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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h42dk(B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `L7Cf&W\l8  
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, <RJ+f-  
l dw!G/  
sM6o(=>  
6L,"gF<n  
  class filler .kp3<.  
  { <m0m8p"G  
public : O~4Q:#^c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a,eJO??  
} ; \W+Hzf] W#  
3_N1y  
DyM<aT  
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: eZMfn$McJv  
EFz Pt?l  
]6@6g>f?  
a Juv{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @j'GcN vs  
~*hCTqH vN  
N4$ K {  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9T%b#~?3P  
EnP>  
YYF.0G}  
EpB3s{B"  
二. 战前分析 *QA{xvT  
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。 9\!=i  
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 #Q$e%VJ(c1  
j026CVL  
&EJ/Rl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +c' n,O~3  
  /* --------------------------------------------- */ tu6<>  
vector < int *> vp( 10 ); IubzHf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  V0!kvIv  
/* --------------------------------------------- */ hp$1c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8u7QF4 Id  
/* --------------------------------------------- */ kJpr:4;@_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F0ylJ /E  
  /* --------------------------------------------- */ Xa_:B\ic  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); : $N43_Wb  
/* --------------------------------------------- */ L b-xc]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6f)7*j~  
OlX#1W]  
2Ws'3Jz  
d#|%h] 6  
看了之后,我们可以思考一些问题:  Y}e3:\  
1._1, _2是什么? z?WkHQ9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *Rgl(Ba  
2._1 = 1是在做什么? h>ZU67-   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E&>;a!0b]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &"DD&87N%  
<jqL4!<  
9qm'qx  
三. 动工 eN0lJ~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: th}&|Y)T2  
;i!$rL  
5MK.>3fE  
F`CDv5  
template < typename T > ='6@^6y  
class assignment Kl]l[!c7$  
  { n^` `)"  
T value; `$ pJ2S  
public : T;v^BVn  
assignment( const T & v) : value(v) {} r{wf;5d(  
template < typename T2 > g ,yB^^%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0s6eF+bs  
} ; 7pM&))R  
zC`ediyu  
d?><+!a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j-v/;7s/B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $]MOAj"LH  
|WSm puf  
Up*6K=Tny  
6C!TXV'  
  class holder c3*9{Il^  
  { 40$9./fe)  
public : o<rbC < U  
template < typename T > *_"lXcG.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const caZEZk#r;  
  { FYH^axpp  
  return assignment < T > (t); [Vj|fy4  
} OT#foP   
} ; t![972.&  
=cxG4R1x  
n"<'F4r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Tvw(S q};  
yppXecFJ  
  static holder _1; S9 @*g3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RY*yj&?w [  
`3.bux~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fa,;Sw  
而不用手动写一个函数对象。 2>im'x 5  
x)T07,3:  
4}Hf"L[ l  
I bE Nq  
四. 问题分析 aq8mD^j-&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +Q!Kj7EU/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aW b5w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h|ja67VG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EiWd =jDm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =%wBC;  
,J'@e+jV  
五. 问题1:一致性 XNkQ0o0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }:+P{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Xa[lX8$zL  
/(bn+l}W  
struct holder y |Tv;v1L  
  { Zh_ P  
  // 62#8c~ dL  
  template < typename T > #K/#-S  
T &   operator ()( const T & r) const zxvowM  
  { .T}S[`Yx5  
  return (T & )r; |R(rb-v  
} [Kd"M[1[ <  
} ; dH0wVI<z  
I^S{V^Ty  
这样的话assignment也必须相应改动: !_h<w?)  
