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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8[p6C Jl)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J)& +y;.  
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,  o|im  
o) ?1`7^BA  
@8d})X33  
'(:J|DN  
  class filler TZ]Gl4 @  
  { MX_a]$\ :n  
public : l;FgX+)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]h8V{%H  
} ; W/QOG&g  
QI{Y@xQ  
qUg4-Z4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J4^cd  
4f~ZY]|nM  
LBi>D`]  
JKbB,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^0~1/ PhOw  
P z!yIj  
ZDD|MH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5gEWLLDp  
8jx1W9=`9[  
TzXl ?N  
vwD(J.;  
二. 战前分析 DKCy h`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^%@.Vvz<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  ?wY.B  
gJv^v`X  
)ciHY6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Oz7v hOU  
  /* --------------------------------------------- */ 1 niTkop  
vector < int *> vp( 10 ); #-,`4x$m|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $B/cj^3  
/* --------------------------------------------- */ e28#Yh@U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RuuU}XQ  
/* --------------------------------------------- */ p7tC~]r:L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D:,<9%A  
  /* --------------------------------------------- */ j!H?dnE||  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0g)mf6}o  
/* --------------------------------------------- */ #XPU$=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #| Po&yu4R  
+rX,Sl`/  
X y<KvFy  
xK ux5u _  
看了之后,我们可以思考一些问题: J[AgOUc  
1._1, _2是什么? 0:8'Ov(  
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。 gf>5xf{M  
2._1 = 1是在做什么? ;zG|llX  
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。 "j>0A Hem  
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。 \H(,'w7H  
+[DVD  
2>s;xZ@/'R  
三. 动工 ugP R)tDfM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?A>-_B  
*k$&Hcr$  
U7=Z.*/62  
_Pal)re]U  
template < typename T > eL!6}y}W  
class assignment df\>-Hl  
  { 9tQk/niMM5  
T value; jL1UPN  
public : eu;^h3u;b  
assignment( const T & v) : value(v) {} B~rK3BS  
template < typename T2 > G_]mNh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p(>'4#|qy  
} ; 2S/7f:  
ZC-N4ESr  
G7?EaLsfQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N h%8;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q[ZYlF,Ho  
}J`Gm  
j!rz@Y3  
Hua8/:![+  
  class holder h,g~J-x`|  
  { g!uhy}  
public : +`FY  
template < typename T > (PF (,B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Af~AE2b3"  
  { v\C+G[MV 7  
  return assignment < T > (t); E{J;-+t  
} F\;1:y~1  
} ; <s >SnOD  
;7hr8?M|  
P/ 5r(l5  
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: E~ kmU{D  
G y2XjO8b  
  static holder _1; k6\c^%x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  O(!'V~3  
ovp>"VuC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3#unh`3b  
而不用手动写一个函数对象。 =Ju}{ bX  
\D=B-dREq  
J/Li{xp)Lg  
l ki(_ @3  
四. 问题分析 RP$A"<goP  
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。 cW\7yZh  
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。 "+AD+D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f?QD##~;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !Fi)-o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8z&9  
s0SB!-Vjm  
五. 问题1:一致性 o^D{WH\p  
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?| !O*n6}nPE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $[Ns#7K  
X+iULr.^`~  
struct holder t<tBOesQ  
  { joq ;N]S  
  // k?,g:[4!  
  template < typename T > aU @z\sQ  
T &   operator ()( const T & r) const &* iiQ3  
  { tp7fmn*  
  return (T & )r; )XFMlSx)  
} <Bwu N,}  
} ; V#gXchH[L  
xS'So7:h  
这样的话assignment也必须相应改动: )? xg=o/?  
 I g`#U~  
template < typename Left, typename Right > FB""^IC?W  
class assignment G>j/d7  
  { f 36rU  
Left l; d hy=x  
Right r; +;T%7j"wz  
public : O7W}Z1G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RN0Rk 8AC  
template < typename T2 > ?d 4_'y   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +e\u4k{3V  
} ; 4b)xW&K{  
A<&9   
同时,holder的operator=也需要改动: HDYf^mcW  
kI]1J  
template < typename T > n~LR=o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BLRrHaX0  
  { !**q20-aP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tB[K4GNSQ  
} R)v`ZF,/b  
9iUw7-)  
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。 Uvp?HZ\Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D~<GVp5T  
2-]m#}zbP  
return l(rhs) = r; {)+/w"^.  
