[5u&  
可见,参数被正确的选择了。 [* @ +  
2HF`}H)H  
z|\n^ZK=  
@3bVjQ`4f  
t=fP^bJ  
八. 中期总结 @ 'U`a4  
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: '~1Zr uO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F@zTz54t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6;;2e> e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d ,.=9  
w(K|0|t  
8q; aCtei  
7U2B=]<e-  
\C4wWh-A  
<qEBF`XP=  
九. 简化 A;o({9VH`Z  
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。 ~ H/ZiBL@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G\^<MR|  
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: Bx6,U4o*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a2/Mf   
  +-*/&|^等 Z'Pe%}3  
2. 返回引用。 qVH.I6)  
  =,各种复合赋值等 J6"GHbsO  
3. 返回固定类型。 u6| IKZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,s2C)bb-  
4. 原样返回。 g yhy0  
  operator, u]i%<Yy89  
5. 返回解引用的类型。 q?@*  
  operator*(单目) 7>0u N|  
6. 返回地址。 eKZS_Qd  
  operator&(单目) |f!J-H)  
7. 下表访问返回类型。 <K,X5ctM}  
  operator[] WNKg>$M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0WYu5|  
  operator<<和operator>> ZX8@/8sv  
A}&YK,$5ED  
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。 Ih4$MG6QC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jzBW'8  
leI ]zDk=  
template < typename Left > E> $_ $'  
struct value_return He}?\C Bo  
  { e4tC[6;  
template < typename T > 'cQ,;y  
  struct result_1 5SmJ'zFO  
  { iHK.hs;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; # ,eC&X45  
} ; _VTpfeL@n  
*[*q#b$j  
template < typename T1, typename T2 > a|.IAxJ  
  struct result_2 @^  *62  
  { ^u1Nbo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c~;VvYu  
} ; I,HtW),  
} ; .kMnq8u  
O:pg+o&  
X(rXRP#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9F?-zn;2s  
,S(s  
下面我们来剥离functor中的operator() 5?? }9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :N"&o(^  
);6f8H@G  
return l(t) op r(t) "PO8Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `wU['{=  
return op l(t) _nEVmz!zg  
return op l(t1, t2) S<*IoZ?T  
return l(t) op @:#J^CsM+'  
return l(t1, t2) op D!/ 4u0m  
return l(t)[r(t)] zUZET'Bm9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &=$f\O1Ty  
KG9-ac  
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: nvXjW@)`  
单目: return f(l(t), r(t)); Dq$1 j%4Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g,M-[o=Fk  
双目: return f(l(t)); !>80p~L  
return f(l(t1, t2)); 9p3~WA/M@  
下面就是f的实现,以operator/为例 aX6}:"R2C  
>~Tn%u<  
struct meta_divide Zv=pS (9  
  { "VSx?74q  
template < typename T1, typename T2 > YM'4=BlJHv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3oH/34jj  
  { %O"Whe  
  return t1 / t2; g52)/HM  
} BG?>)]6  
} ; nGYi mRYO  
$qdynKK  
这个工作可以让宏来做: Yk|.UuXT  
hhZ%{lqL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FdzdoMY  
template < typename T1, typename T2 > \ j3/6hE>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q{f\_2[  
以后可以直接用 =#y;J(>~|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KA?%1s(kJ  
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 OW\vbWX  
(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#;xBBt8  
j=M%*`@  
7g+T  
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 ZCc23UwI  
]YFjz/f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,@?9H ~\  
class unary_op : public Rettype , h'Q  
  { e"eIQI|N  
    Left l; j<0 ;JAL  
public : ux(~+<k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z.Z;p/4F  
GU2TQx{V  
template < typename T > |/n7(!7$[v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \X %FM"r  
      { YARL/V  
      return FuncType::execute(l(t)); X5 or5v  
    } xi "3NF%=  
2672oFD  
    template < typename T1, typename T2 > 2 A!*8w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }k%6X@  
      { 5= &2=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xlwf @XW  
    } F9K0  
} ; PLs`Ci|`  
7R:Ij[dV  
Q}lCQK/g  
同样还可以申明一个binary_op >(igVaZ>  
^#Q-?O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )/)u.$pi  
class binary_op : public Rettype bRm;d_9zC  
  { ]3I a>i  
    Left l; Q`AlK"G,  
Right r; FauASu,A  
public : zM&ro,W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rY^uOrR>j*  
-`\rDPGf  
template < typename T > vMou`[\WlJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t}h(j|  
      { Evm3Sm!S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n)q8y0if  
    } Y"8@\73(R  
)Wq1 af   
    template < typename T1, typename T2 > T2w4D !  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zi6J|u  
      { n8;L_43U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "*X\'LPs=  
    } iEtR<R>=  
} ; \HzmhQb+m  
7MrHu2rZ=  
}9\6!GY0  
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 IWq\M,P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \D z? h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F6yFKNK!n  