HO;,Ya^l  
template < typename Left, typename Right > 2graLJ?9Z  
class assignment ~ph>?xuw  
  { If(IG]>`D  
Left l; i- r y5x  
Right r; U+g<lgH1J  
public : !,PoH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {NV=k%MTmi  
template < typename T2 > xr-v"-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GZ/vUe  
} ; ^ZO3:"t!w  
%R1$M318  
同时,holder的operator=也需要改动: Q GDfX_  
3UQ~U 8  
template < typename T > PQ[x A*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KR/SMwy  
  { 8Wyv!tL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \}mn"y  
} W=T,hOyh<W  
8&9'1X5)8_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *1 l"|=_&s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J2~oIe2!+  
!RwOU Ck  
return l(rhs) = r; C\p _  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n:[GK_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zAdZXa[MRY  
.[4Dv t|>6  
template < typename Tp > tXnD>H YV  
class constant_t t@\op}Z-M  
  { _m|Tr*i8  
  const Tp t; SV96eYT<  
public : -|~tZuf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C| Vz `FY  
template < typename T > p8Wik<'^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o>Jr6: D(  
  { IQ"9#{o  
  return t; -Lbi eS%  
} JgY#W1>  
} ; <rpXhcR  
)~l`%+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3A.T_mGCs  
下面就可以修改holder的operator=了 oaJnLd90W  
ESAFsJ$r;  
template < typename T > e[a?5,s2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Iib39?D W  
  {  rVo?I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IDpW5Dc  
} E|fQbkfw  
J< U,~ra\  
同时也要修改assignment的operator() hO@VYO   
a yQB@2%  
template < typename T2 > !DUC#)F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5E!G  
现在代码看起来就很一致了。 APA:K9jD  
u:0M,Ye  
六. 问题2:链式操作 zU)Ib<$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +Ks! 9d*k<  
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。 ()>,L? y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9cm9;  
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 g$2)z1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?A4t &4  
a5AD$bP  
template < typename T > N=oWIK<;-  
struct result_1 M[@=m[#a  
  { Y@Zv52,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8T#tB,<fFW  
} ; ,{br6*E  
ny]R,D0  
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: g}B|ZRz+{  
?Gq|OT 8  
template < typename T > v iJK%^U=-  
struct   ref RN%*3{-  
  { R}-<ZJe  
typedef T & reference; ]E hW  
} ; rI E m  
template < typename T > 9"H]zfW  
struct   ref < T &> /b)V=mcR  
  { `;9Z?]}`  
typedef T & reference; i.e1?Zk1  
} ; !Deg!f\g  
wewYlm5@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5Cp6$V|/kv  
vThK@P!s  
template < typename T > R4V~+tnbG&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xSQ:#o=8G  
  { ]R$ u3F  
  return l(t) = r(t); &C.{7ZNt  
} H 40~i=.  
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。 Vk/!_)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'V=i;2mB*  
tR,&|?0  
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 7$l!f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oM&}akPE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '9+JaB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 INd:_cT4l  
最后的布局是: }W:Rg}v  
                Add SpM|b5c5  
              /   \ UkE  fuH  
            Divide   5 _NfdJ=[Xh  
            /   \ {W[OjPC~F  
          _1     3 f(^? PGO  
似乎一切都解决了?不。 `Dck$  
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。 |# _F  
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。 U.fL uKt  
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: HinPO  
Z#O )0ou  
template < typename Right > 1%v!8$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jf`QoK  
Right & rt) const 59Lv/Mfy  
  { Y ,Iv<Hg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xnuu#@f  
} " vW4"R6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S2TyNZbQ  
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。 %j.B/U$  
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。 7Rba@ cs9  
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。 I`$"6 Xy  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~HFqAOr  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <|!?V"`3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =bx;TV  
3 #8bG(  
template < class Action > d@$]/=%  
class picker : public Action -`I&hzl6E  
  { :i?7RouO  
public : 6T?$m7c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $s2Y,0>I6  
  // all the operator overloaded mMNT.a  
} ; \aEarIX#*  
*%3%Zj,{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c'wxCqnE   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: agbG)t0  
8h.Dc&V  
template < typename Right > jc$gy`,F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W Ai91K@  
  { ?tA<:.<vtY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e5}KzFZmZ  
} KW&vX%i(.  
)K.'sX{B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JO3x#1~;_  
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。 + a,x  
Rk8oshS+2  
template < typename T >   struct picker_maker xJ);P.  
  { `y^tCJ2u*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]8m_+:`=  
} ; i$z).S?1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x%Fy1.  
