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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I%919  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \STvBI?  
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, H$amt^|zQ4  
X&.$/xaT  
[!? ,TGM}^  
xm5FQ) T  
  class filler 0t?<6-3`/  
  { K=TW}ZO  
public : i%PHYSJ.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YBIe'(p  
} ; YO$b#  
@^cgq3H'  
[; ?{BB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0DIM]PS  
kZ-~ ;fBe  
ws>Iyw.u  
Y0O<]2yVx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y~c[sW   
ptyDv  
H)T# R?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S\g7wXH  
*/dh_P<Yj  
"Vp: z V<S  
-!G#")<  
二. 战前分析 9c}]:3#XO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?>jArzI  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G>S1Ld'MV  
_8pkejg  
s*/ G- lY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Mn{bd  
  /* --------------------------------------------- */ vKf;&`^qE  
vector < int *> vp( 10 ); ^%$W S,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); soQzIx  
/* --------------------------------------------- */ n;^k   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7WfirRM  
/* --------------------------------------------- */ 9Q7cUoxY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `[` *@O(y  
  /* --------------------------------------------- */ A;j$rGx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FJ,\?ooGf  
/* --------------------------------------------- */ *5'6 E'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >\x_"oR  
pD_eo6xX  
|DPpp/  
_& Uo|T  
看了之后,我们可以思考一些问题: M(WOxZ8  
1._1, _2是什么? `(Q_ 65y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bc=u1=~w  
2._1 = 1是在做什么? ~K#_'Ldrd  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4f[M$xU&h  
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。 %3#I:>si  
LOUKUReE  
$17 v,  
三. 动工 -5,y 1_M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ="w8U'  
(VI* c!N  
}%ZG> LG5J  
0/00 W6r0  
template < typename T > (9 z.IH7}k  
class assignment UNcJ=   
  { ,iv%^C",)  
T value; {S"  
public : 2\CkX  
assignment( const T & v) : value(v) {} q'AnI$!  
template < typename T2 > M= q~EMH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2:HP5   
} ; {9|$%4kRl  
3G/ mB  
^%8Hvy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iMeRQYW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9s6>9hMb)  
a2=uM}Hsp  
K-Dk2(x  
sa gBmA~  
  class holder s?;<F  
  { {{[jC"4AY  
public : ic{.#R.BY  
template < typename T > &0 )xvZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZJI1NCBZ  
  { Up/u|A$0V  
  return assignment < T > (t); 07LL)v~  
} W/ZahPPq  
} ; > ?{iv1  
N7HbOLpM  
6[3Ioh  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OxHw1k  
6=g]Y!o$  
  static holder _1; {cyo0-9nv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d,J<SG&L&  
kq}eUY]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fF9oYOh|  
而不用手动写一个函数对象。 ^I0GZG  
>]XaUQ-  
71<PEawL  
cH*/zNp  
四. 问题分析 N4` 9TN7  
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。 &(uF&-PwO4  
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。 o )nT   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wp]7Lx?F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D_19sN@0m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =y-!k)t  
9>[.=  
五. 问题1:一致性 j#nO6\&o  
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?| 8T.5Mhx0jS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #SihedWi  
R!V5-0%  
struct holder Uygw*+  
  { w(e+o.:  
  // 2 ) /k`Na  
  template < typename T > .iP G/e  
T &   operator ()( const T & r) const %X9:R'~sP  
  { ox\B3U%`p}  
  return (T & )r; &W)+8N,L  
} [;IDTo!<>  
} ; hDD~,/yVxs  
y5AXL5  
这样的话assignment也必须相应改动: c2\rjK   
&t*8oNwSs  
template < typename Left, typename Right > TH(Lzrbg  
class assignment Ky '3z"  
  { THbtu*El  
Left l; #EQx  
Right r; VNxpOoV=S  
public : A"bSNHCKF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B=Zukg1G  
template < typename T2 > hV>4D&<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @cS1w'=  
} ; sx-Hw4.a"  
XEUa  
同时,holder的operator=也需要改动: z"s%#/#  
7S dV%"  
template < typename T > SP D207  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9HJ'p:{)  
  { .cH{WZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kuTq8p2E  
} Oj4u!SY\j  
m_E[bDON  
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。 ,3J`ftCV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R!_8jD:$  
0x>/6 <<  
return l(rhs) = r; L&DF,fWsF&  
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。 G1?0Q_RN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I4o =6ts  
35%[D Ukb  
template < typename Tp > N)vk0IM!  