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。 >z2 {D7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |67UN U  
*m7e>]-  
template < typename Tp > ZISR]xay  
class constant_t ;-3M  
  { ,AJd2ix  
  const Tp t; aPbHrk*/  
public : uo0(W3Q *  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -`( :L[  
template < typename T > nv={.H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JO$0Z  
  { X@ss d  
  return t; *m;L.r`5[  
} eu~;G H  
} ; y Le5,  
 :sf;Fq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t6tqv  
下面就可以修改holder的operator=了 #(7OvW+y  
]b[ 3 th*  
template < typename T > /a,q4tD@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,Vogo5~X  
  { (wTg aV1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :F_U^pyG  
} te`4*t  
OSBE5  
同时也要修改assignment的operator() hk~ s1"  
N.fIg  
template < typename T2 > uaS?y1:c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V{8mx70  
现在代码看起来就很一致了。 zd}"8  
(Lc%G~{  
六. 问题2:链式操作 Fax73vl|^a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u`ZnxD>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =Vi+wH{xM  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 , vR4x:W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @+xQj.jNC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H;v*/~zl  
{5,CW  
template < typename T > y==x  
struct result_1 >yaRz+  
  { 4"GY0) Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -1@kt<Es  
} ; =lzjMRX(?  
{P*RA'H3G  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: u+-}|  
a+Z/=YUR  
template < typename T > "Aynt_a.  
struct   ref [[Z*n/tr  
  { p}h)WjC  
typedef T & reference; :/u EPki  
} ; #jnb6v=5v  
template < typename T > cc@y  
struct   ref < T &> gG#M-2P  
  { LE Y$St  
typedef T & reference; |'Jz(dv[  
} ; 4kIy4x'*  
OH&&d=~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oR5'g7?  
FN G]  
template < typename T > um[.r,++  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w|NLK  
  { 3t8VH`!mL{  
  return l(t) = r(t); 1>n@`M8}  
} rUlXx5f  
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。 ?8`b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d5h:py5  
5Ba eHzI  
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 SlmgFk!r!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z5v\[i@H!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SoCa_9*X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;XANIT V  
最后的布局是: Nl0*"}`I_  
                Add }e1f kjWk  
              /   \ h]I ^%7  
            Divide   5 $~_TE\F1  
            /   \ :X+7}!Wlo  
          _1     3 &)1+WrU  
似乎一切都解决了?不。 KZ&{Ya  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SDZ/rC!C  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %?K'eg kp  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <5=^s%H  
*!vwW T  
template < typename Right > li(g?|AD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iOw'NxmY  
Right & rt) const GP1b/n3F1  
  { }DoNp[`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yj-BLR5  
} _pL:dKfy7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t}+P|$[  
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。 ?3[as<GZ8  
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。 H}`}qu #~V  
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。 jruwdm^  
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。 ZPRkk?M}.  