  { +o4W8f=Ga  
typedef picker < T > result; l0v]+>1i:  
} ; ?V{AP&#M$x  
1MPn{#Ff  
下面总的结构就有了: dsUt[z1w5  
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。 Zv"qA  
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。 O>M4%p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ec/-f `8  
至此链式操作完美实现。 smJ#.I6/L  
(2l?~CaK  
wn&5Ul9Elb  
七. 问题3 A7hWAq  
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。 >T)#KQ1t  
(QFu``ae+  
template < typename T1, typename T2 > ar%!h~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /7o{%~O  
  { k ^:+Pp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u&Lp  
} S_|VlI  
yQ/E0>Uj!  
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: Z{ AF8r  
'ZXd |WI  
template < typename T1, typename T2 > ]iHSUP  
struct result_2 AB0>|.  
  { jg3 X6/'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]tnf< 5x  
} ; sq;nUA=  
i\yp(tE%^  
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? 7A6:*  
这个差事就留给了holder自己。 Z< 4Du  
    gc"A Tc  
j +u3VP  
template < int Order > +)06*"I  
class holder; F=9-po  
template <> }^"#&w3<  
class holder < 1 > P6 ~& ,a  
  { hVLV Mqd  
public : Y2&hf6BE  
template < typename T > +j!$88%Z{  
  struct result_1 y=k!>Y|E  
  { ])vWvNx  
  typedef T & result; tg#d.(  
} ; RGC DC*\  
template < typename T1, typename T2 > C%T$l8$  
  struct result_2 C?-_8OA  
  { C<"b99\2`  
  typedef T1 & result; SYaL@54  
} ; )>+J`NFa  
template < typename T > NB)$l2<d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zf *DC~E_  
  { r(i!".Z  
  return (T & )r; kgGMA 7Jy  
} >DkRl  
template < typename T1, typename T2 > K=Y{iHn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K!A;C#b!  
  { I5H#]U  
  return (T1 & )r1; G W~ZmK  
} } :9UI  
} ; 3+tr_psH  
LPK[^  
template <> E As1 =  
class holder < 2 > c3X8Wi7m  
  { F2WMts  
public : S<=|i  
template < typename T > { cMf_qQ  
  struct result_1 aX,ux9#  
  { kXY p.IVA  
  typedef T & result; LAcK%  
} ; qytH<UB  
template < typename T1, typename T2 > t#sw{RO  
  struct result_2 b _%W*Q  
  { !dZpV~g0  
  typedef T2 & result; |\] _u 3  
} ; O$$$1VHYo  
template < typename T > ; w+<yW}EL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6,:`esl  
  {  OYwH$5  
  return (T & )r; "u.4@^+i  
} QCVwslj,K  
template < typename T1, typename T2 > ]YqeI*BX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BzyzOtBp3L  
  { 81&5g'  
  return (T2 & )r2; QJKVNOo  
} xGVL|/?8  
} ; D`fi\A  
_?J:Z*z?  
?~fuMy B  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Tt*n.HA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s\#eD0|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WTZr{)e  
\5=fC9*G  
return l(i, j) = r(i, j); +pMjm&CF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Bp:i[9w  
j_Z"=  
  return ( int & )i; c N^,-~U  
  return ( int & )j; A"` (^#a  
最后执行i = j; (y;8izp9!  
可见,参数被正确的选择了。 H;nq4;^yK  
+w'{I`QIL0  
Gkq<?q({t  
n gC|BLT%h  
is,r:  
八. 中期总结 I_/kJ#7vj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2~BId&]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;q6FdS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #7~i.8L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r\sQ8/  
5 LZ+~!2+  
hc4W|Ofj  
B U^3Ux$  
Z*Qra4GBl]  
L8zY?v(bG  
九. 简化 _a3,Zuv  
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。 5I(gP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9G'Q3? z  
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: Im\{b=vT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G()- NJ{  
  +-*/&|^等 Zg@NMT  
2. 返回引用。 2Hp#~cE+.  