class constant_t [ n0##/  
  { _@BRpLs:4  
  const Tp t; {#w A !>.  
public : 6m-:F.k1(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q2S!m6!  
template < typename T > kY'<u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |Uy e>%*}4  
  { :Er^"9'A2  
  return t; :!+}XT7)/  
} u^aFj%}]L  
} ; >2|[EZ  
]e@0T{!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XoKO2<3  
下面就可以修改holder的operator=了 )D Gz`->  
k"q!|+&Fs  
template < typename T > x!"SD3r=4>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Bg 7j5  
  { L= :d!UF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j]!7BHC  
} +&7[lsD*  
'#,e @v  
同时也要修改assignment的operator() B0b[p*g Il  
_4.]A 3;}  
template < typename T2 > >op:0on]}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c|\ZRBdI  
现在代码看起来就很一致了。 WNn[L=f  
#hD}S~  
六. 问题2:链式操作 96"yNqBf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V9fGVDl;  
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。 +{")E)  
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。 <fC@KY>#  
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。 S' (cqO}=F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @)W(q5)}9"  
FG DGWcRw~  
template < typename T > (B _7\}v|_  
struct result_1 "EcX_>  
  { |+Hp+9J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &dhcKO<4  
} ; %Y cxC0S[  
Snc; p  
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: 9 3W  
.N~PHyXZR  
template < typename T > y*VQ]aJ  
struct   ref KA5~">l  
  { JmU<y  
typedef T & reference; g.B%#bfg  
} ; j4~7akG  
template < typename T > X q}Ucpj  
struct   ref < T &> HE#,(;1i  
  { lZ|L2Yg3uB  
typedef T & reference; ||-nmOy  
} ; Vs#"SpH{'  
8 uDerJ!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jd%Len&p  
@4IW=V  
template < typename T > up\oWR:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  0dgP  
  { b]!9eV$  
  return l(t) = r(t); (C8 U   
} doP$N3Zm  
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。 v! 7s M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  \#4m@  
?M*7@t@  
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 g M4Pj[W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r4O|()  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IDy_L;'`*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  9R9__w;  
最后的布局是: v,/[&ASz  
                Add 3lo;^KX !  
              /   \ J|V K P7  
            Divide   5 X}ZlWJ  
            /   \ XD PL;(?  
          _1     3 BjJ,"sT  
似乎一切都解决了?不。 K)\(wxv  
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。 4p.^'2m  
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。 PG{i,xq_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: ?b||Cr  
>Bc> IO  
template < typename Right > D`6iDi t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ldA!ou7  
Right & rt) const QX[Djz0H8  
  { n[!;yO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WfTD7?\dw  
} 6cM<>&e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y n SBVb!)  
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。 )uZoH 8?  
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。 # ;K,,ku x  
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。 `E@kFJ(<On  
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。 =M7TCE  
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? EXuLSzQwv  
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: MkwU<ae AB  
aF!Ex  
template < class Action > b"I~_CL|  
class picker : public Action LO)GTyzvJ  
  { >lrhHU  
public : v=!YfAn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 93j{.0]X  
  // all the operator overloaded ?w-1:NW jt  
} ; I%oRvg|q  
|,b2b2v ?  
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。 O|QUNr9  
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: >R!"P[*  
m6^ 5S  
template < typename Right > j&5G\6:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >c<pDNt?  