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? FK<1SOE  
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: r"c<15g2'  
=5J}CPKbZI  
template < class Action > [8[g_  
class picker : public Action n{aD4&  
  { OLTgBXh  
public : X$)<>e]!>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bDK72cQ  
  // all the operator overloaded Rjt]^gb!*  
} ; 5*C#~gd& F  
(*F/^4p!$  
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。 oUoDj'JN{  
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: yHe%e1  
HZKqGkE  
template < typename Right > :A"GO c,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4;=+qb  
  { ]sB-}n)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *6<<6f`(  
} ,Tjc\;~%  
_ ZMoPEW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q3T@=z2j%  
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。 g{RVxGE7  
VBo=*gn,$  
template < typename T >   struct picker_maker C8ek{o)%W  
  { {%gMA?b|"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zb.dVK`7N-  
} ; d#NG]V/   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]2Zl\}GwY  
  { s,Azcqem  
typedef picker < T > result; o!bV;]  
} ; j"1#n? 0  
DxoW,G W  
下面总的结构就有了: H[S[ y  
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。 U4M}E h8  
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。 >cJfD9-<h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~lib~Y'-  
至此链式操作完美实现。 it77x3Mm F  
c&X2k\  
mQUI9  
七. 问题3 Xs}.7  
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。 grrM[Y7#~b  
UU'0WIbY6  
template < typename T1, typename T2 > a]\l:r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4h~CDy%_  
  { ip8%9fG\>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %W` }  
} e*)*__$O  
-aPRL HR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: lu vrvm  
l$/.B=]  
template < typename T1, typename T2 > F#=M$j_  
struct result_2 owQSy9Az  
  { zo83>bt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9lqH  
} ; jzvrJ14  
3n_N^q}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }2%L 0  
这个差事就留给了holder自己。 As{"B  
    QNWGUg4*&  
5Q7Z$A1a 9  
template < int Order > XCvL`  
class holder; Cg_9V4h.C  
template <> u'`eCrKT*  
class holder < 1 > ;|U !\Xp  
  { !:baG]Y  
public : *{DpNV8"  
template < typename T > duQ ,6  
  struct result_1 TAB'oLNp  
  { 1 K(0tG:5  
  typedef T & result; 0#Ae<  
} ; \~X:ffb =  
template < typename T1, typename T2 > #fy3 i+  
  struct result_2 :_k5[KT.]9  
  { |tN:o= 6  
  typedef T1 & result; hg7^#f95u  
} ; Zz/ z7~{  
template < typename T > WYJH+"@%j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F ~SA3M:  
  { L%;fYi;n  
  return (T & )r; 45Hbg  
} tJ$gH;  
template < typename T1, typename T2 > 2Y>#FEW/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4ibOVBG:*,  
  { #?"^:,Y  
  return (T1 & )r1; A3^_'K  
} L.2!Q3&  
} ; 3!M|Sf<s  
'C7$,H'  
template <> 70 -nAv  
class holder < 2 > hh!4DHv   
  { <c%  
public : <P~pn!F}  
template < typename T > vN&(__3((  
  struct result_1 ;oCSKY4  
  { C <Pd_&  
  typedef T & result; #$X _,+<HZ  
} ; uA4x xY  
template < typename T1, typename T2 > muAgsH$/  
  struct result_2 =O%'qUj`q  
  { =&Z#QD"vl  
  typedef T2 & result; H S)$|m_  
} ; 0oQJ}8t  
template < typename T > @d|3c7` A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2Q%*` vCuV  
  { U4=m>Ty  
  return (T & )r;  qC6@  
} n|fKwWB\  
template < typename T1, typename T2 > *b7evU *1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const % oJH 6F  
  { ]TVc 'G;  
  return (T2 & )r2; _1G;!eO  
} G5hf m-  
} ; f cnv[B..{  
m yy*rt  
< &kl:|  
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> >。 ?{L5=X@$$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  s2`}~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -e O>d}  
U1Y0G[i)  
return l(i, j) = r(i, j); k%R(Qga  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qnFg7X>C,  
c+{ ar^)*  
  return ( int & )i; W2 {4s 1  
  return ( int & )j; .On3ZN  
最后执行i = j; h<G7ocu!  
可见,参数被正确的选择了。 ; GEr8_7  
yMEI^,0"  
WC Y5F  
T 9FGuit9  
,]tEh:QC  
八. 中期总结 ;o158H$gz;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [>LO'}%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &r+!rL Kp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *4/KK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dTWcn7C  
]?T,J+S  
YpgO]\/w  
E~c>j<'-"<  
WMS~Bk+!  