  =,各种复合赋值等 oU.LYz_  
3. 返回固定类型。 ,.ln  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e2v[ma-  
4. 原样返回。 XNU[\I  
  operator, *CH lg1  
5. 返回解引用的类型。 nD$CY K  
  operator*(单目) z$d/Vz,a  
6. 返回地址。 W&U Nk,  
  operator&(单目) i-b++R/WN  
7. 下表访问返回类型。 M)U 32gI:  
  operator[] 4ZK8Y[]Lv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v_gQCS  
  operator<<和operator>> 45hjN6   
s C9j73 vf  
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。 JRm:hf'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [kyF|3k~  
/Wh} ;YTv^  
template < typename Left > ,4-)  e  
struct value_return !6pOY*> j  
  { ~7W?W<  
template < typename T > 62&(+'$n  
  struct result_1 wnL\.%Y^  
  { L//Z\xr|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NY'sZTM&  
} ; _M/ckv1q@  
K.Tfu"6  
template < typename T1, typename T2 > &cSTem 0  
  struct result_2 HXTBxh  
  { cp0@wC#d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1@ )8E`u  
} ; ;~$_A4;  
} ; ?*~W  
BpL,<r,  
iw\RQ 0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *7C t#GC  
8I)66  
下面我们来剥离functor中的operator() !e?GS"L~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G}d-L!YbE'  
] ZGP  
return l(t) op r(t) Vf#X[$pc/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CBA MAr  
return op l(t) ~a:0Q{>a  
return op l(t1, t2) y#5xS  
return l(t) op J#7\R':}zl  
return l(t1, t2) op $9DV }  
return l(t)[r(t)] 84UH& b'n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |*W`}i  
"P<IQx  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: IWvLt  
单目: return f(l(t), r(t)); _ji"##K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y '&&1 R  
双目: return f(l(t)); cF9bSY_Eh  
return f(l(t1, t2)); 5w)tsGX\  
下面就是f的实现,以operator/为例 =B g  
<(dHh9$~  
struct meta_divide TT3GFP  
  { )-q#hY  
template < typename T1, typename T2 > n=#AH;42  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I@a y&NNh  
  { A*jU&3#  
  return t1 / t2; q~68)D(  
} ct+ ;W  
} ; ?IR]y-r  
f 4CS  
这个工作可以让宏来做: >58N P1[k  
a>x3UVf_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?.d6!vA  
template < typename T1, typename T2 > \ +;uP) "Q/L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {  O+d7,C  
以后可以直接用 ?AC flU_k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m~c z  
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 ~u-DuOZ8  
(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。。。) H`#{zt);  
b^[Ab:`}[V  
0Q? XU.v  
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 u;f${Wn'3  
?.t naE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6)i4&  
class unary_op : public Rettype 0$)uOUVJ  
  { ~NT2QY5!K  
    Left l; $+CKy>  
public : f]Jn\7j4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S B2R  
_m.u@+g  
template < typename T > q<.m@q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hKVj\88  
      { a6\0XVU  
      return FuncType::execute(l(t)); 1vKAJ<4W  
    } rCt8Q&mzf  
]-ad\PI$  
    template < typename T1, typename T2 > }8 V/Cd9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D d['e  
      { HK_Vk\e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .nDB{@#  
    } v@m2c_,  
} ; HRQ3v`P.  
u!4i+7}  
BwpEIV@b]  
同样还可以申明一个binary_op 2F5*C  
dsJMhB_41U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @8\7H'K"\  
class binary_op : public Rettype *CtWDUxSdW  
  { {`RCh]W  
    Left l; ckDWY<@v  
Right r; fkKk/M> 1  
public : % YgGw:wZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ 9Xs=S!  
M3m)uiz  
template < typename T > Z+p'3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .VD:FFkW  
      { 'xK ,|U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b*5Yy/U  
    } 0c{-$K}  
LIah'6qR  
    template < typename T1, typename T2 > z5njblUz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oGIh:n7 q+  
      { vZ6_/ew8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M\m6|P  
    } ?aMd#.&  
} ; ve3-GWT{C  
i!yu%>:M  
D MzDV_  
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 $M:Ru@Du2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N6R0$Br  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zqi;by%  
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。 7Be\^%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xZE%Gf_U  
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。。。 (Ts#^qC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F/ si =%  
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) ;o#wK>pk%M  
下面是修改过的unary_op A?zxF5rfp  
]y kMh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >Hd Pcsl L  
class unary_op V#Pz `D  
  { ]r&dWF  
Left l; zZE@:P&lf  
  9JtPP  
public : n/ m7+=]v  
TGuvyY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x2M{=MExE.  