  { ]*qU+&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8".2)W4*  
} LheFQ A  
C,/O   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H@GE)I>^@  
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。 o\Uu?.-<  
)l&D]3$6K  
template < typename T >   struct picker_maker Hou*lCA  
  { YutQ]zYA.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @5xu>gKn  
} ; l3.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]4`t\YaT  
  { ;B~P>n}}_]  
typedef picker < T > result; mzX;s&N#  
} ; F@Q^?WV  
7h%4]  
下面总的结构就有了: *m9{V8Yi2  
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。 gV8"V Zg2  
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 sQkA2=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z|G/^DK!  
至此链式操作完美实现。 Us,)]W.S  
t2- ^-g6  
,MQVE  
七. 问题3 q/NY72tj0  
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。 j(iuz^I  
~:4~2d|  
template < typename T1, typename T2 > >{C\H.N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gY(1,+0-  
  { fiVHRSX60  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jfD1  
} .h4\{|  
3GF2eS$$P  
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: &SH1q_&BQ  
b O=yi)  
template < typename T1, typename T2 > v!9i"@<!  
struct result_2 !nd*W"_gQ/  
  { @Y}uZ'jt'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E V2  )  
} ; w7FoL  
8Hi!kc;f6>  
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? * RWm47  
这个差事就留给了holder自己。 /)EY2Y'  
    KB!5u9  
i0:>Nk  
template < int Order > j(eFoZz,  
class holder; DVlJ*A  
template <> &fwS{n;U  
class holder < 1 > g JjN<&,  
  { }XR : 2  
public : +H_MV=A^  
template < typename T > "7,FXTaer  
  struct result_1 d--'Rn5  
  { nPN?kO=]  
  typedef T & result; c0_E_~  
} ; vi!YN|}\  
template < typename T1, typename T2 > C$d>_ r  
  struct result_2 t{dSX?<nt  
  { S QY"OBo<e  
  typedef T1 & result; t P"\J(x  
} ; EHn"n"Y  
template < typename T > /6K Il  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const krB'9r<wa`  
  { x[(?#  
  return (T & )r; ,+`HQdq  
} `y^sITr  
template < typename T1, typename T2 > H={&3poBz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;apzAF  
  { ?kTWpXx"=  
  return (T1 & )r1; $s\UL}Gc  
} ]]0,|My7  
} ; )JD(`  
;`dh fcU  
template <> 4/e60jA  
class holder < 2 > egk7O4zwP  
  { -c%dvck^,  
public : 47r&8C+&\  
template < typename T > f )Z%pgB  
  struct result_1 17|np2~  
  { pI.+"Hz  
  typedef T & result; Sv'y e  
} ; l"(6]Z 4  
template < typename T1, typename T2 > W_`A"WdT.  
  struct result_2 l@JSK ;  
  { ]Mi.f3QlO6  
  typedef T2 & result; h3* x[W  
} ; )IL #>2n?  
template < typename T > .8WXC   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EW<kI+0D  
  { ObG|o1b  
  return (T & )r; (`BSVxJH  
}  Q=uRKh  
template < typename T1, typename T2 > T?Fcohz(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g(C|!}ex/  
  { ln!'_\{  
  return (T2 & )r2; crcA\lJf  
} ] )DX%$f  
} ; _>m-AI4^  
2@=IT0[E\  
j;1-p>z  
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> >。 hm*cw[#O1x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .w?(NZ2~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 69K{+|  
SOZPZUUEJ  
return l(i, j) = r(i, j); %dST6$Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *?ITns W<  
Ih}1%Jq  
  return ( int & )i; Sh6JF574T  
  return ( int & )j; +pm[f["C.  
最后执行i = j; :}:3i9e*2  
可见,参数被正确的选择了。 mmXm\]r>4  
+|iYg/2  
AK!hK>u`  
N6OMY P1  
/93l74.w  
八. 中期总结 /u%h8!"R  
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: &MZ$j46  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ny- [9S-<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YevyN\,}V!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M:KbD|  
G!N{NCq  
RyJ 1mAC  
A - YBQPE  
*^\HU=&  
X~=xXN.  