%GP`H/H(  
九. 简化 !?" pnKb}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [e>2HIS,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +&r=XJ5:`p  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L|8&9F\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %%9T-+T  
  +-*/&|^等 p7W9?b9  
2. 返回引用。 0ybMI+*  
  =,各种复合赋值等 BoXPX2:  
3. 返回固定类型。 =zR9^k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _hgGF9  
4. 原样返回。 ydMhb367|  
  operator, f\FqZ?w  
5. 返回解引用的类型。 0v#p4@Z  
  operator*(单目) /IlO   
6. 返回地址。 _FU}IfG>t  
  operator&(单目) 3:<[;yo  
7. 下表访问返回类型。 cqaq~  
  operator[] OepQ Z|2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Gzp*Vr  
  operator<<和operator>> v%kl*K`*  
}zIWagC6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )Y`ybADd3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bjh8uW G  
1)5/a5  
template < typename Left > ;Fd1:"1pP  
struct value_return 7[0<,O6Q  
  { ?w&?P}e +  
template < typename T > dkW7k^g  
  struct result_1 pgW^hj\  
  { b\t?5z-Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qT01@Bku  
} ; ?4#  
gH.$B'  
template < typename T1, typename T2 > 0EasPbp  
  struct result_2 >%5GMx>m  
  { lk[u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WpOH1[ 8v  
} ; g][n1$%  
} ; vsPIvW!V  
S_ra8HY8  
5~$WSL?O)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HIUP =/x  
zCv)%y  
下面我们来剥离functor中的operator() m {&lU@uL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~.#57g F"  
_bRgr  
return l(t) op r(t) a5(9~. 9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z{gDEo)  
return op l(t) |WNI[49  
return op l(t1, t2) F$'po#  
return l(t) op KO/#t~  
return l(t1, t2) op |[p]]) o  
return l(t)[r(t)] A8k $.E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k@pEs# a  
G *<g%"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T+S\'f\  
单目: return f(l(t), r(t)); RB6TM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nm)/BK  
双目: return f(l(t)); JEK_W<BD  
return f(l(t1, t2)); 3T>6Q#W5eO  
下面就是f的实现,以operator/为例 wv=U[:Y  
i ~)V>x  
struct meta_divide 4pZKm-dM^  
  { ~+,ZD)AKi4  
template < typename T1, typename T2 > rHqP[[4B'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a@AIv"q  
  { RjR+'<7E^  
  return t1 / t2; E>:#{%  
} 'e6J&X  
} ; WEoD ?GLS8  
VA`VDUG,  
这个工作可以让宏来做: Pb1.X9*8c  
qxcTY|&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N8,g~?r^  
template < typename T1, typename T2 > \ "Z~@"JLb%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I}|E_U1Qj  
以后可以直接用 9ph>4u(R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (4IP&^j:\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;kZJnN"y  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @:@5BCs<  
CYsLyk  
79D;0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Rl_1g`84  
j3S!uA?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?T,a(m<i {  
class unary_op : public Rettype ~mZ[@ Z  
  { -a l  
    Left l; 69t6lB#;!  
public : b?<@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f3s4aARP  
&i6JBZ#~,  
template < typename T > A<(Fn_ &W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /( 9.Fqe(  
      { b ZZ _yc  
      return FuncType::execute(l(t)); mnw(x#%P  
    } J3/e;5w2Z  
gc b8eB ,  
    template < typename T1, typename T2 > }*!_M3O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JdUI:(  
      { [.$/o}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p9!jM\(  
    } ')iyD5/4  
} ; ?;Da%VS3  
@RCZ![XYWg  
1\AcceJ|(w  
同样还可以申明一个binary_op _`Y%Y6O1/  
1c*:" k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > twt's,dO  
class binary_op : public Rettype WpMm%G~'4t  
  { '5A&c(  
    Left l; &V%faa1  
Right r; sp_19u  
public : 2_Zn?#G8dl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QHsJo|.  
&g=6K&a$a  
template < typename T > tVNFulcz$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^* CKx  
      { p  S|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xi~I<&  
    } .3SP# mI  
! GtF%V  
    template < typename T1, typename T2 > -I z,vd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TxKNDu  
      { *ozXilO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bn=7$Ax  
    } f:AfMf>m  
} ; X|4Kdi.r@  
B->oTC`5  
]<9o>#3  
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 kLXa1^Lq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J:IAs:e`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A6xN6{R!  