Y I?4e7Z+  
template < typename T > E|9'{3$  
  struct result_1 p E56CM  
  { BpR#3CfW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w~|z0;hC  
} ; $ T2 n^yz  
|M$ESj4@  
template < typename T1, typename T2 > b&g`AnYT  
  struct result_2 Gi S{=+=5  
  { Y'9<fSn5&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0(h'ZV  
} ; L9bIdiB7  
{0J (=\u  
template < typename T1, typename T2 >  ~=Q|EhF5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LVAnZ'h/|  
  { 7a#zr_r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :/6gGU>pu  
} -guVl 4 V  
j"J[dlm2M  
template < typename T > "v[?`<53^l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jHx)q|2\  
  { wPRs.(]_  
  return OpClass::execute(lt(t)); (cpaMn@)g  
} A6AIkKjzq  
^hIKDc!.m  
} ; PTf.(B"z  
;Y"*Z2U  
MoP,a9p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *p>1s!i  
好啦,现在才真正完美了。 38HnW  
现在在picker里面就可以这么添加了: P%^\<#Ya7  
P;~P:qKd  
template < typename Right > KGq4tlM6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 99mo]1_  
  { lV )SOs$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A_}%YHb  
} h 1 `yW#%  
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。 EC0M0qQ  
x}*Y =Xh  
r\f|r$i  
m<wEw-1.  
a8[Q1Fa4|  
十. bind 8C4 =f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C~([aH@-I  
先来分析一下一段例子 mzoNXf:x  
{I~[a#^  
K-f\nr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R$xkcg2(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9CW8l0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eH y.<VX  
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。 D|BP]j}6  
我们来写个简单的。 M_monj}Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %G>|u/:U  
对于函数对象类的版本: !YJ^BI    
ko<iG]Dv'  
template < typename Func > va_TC!{;  
struct functor_trait {cF >, T  
  { . 7EZB  
typedef typename Func::result_type result_type; dS[="Set  
} ; $}/Q%r  
对于无参数函数的版本: +iL,8eW  
68v59)0U  
template < typename Ret > /|. |y S9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iTq~ ^9G  
  { H%\\-Z$#  
typedef Ret result_type; ~jqh&u$(  
} ; >X(,(mKi  
对于单参数函数的版本: EjYCOb-  
<(%cb.^c=N  
template < typename Ret, typename V1 > .$,.w__m ~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U2(|/M+  
  { P!JRIw  
typedef Ret result_type; 9u\&kQxqD  
} ; +J~q:b.  
对于双参数函数的版本: VC6S4FU4K  
g}hR q%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h""a#n)q}`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZoiCdXvTN  
  { G*f5B  
typedef Ret result_type; {=NHidi~  
} ; |5}~n"R5  
等等。。。 Kb#}f/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v$`AN4)}  
*<**rY*  
template < typename Func > L/.$0@$bv  
struct func_return Czs4jHTa`  
  { ?q%)8 E  
template < typename T > n+EK}= DK  
  struct result_1 wghz[qe  
  { ?6bk&"T?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,cvLvN8  
} ; jnK8 [och  
tzxp0&:Z].  
template < typename T1, typename T2 > hr<E%J1k%  
  struct result_2 J]f\=;z;<a  
  { ~[i,f0O,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {9<2{$Og  
} ; ;n*N9-|.  