九. 简化 z4#(Ze@u~_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !" #9<~Q,p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <h).fX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fWc|gq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;22l"-F  
  +-*/&|^等 l>gI&1)%  
2. 返回引用。 xT&(n/  
  =,各种复合赋值等 h^9"i3H  
3. 返回固定类型。 6VP`evan  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %@a8P  
4. 原样返回。 K;hh&sTB  
  operator, F~:O.$f]G  
5. 返回解引用的类型。 ?3ig)J,e[  
  operator*(单目) :2 >hoAJJ  
6. 返回地址。 0Sq][W=  
  operator&(单目) B vo5-P6XY  
7. 下表访问返回类型。 >(w2GD?  
  operator[] |Xi%   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `p b5*h6r!  
  operator<<和operator>> *[ #;j$m  
2kAx>R  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S{4z?Ri, '  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?\KM5^eX  
99$ 5`R;  
template < typename Left > Q|Y0,1eVp|  
struct value_return 7!,YNy%  
  { Aa0b6?Jm  
template < typename T > wbDM5%  
  struct result_1 EN{]Qb06A  
  { f<=Fsl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;*ix~taL%  
} ; '7wd$rl  
\!IMaB]  
template < typename T1, typename T2 > 2sNK  
  struct result_2 bNFLO Q  
  { taGU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G22NQ~w8  
} ; Pq*s{  
} ; 6u`F d#  
Zwcy4>8  
>Vy>O &r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }i {sg#  
dzK{ Z  
下面我们来剥离functor中的operator() `l2O?U-@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ? J} r  
!USd9  
return l(t) op r(t) 4'$g(+z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?D,=37  
return op l(t) J PyOG _h  
return op l(t1, t2) 1O].v&{  
return l(t) op k#[F`  
return l(t1, t2) op (b?{xf'G  
return l(t)[r(t)] +3s%E{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H&r,FmI@  
y;mj^/SxK  
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: #HS]NA|e@  
单目: return f(l(t), r(t)); y4h=Lki@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); izh<I0  
双目: return f(l(t)); [E#UGJ@  
return f(l(t1, t2)); &g2 Eptx#  
下面就是f的实现,以operator/为例 G}5#l  
x^Yl*iq  
struct meta_divide %Qg+R26U  
  { hcVJBK  
template < typename T1, typename T2 > eh1Q7 ~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y/e 2l  
  { dz~co Z9  
  return t1 / t2; ,q(&)L$S  
} b jAnaya  
} ; ThPE 0V  
7+x? " 4  
这个工作可以让宏来做: ]9}HEu;1M  
+<,gB $j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NmMIQ@K  
template < typename T1, typename T2 > \ 7t,t`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dU\%Cq-G)  
以后可以直接用 *[=bR>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VG/3xR&y  
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 hIDRR  
(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。。。) .jy]8S8[|%  
yj4+5`|f  
*yl>T^DjTC  
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 Ax!+P\\2~  
7'NwJ,$6\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~Lc066bLeq  
class unary_op : public Rettype Y+K|1r  
  { Hw#d_P:  
    Left l; Sa19q.~%  
public : olLfko4$*V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qY\f'K}Q*  
b64 @s2]  
template < typename T > $gBd <N9|c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jxJv.  
      { }|%eCVB  
      return FuncType::execute(l(t)); L 8{\r$  
    } P/&]?f0/  
''\;z<v   
    template < typename T1, typename T2 > &3J@BMYp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const drs B/  
      { R |KD&!~Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9&RFO$WH  
    } *T0q|P~o%  
} ; nQ|r"|g  
`9k0Gd  
0Z{j>=$  
同样还可以申明一个binary_op npRS Ev  
r>GZ58i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #+$Q+Z|6k  
class binary_op : public Rettype Q f(p~a(d  
  { =@F&o4)r  
    Left l; r-,e;o>9  
Right r; gWY "w!f  
public : L@JOGCYy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W2uOR{ '?  
3> /K0N|$  
template < typename T > 5q "ON)x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DWdW,xG  
      { +l=r#JF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mZ1)wH,  
    } %LYnxo7#C  
u1xSp<59C  
    template < typename T1, typename T2 > A)ipFB 6K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u.rY#cS,-R  
      { wf1lyS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &~CY]PN.  