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。 06AgY0\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vf.MSk?~ar  
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。。。 Posz|u<x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8/)\nV$0Y  
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) XTF[4#WO  
下面是修改过的unary_op W>w(|3\  
tb~E.Lm\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m\jjj^f a  
class unary_op *> nOL  
  { 5<PNl~0  
Left l; #b428-  
  xOShO"4Z   
public : }W 5ks-L6  
~3gazTe9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d]sqj\Q57  
AzJ;E tR  
template < typename T > *l =f=  
  struct result_1 (kY  0<  
  { P A ZjA0d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ip7#${f5M  
} ; m0^ "fMV  
H0"'jd  
template < typename T1, typename T2 > F%p DF\  
  struct result_2 /Q7q2Ne^*  
  { 8 f~x\.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bFN/{^SB  
} ; N5zWeFq@6  
64U|]g d$  
template < typename T1, typename T2 > FD E?O]^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G.L}VpopM  
  { /# Jvt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :t`W&z41  
} GO2q"a  
LcB+L](  
template < typename T > [ r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Xfg~ %6  
  { kR3wbA  
  return OpClass::execute(lt(t)); oUO3,2bn  
} pU'${Z~b  
/q}(KJX  
} ;  ;u [:J  
&n6L;y-  
RN|Bk  
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 mln4Vl(l2M  
好啦,现在才真正完美了。 #d*0 )w  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5D2mZ/  
DBG0)=SHy  
template < typename Right > ,]nRnI^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \F-n}Z  
  { ?@Q0;LG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *C0a,G4  
} lJN#_V0qW  
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。 rsa_)iBC  
MgJ5FRQ  
F(zCvT   
Nsq=1) <  
bq) 1'beW  
十. bind "" >Yw/'  
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。 j`q>YPp  
先来分析一下一段例子 .ahY 1CO  
QH4m7M@ni  
.P7q)lj36h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _>]/.w2=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7w" !"W#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lR7;{zlSf'  
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。 H! 5Ka#B  
我们来写个简单的。 JP0a Nu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G7|d$!%  
对于函数对象类的版本: rp dv{CUp7  
|f$ws R`&  
template < typename Func > 2;*G!rE&*`  
struct functor_trait ks("( nU  
  { =liyd74%`  
typedef typename Func::result_type result_type; +X+R8  
} ; B Tj1C  
对于无参数函数的版本: ;<[!;8  
": BZZ\!  
template < typename Ret > "PElQBLP:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3BGcDyYE  
  { ME]7e^  
typedef Ret result_type; qi7*Jjk>90  
} ; B8T5?bl  
对于单参数函数的版本: w5)KWeGa  
zVtTv-DU  
template < typename Ret, typename V1 > .pe.K3G &  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f% t N2k  
  { ZVJ6 {DS/  
typedef Ret result_type; 9}2/ko  
} ; g#l!b%$  
对于双参数函数的版本: R\n@q_!`X  
CE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :jkPV%!~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >k@{NP2b  
  { 7^Us  
typedef Ret result_type; G@~e :v)  
} ; 0QquxYYw,  
等等。。。 &WAU[{4W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \8a014  
imwn)]LR  
template < typename Func > -V@ST9`  
struct func_return 5oYeUy>N  
  { `LIlR8&@aX  
template < typename T > .3Smqwm=Y  
  struct result_1 2++$ Ql/  
  { {i3x\|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t VX|e2Y  
} ; X%iqve"{nB  
R*LPwJuv  
template < typename T1, typename T2 > {/?{UbU  
  struct result_2 HP3%CB  
  { ]>sMu]biH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y%]g,mG  
} ; e*Nm[*@UW  
} ; ^( C,LVP<  
c[OQo~m$  
hdM?Uoo(4a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pj8Vl)8~NV  
Z,XivU&  
template < typename Func, typename aPicker > #^i+'Z=L  
class binder_1 +'` ^ N  
  { b_~KtMO  
Func fn; H0.&~!,*  
aPicker pk; waV4~BdL  
public : f'S0 "  
X)9|ZF2`  
template < typename T > &.0wPyw  
  struct result_1 a5@lWpQsV  
  { !$o9:[B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AucX4J<  
} ; 1tpt433  
zq#gf  
template < typename T1, typename T2 > O,I7M?dRf  
  struct result_2  _8z  
  { #M[Cq= 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KiNluGNt  
} ; :Sk<0VVd7  
UZc{ Av  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C9T- 4o1  
G{|F V m  
template < typename T > 8ax3"G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nZS*"O#L  
  { K9'AYFse  
  return fn(pk(t)); KH1/B_.\V  
} f^XfIH_#  
template < typename T1, typename T2 > F8Z6Ss|v3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S#7.y~e\  
  { aw0xi,Jz  
  return fn(pk(t1, t2)); |<7nf75c}  
} 4\8k~ #  
} ; nHL(v  
* @j#13.  