} ; 'U)|m  
|f^/((:D  
!P, 9Sg&5)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6t5)rlT  
1GY[1M1^  
template < typename Func, typename aPicker > <[^nD>t_  
class binder_1 yT42u|xZA  
  { #4{f2s[j6  
Func fn; Dk|<&uVV  
aPicker pk; |n;gGR\  
public : BEM+FG  
NA`3   
template < typename T > 7cn"@h rJ  
  struct result_1 J ,fXXi)J  
  { s &v<5W2P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zjh&?G]:G  
} ; i4.s_@2Y  
P,!k^J3:l  
template < typename T1, typename T2 > nm*!#hx  
  struct result_2 Y9m'RFZr  
  { VG'oy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sHe:h XG'  
} ; @ -JD`2z  
`^s(r>2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gv; =Yhw.c  
cW),Y|8  
template < typename T > IgC)YIhd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d {moU\W  
  { /'G'GQrr  
  return fn(pk(t)); 3l>P>[<o  
} @l&5 |Cia  
template < typename T1, typename T2 > Ydmz!CEu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b0E(tPw5c  
  { &P!^k0NJR  
  return fn(pk(t1, t2)); E[LXZh  
} Bw"L!sZ  
} ; < V"'j  
sb(,w  
m |,ocz  
一目了然不是么? RgQ\Cs24Q  
最后实现bind 8&ZUkDGkJ  
622mNY  
b_Ba0h=  
template < typename Func, typename aPicker > nAd 4g|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r7*[k[^[^  
  { guSgTUJ}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WLNkO^zb  
} c.&vWmLSGE  
O(/K@e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~AK!_EOs`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 X~G"TT$)  
fXIeCn  
十一. phoenix Li Qs;$V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &.<{c `-  
J;"XRE[%5  
for_each(v.begin(), v.end(), EE&~D~yHUL  
( v_5DeaMF'  
do_ jK I+-s  
[ =q5A@!D  
  cout << _1 <<   " , " ?e]4HHgU]  
] FNmIXpAn*@  
.while_( -- _1), Os@ofnC  
cout << var( " \n " ) |EU}&k2  
) gMI%z2]'-  
); ,{8~TVO  
+-ieaF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uaJ5'*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &R*d/~SU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "-<u.$fE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'Q(A5zfN]Y  
2U|Nkm  
X dB#+"[  
template < typename Cond, typename Actor > yg\A&0I  
class do_while s|,gn5  
  { =/dW5qy;*+  
Cond cd; \=yg@K?"AJ  
Actor act; ItOVx!"@9  
public : >%[(C*Cks  
template < typename T > rKJ%/7m  
  struct result_1 -Qn:6M>w^  
  { $AsM 9D<BE  
  typedef int result_type; Tm3$|+}$f  
} ; _|tg#i|Om  
z9dVT'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j*xens$)  
]E=JUYf0  
template < typename T > *ZaK+ B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @KS:d\l}U  
  { C|!E' 8Rw  
  do 9wWjl}%  
    { MQG$J!N  
  act(t); dr/!wr'&hS  
  } 9m6w.:S  
  while (cd(t)); OH)SdSBz  
  return   0 ; b<5:7C9z  
} ut\9@>*J=Q  
} ; 8u+ (+25  
&F.lo9JJ  
~Kb(`Px@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mZM5aTQ3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W%h<@@c4,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ORHC bw9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M6X f}>  
下面就是产生这个functor的类: 1m ![;Pg3  
{H>iL  
;TW@{re  
template < typename Actor > ^NnZYr.  
class do_while_actor ^OQ_iPPI  
  { nK96A.B%p  
Actor act; VUt 6[~?  
public : Y0eu^p)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  UNhD  
1MV^~I8Dd  
template < typename Cond > ~;`i&s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; km|~DkJ\a`  
} ; D l"y|  
L$ ON=$q5  
{ aB_t%`w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c dGl[dQ/  
最后,是那个do_ 4l3N#U0Q  
68_UQ.  
};KmMpBn  
class do_while_invoker (PB|.`_<H  
  { f'.yM*  
public : jgO{DNe(=  
template < typename Actor > |6;.C1\,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?=T&|pp  
  { sP&E{{<QTF  
  return do_while_actor < Actor > (act); %%3ugD5i!  
} BF@VgozW  
} do_; 'x18F#g  
gM= ~dBz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kO9yei  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SB F3\  
最后来说说怎么处理break和continue c,-< 4e  
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。 lW2qVR  
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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