    } B c2p(z4  
} ; >vo=]c w  
l7De6A"  
Fd*8N8Pi  
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:5b4$Qh<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C* nB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }MUn/ [x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gk`zA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +**!@uY  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h<~7"ONhV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) soCi[j$lH  
下面是修改过的unary_op wj[$9UJb  
"kZ[N'z (  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +MmHu6"1  
class unary_op b%cF  
  { N>>uCkC  
Left l; ?)e37  
  oPPX&e@=s]  
public : =_0UD{"_0  
)Wb0u0)_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5E notp[  
Ie%EH  
template < typename T > /r_~: 3F  
  struct result_1 H.UX,O@  
  { [V:\\$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2k<;R':  
} ; fA89|NTSUh  
|r bWYl.b  
template < typename T1, typename T2 > "--t e  
  struct result_2 >3&O::]3  
  { d|4}obCt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `O'`eY1f  
} ; 4V~?.  
Y3O#Q)-j$  
template < typename T1, typename T2 > -kbg\,PW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [LRLJ_~g5  
  { M`S0u~#tI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %Z*sU/^  
} bu51$s?B  
n[(Qr9  
template < typename T > $v Z$'(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m>SErxU(z  
  { YM DMH"3  
  return OpClass::execute(lt(t)); rSrIEP,c'  
} j!3 Gz  
Ag@;  
} ; ;`6^6p\p  
|2KAo!PI  
2YDM9`5xs\  
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 U)3DQ6T99  
好啦,现在才真正完美了。 fNrgdfo  
现在在picker里面就可以这么添加了: NssELMtF!g  
tr7<]Hm:  
template < typename Right > i E CrI3s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~/*MY  
  { gJM`[x`T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y/7 $1k  
} H@l}WihW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !fj(tPq  
ZI=v.wa  
<ZB1Vi9}8  
?@V[#.  
FHV-BuH5  
十. bind ^+g$iM[`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。 jRL<JZ1N  
先来分析一下一段例子 H#ncM~y*  
L5,NP5RC  
P@FHnh3}Z$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DY^;EZ!hb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >KJ+-QuO&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ) Yd?m0m*  
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。 M|R b&6O  
我们来写个简单的。 k-}b{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8Ac:_Zg  
对于函数对象类的版本: sM9+dh  
^`G}gWBx}w  
template < typename Func > @9"J|}  
struct functor_trait y:6; LZ9[  
  { _8E/) M  
typedef typename Func::result_type result_type; &%-73nYw  
} ; N ,z6y5Lu  
对于无参数函数的版本: >vA2A1WhW  
Jkek-m  
template < typename Ret > IC7M$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F >rH^F  
  { e2A-;4?_  
typedef Ret result_type; k5T,990  
} ; /3{b%0Aa  
对于单参数函数的版本: hvaSH69*m  
5;HH4?]p  
template < typename Ret, typename V1 > Gy(=706  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |vw"[7_aS  
  { /gG"v5]  
typedef Ret result_type; )-. _FOZ6  
} ; =&:Y6XP  
对于双参数函数的版本: Ywwu0.H<  
'  <=+;q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wH@Ns~[MA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :eCU/BC4  
  { y~\oTJb  
typedef Ret result_type; Nal9M[]c  
} ; is-7 j7;  
等等。。。 *I0T{~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y_?Me]  
5@BBo eG  
template < typename Func > {lc\,F*$  
struct func_return hzvd t  
  { `V04\05  
template < typename T > >m$ 1+30X  
  struct result_1 )h)]SF}  
  { (}2~<   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; % S os  
} ; 5bg s*.s  
- RU=z!{  
template < typename T1, typename T2 > zld#qG6  
  struct result_2 c.e2M/  
  { H7DJ~z~J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mV pMh#zw  
} ; PGoh1Uu  
} ; J G{3EWXR  
Kh_Lp$'0uM  
k1D@fiz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3(,?S$>  
rQ qW_t%  
template < typename Func, typename aPicker > EU+S^SyZi  
class binder_1 =aTv! 8</  
  { 1waTTT?"Ho  
Func fn; L}pt)w*V1j  
aPicker pk; W@I|Q -  
public : Zo~  
@P?~KW6<|  
template < typename T > io8'g3<  
  struct result_1 ]&Rx@&e*  
  { u@cYw:-C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #*UN >X  
} ; Rw0qcM\>|  
|3KLk?2  
template < typename T1, typename T2 >  ^0 \  
  struct result_2 Y<%@s}zc  
  { aq@8"b(.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '?p<lu^^B  
} ; XLrwxj0  
}*S `qW;B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yvO{:B8%  
|M, iM]  
template < typename T > )O@]uY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |}di&y@-JI  
  { MjC_ (cs  
  return fn(pk(t)); F}/S:(6LF2  
} o9dY9o+Z  
template < typename T1, typename T2 > '$ t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  abfW[J  
  { /Y2}a<3&0  
  return fn(pk(t1, t2)); U ^5Kz-5.  