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。 [Kb)Q{=)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %/}d'WJR  
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。。。 q6o}2<T@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m6@;!*Y  
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) #U vWS  
下面是修改过的unary_op cK IA.c}N  
n:}'f- :T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > er@.<Dc  
class unary_op 0}e&ONDQ  
  { r jnf30  
Left l; )Q<u0AxAn  
  l {\k\Q!4  
public : <! *O[0s  
@mcP-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =`!# V/=  
\SWuylE  
template < typename T > RGBntp%  
  struct result_1 bkm: #K  
  { 51;Bc[)%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eMP0BS"  
} ; Bi0&F1ZC!  
vCtnjWGX}/  
template < typename T1, typename T2 > \.F|c  
  struct result_2 ;Wn0-`_1,  
  { y+7A?"s)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WpkCFp  
} ; Hx9lQ8  
@[5]?8\o  
template < typename T1, typename T2 > /1hcw|cfC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BtQqUk#L2  
  { V9;IH<s:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vp8!-[R  
} jk])S~xl?  
ph3dm\U.  
template < typename T > C2L=i3R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )$O'L7In&  
  { 3)l<'~"z<  
  return OpClass::execute(lt(t)); o%h[o9i  
} #BI6+rfv|  
, lBHA+@  
} ; h0l_9uI  
jtwe9  
4EhWK;ra  
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 I=k`VId:  
好啦,现在才真正完美了。 |jKFk.M  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2p*L~! iM  
B^j(Fq  
template < typename Right > WmblY2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :x!'Eer n  
  { )r XUJ29.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <fDbz1Q;l  
} 3\|PwA9fN8  
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。 c}2"X,  
)2F%^<gZ#  
hM8FN  
HZ89x|H k_  
ZRUI';5x  
十. bind Pj7MR/AH  
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。 ]w!=1(  
先来分析一下一段例子 mvyOw M  
sw,p6T[  
9n3.Ar  
int foo( int x, int y) { return x - y;} djDE0-QxcR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g7K<"Z {M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n%{oFTLCo  
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。 *#B"%;Ln  
我们来写个简单的。 V|;os  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D ~NWP%H  
对于函数对象类的版本: ASr3P5/  
x' 3kHw  
template < typename Func > *C(q{|f  
struct functor_trait %z["TVH  
  { c`#4}$  
typedef typename Func::result_type result_type; ZC&4uNUr  
} ; ,"T[#A~  
对于无参数函数的版本: ^C{?LH/2  
nyPW6VQ0n  
template < typename Ret > W\z<p P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uJJP<mDgA  
  { DjiWg(X  
typedef Ret result_type; =fI0q7]ndz  
} ; DE$T1pFV  
对于单参数函数的版本: )umW-A  
h6e,w$IL  
template < typename Ret, typename V1 > :a M@"#F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5:l"*  
  { dg;E,'e_ p  
typedef Ret result_type; P~@I`r567  
} ; 'WoB\y569  
对于双参数函数的版本: Cx8  H  
Q0TKM >  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vpu   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NqN9  
  {  83:qIfF  
typedef Ret result_type; KI5099_/  
} ; OLDEB.@  
等等。。。 UG,n q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {ALOs^_-  
-V}ZbXJD  
template < typename Func > Oz.Zxw  
struct func_return \LDcIK=  
  { Wu693<  
template < typename T > P)hawH=  
  struct result_1 x_x|D|@wM  
  { 9q"G g?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h>"Z=y  
} ; * 9}~?#b  
Ky'\t7p u  
template < typename T1, typename T2 > 1)!]zV  
  struct result_2 GoG_4:^#h  
  { $I90KQB\_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A|P `\_  
} ; f2{qj5 K  
} ; #pX+~ {  
'Ie!%k^  
- o sxKT:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w7_2JS  
)"y]_}  
template < typename Func, typename aPicker > A*3R@G*h  
class binder_1 8hvh xp  
  { X[o"9O|<  
Func fn; ps=QVX)YP  
aPicker pk; g?!;04  