KfNR)  
一目了然不是么? ?Wp{tB9N0  
最后实现bind o"A%dC_  
P}Ule|&LK  
!Lj+&D|z  
template < typename Func, typename aPicker > 8DNGqaH;dt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~ +z'pK~c  
  { [5kaF"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L~(`zO3f  
} &+t,fwlM  
=u`^QE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Nb;Yti@Y.  
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。 o%A@ OY  
J;BG/VI1  
十一. phoenix TXQ Y&7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 47XQZ-}4  
ojd/%@+u+Y  
for_each(v.begin(), v.end(), O ijG@bI8  
( s?*MZC  
do_ N5[fw z w  
[ `ja**re  
  cout << _1 <<   " , " l2!4}zI2  
] Hv1d4U"qM  
.while_( -- _1), qN_jsJ  
cout << var( " \n " ) 4o2 C=?@(  
) ghiFI<)VY  
); rT ~qoA\  
@cF aYI  
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:  B9^@]  
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 *(x`cf;k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^@`dsll  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "ND 7,rQ  
8<uKzb(O:  
-U=bC   
template < typename Cond, typename Actor > 4jrY3gyBX  
class do_while ]ba O{pJi  
  { sEL[d2oO  
Cond cd; @&d/}Mx"t  
Actor act; d7tH~9GX8  
public : C sn"sf  
template < typename T > K$\]\qG6  
  struct result_1 *B`wQhB%  
  { 8fJ- XFK$:  
  typedef int result_type; :\48=>  
} ; jO$3>q  
Pd\S{ Y~wk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &}%3yrU  
dH zo_VV  
template < typename T > X'WbS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m4|9p{E  
  { uQ{ &x6.1  
  do Je+z\eT!5<  
    { c ++tk4  
  act(t); 2|Hq[c=~  
  } a%sr*`  
  while (cd(t)); ^6|Q$]}Ok  
  return   0 ; e&E""ye  
} &aaXw?/zr  
} ; -D0kp~AO4N  
x(&o=Pu  
Q'&oSPXSDd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y: oL  
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。 tD.md _E  
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。 ^c!"*L0E  
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。 pog*}@ OS  
下面就是产生这个functor的类: 1pVagLlb:7  
a8FC#kfq  
dmW0SK   
template < typename Actor > ne4hR]:  
class do_while_actor ]i)m   
  { b'4{l[3~nl  
Actor act; ?k]^?7GN  
public : <V#9a83JP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _<|NVweFS  
u1xCn\  
template < typename Cond > Ro`9Ibqr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; De@GNN"-  
} ; ] hGU.C"(  
Fx*iAH\e  
x}$SB%9/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W~z 2Q so  
最后,是那个do_ @r^a/]5D  
~tWIVj{  
4!64S5(7t  
class do_while_invoker (B{`In8G>y  
  { A}v! vVg  
public : )-%3;e<w  
template < typename Actor > _o/LFLq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?zGx]?1P1<  
  { VPoA,;Y"-  
  return do_while_actor < Actor > (act); uT:'Kkb!  
} ,$s NfW  
} do_; z{Z4{&M  
jR[VPm=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mQdF+b1o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IcRA[ g  
最后来说说怎么处理break和continue Vea2 oQq  
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。 #@FMH*?xX6  
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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