} _ =VqrK7T  
} ; vkEiOFU!u  
hFy;ffs.  
LQRQA[^  
一目了然不是么?  :7]Sa`  
最后实现bind (Fhs"  
WGZ9B^A  
kr9*,E9cv  
template < typename Func, typename aPicker > %|q>pin2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sl`s_$J  
  { ~lsl@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g'n7T|h ~  
} Sp;G'*g  
Vg>dI&O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ic#`N0s?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VKG&Y_7N  
ijK"^4i  
十一. phoenix 'R'*kxf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V8C:"UZ;  
pUQ/03dp  
for_each(v.begin(), v.end(), p;3O#n-_  
( `-J%pEIza  
do_ ZJzt~ H  
[ afuOeZP  
  cout << _1 <<   " , " deV  8  
] 'm FqE n  
.while_( -- _1), Z8@J`0x  
cout << var( " \n " ) xRzFlay8  
) 1q:2\d]  
); 7'W%blg!V  
{byBc G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g+Sbl  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <oT^A|JFj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %^4CSh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;RC{<wBTx  
;S^'V  
0uOkMuy<  
template < typename Cond, typename Actor > rrBsb -  
class do_while xSsa(b  
  { - -HZX  
Cond cd; AQ,' 6F9  
Actor act; '$ =>  
public : Mh:L$f0A%O  
template < typename T > l3Q(TH~I  
  struct result_1 6z#acE1)M  
  { t4zkt!`B  
  typedef int result_type; 9=8iy w  
} ; lhAX;s&9  
t\~P:"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6;\I))"[  
(a.z9nqGA  
template < typename T > w[zjerH3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 75f"'nJ)  
  { d iL +:H  
  do 1{ ~#H<K  
    { p.v0D:@&  
  act(t); QkEvw<  
  } `1$@|FgyC  
  while (cd(t)); mS$j?>m  
  return   0 ; tl,.fjZn  
} =[cS0Sy  
} ; bLij7K 2H  
7Bzq,2s  
pfA|I*`XV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4:$4u@   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QwJV S(Gs4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N kb|Fd/s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G'Q-An%z  
下面就是产生这个functor的类: iNtaDX| %/  
JQ8fdP A  
r@h5w_9  
template < typename Actor > q<[P6}.  
class do_while_actor zZPuha8  
  { e6R}0w~G  
Actor act; .h@rLorm>  
public : "7'J &^|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R_W+Ylob  
n'wU;!W9  
template < typename Cond > GK )?YM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BP'36?=Zo  
} ; J>wt (] y  
NO "xL,  
F\JM\{&F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #>b3"[ |  
最后,是那个do_ Neq+16*u  
I5 o)_nc  
TJ_$vI  
class do_while_invoker X^}I-M%{m  
  { Z &Pg"a?\  
public : bH7X'%r  
template < typename Actor > jVv0ST*z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ieDk;  
  { !"HO]3-o  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1an^1!  
} q>_/u"  
} do_; .zA^)qgL  
ck ]Do!h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BgurzS4-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d A@]!  
最后来说说怎么处理break和continue `18qbot  
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。 [;4 g  
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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