public : 7R".$ p  
C,3yu,'  
template < typename T > u9dL-Nr`  
  struct result_1 JPS<e*5  
  { \ffU15@N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |-VbJd  
} ; *wJ'Z4_5F  
ij1g2^],4  
template < typename T1, typename T2 > |} K7Q  
  struct result_2 `H\NJ,  
  { \fD[Ej  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r#K"d  
} ;  tD}HL_  
{,i='!WIm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2v\-xg%1  
SQx:`{O  
template < typename T > ] mvVX31T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }#U3vMx(  
  { dLTA21b#  
  return fn(pk(t)); \)9R1zp/x  
} >.#tNFAs  
template < typename T1, typename T2 > 'P~6_BW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Zu V5|N  
  { ` G.:G/b%H  
  return fn(pk(t1, t2)); <2R xyoDL6  
} AkR ZUj\  
} ; _k.gVm  
{1`n^j(>  
eE;")t,  
一目了然不是么? ' k[gxk|d2  
最后实现bind G6x2!Ny  
sOW,hpNW  
ecy41y'~:  
template < typename Func, typename aPicker > vR"<:r47?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hTbot^/  
  { t9 m],aH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); esQRg~aCGy  
} tc<t%]c  
)?PRG=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UQ 'U 4q  
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。 R|H_F#eVn}  
a'ODm6#  
十一. phoenix XG}pp`{o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W'9=st'  
}\/f~ ?tEh  
for_each(v.begin(), v.end(), yw)Ztg)  
( }D eW2Jp  
do_ j>OB<4?.+  
[ /I&b5Vp  
  cout << _1 <<   " , " =Z(#j5TGvH  
] Bh,LJawE  
.while_( -- _1), tC -H2@  
cout << var( " \n " ) da&f0m U  
) _Uz}z#jt  
); wh;E\^',n  
in6iJ*E@'  
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: L)ry!BuHI  
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 #FV(a~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o<-+y\J8K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SbW6O_   
ba   
O(E-ox~q  
template < typename Cond, typename Actor > sIJ37;ZA  
class do_while ;"/ "  
  { [0G>=h@u  
Cond cd; +2ih!$T;7>  
Actor act; I"=XM   
public : /aB9pD+%  
template < typename T > M^^u{);q  
  struct result_1 cIgicp}U  
  { $wn "+wX  
  typedef int result_type; 4q<:% 0M|  
} ; XJ;JDch  
 VSkx;P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +<ey Iw  
BDg6Z I<n  
template < typename T > <!vAqqljt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U q6..<#  
  { n[/|M  
  do %j=,c{`Q  
    { 7>m#Y'ppl@  
  act(t); 9bT,=b;  
  } U)p P^:|  
  while (cd(t)); oB$D&  
  return   0 ; rkl/5z??  
} |7I.DBjR;  
} ; Bv |Z)G%RR  
|JL47FR  
Q'^]lVY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -~h2^Oez  
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。 .j4IW 3)  
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。 5aTyM_x  
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。 Sk$ XC  
下面就是产生这个functor的类: dR_hPBn/@  
w`VmN}pR  
.n`MPx'  
template < typename Actor > k>Qr 14F  
class do_while_actor pDlh^?cux  
  { V@K}'f~  
Actor act; x9HA^Rj4-  
public : b`K~l'8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T+2I:W%  
~4*9w3t   
template < typename Cond > q6{%vd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )x"Z$jIs  
} ; 'F+O+-p+  
9bXU!l[  
}~-)31e'`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ASaG }h  
最后,是那个do_ !U/: !e`N  
(.!q~G  
N1(}3O  
class do_while_invoker SJ7>*Sa(u$  
  { j &Ayk*  
public : i4!n Oyk  
template < typename Actor > ^B?koU l^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j>R7OGg'  
  { 9&'Mb[C`"  
  return do_while_actor < Actor > (act); v(4C?vxhG  
} hv .Mf.m  
} do_; #D+Fq^="P  
6M$.gX G.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qq]UEI `Go  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '7'cKp  
最后来说说怎么处理break和continue &TWO/F+Y  
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。 !,\9,lc  
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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