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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *Q)-"]O(k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ud7Z7?Ym  
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, ?^2nrh,n+  
dS\!tdHP-Q  
?z2!?  
-+M360  
  class filler Ql%B=vgKL  
  { ,FXc_BCx4  
public : ANJL8t-m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *[m:4\  
} ; S^;;\0#NK  
G&@d J &B  
kDXQpe  
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: !XM<`H/  
>rJ**y  
g"k4Z  
c*]f#yr?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h"/'H)G7_&  
hlZ{bO 'f  
/.=aA~|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z&B9Yu4M7  
QnP?j&  
e!o\AB%d  
I$p1^8~L  
二. 战前分析 wGw~ F:z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 DA04llX~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wy .96   
lC`w}0 p  
j7QK8O$XL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %l14K_  
  /* --------------------------------------------- */ wu><a!3`=o  
vector < int *> vp( 10 ); ^)I}#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x0jaTlU/  
/* --------------------------------------------- */ lM}-'8tt?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v|\#wrCT?  
/* --------------------------------------------- */ )Tp"l"(G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l qwy5#  
  /* --------------------------------------------- */ Yh!=mW!OY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,msP(*qoI  
/* --------------------------------------------- */ a!/\:4-uc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Jwfb%Xge~  
JN4gH4ez)  
/e[m;+9^&  
'S9o!hb'@  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~[dL:=?c  
1._1, _2是什么? ACi,$Uq6R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~CbiKez  
2._1 = 1是在做什么? Maq`Or|4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IW&*3I<K  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 od5nRb  
/} z9(  
=}kISh  
三. 动工 ( H&HSs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [DDe}D3C  
8a`3eM~?[  
+])<}S!M  
-j]c(Q MA]  
template < typename T > tpEy-"D&  
class assignment ,zr9*t  
  { VevG 64o  
T value; >l><d!hw  
public : HcJ!(  
assignment( const T & v) : value(v) {} R]e&JoY  
template < typename T2 > x {Utf$|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *?d\Zcj85[  
} ; M!5=3>Z  
?d%{-  
U5wh( vi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m"/..&'GC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n44 T4q  
xvl{o  
kP+,x H)1  
" "m-5PGYo  
  class holder ][tR=Y#&y5  
  { t0e5L{ QJ  
public : =pi,]m  
template < typename T > ]xMZo){[|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !;h&@LXG(  
  { 2wB *c9~  
  return assignment < T > (t); F nXm;k,9*  
} JxwKTFU'3O  
} ; |v8h g])I+  
J&fIW Z  
, +J)`+pJx  
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: &z40l['4bz  
i 0/QfB%O  
  static holder _1; U)Hc 7% e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >AX_"Q~  
"5<!   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qt {){uE  
而不用手动写一个函数对象。 aReJ@  
oF>`>  
XXn3K BIf  
 c`\/]  
四. 问题分析 p*42 @1,  
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。 qQ^CSn98J  
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。 2"Wq=qy\J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `r-Jy{!y4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,M?8s2?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FCEmg0qdjD  
-.? @f tY  
五. 问题1:一致性 r'#!w3*Cy  
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?| /"st sF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rZpsC}C'  
}=R0AKz!Cv  
struct holder KCbJ^Rln  
  { Q &{C%j~N  
  // { "Cu)AFy  
  template < typename T > EGqu-WBS  
T &   operator ()( const T & r) const *9r(lmrfj  
  { X41Qkf{  
  return (T & )r; K;"oK  
} H!7?#tRU  
} ; %La7);SeY  
0]*W0#{Zj  
这样的话assignment也必须相应改动: }JST(d&  
Q njK<}M9  
template < typename Left, typename Right > GB}\7a  
class assignment $dKfUlO  
  { Gr&e]M[l  
Left l; f/8&-L  
Right r; 2;>uP#1]  
public : cq?,v?m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `3ha~+Goo!  
template < typename T2 > d2i ?FT>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w=(dJ(7gu  
} ; r`<e<C  
HLqN=vE6  
同时,holder的operator=也需要改动: Uaux0W  
ca3zY|Oo  
template < typename T > iOhX\@&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o:ow"cOEf  
  { *rw6?u9I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]?T^tJ  
} w=!xTA  
r`sKe &  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^ op0" #B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @<$m`^H  
{aV,h@>  
return l(rhs) = r; h(AL\9{=}  
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。 V >eG\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =to.Oa RR  
I>l^lv&[+  
template < typename Tp > q] pHD})O  
class constant_t jf1GYwuW*  
  { { g[kn^|  
  const Tp t; =&k[qqxg  
public : |ITCw$T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XaE*$:   
template < typename T > 2f%+1uU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p ]jLs|tat  
  { Y=Ic<WHR  
  return t; ( 1  
} ?R sPAL  
} ; ws QuJrG  
 9S9j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )sK53O$  
下面就可以修改holder的operator=了 pN9U1!|uam  
/3hY[#e  
template < typename T > c+z [4"rYL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fD\Fq'29{  
  { iT| 7**+3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }.8yKj^p  
} h$9ut@I  
; }T+ImjA  
同时也要修改assignment的operator() :eL[nyQr  
+!ljq~%  
template < typename T2 > tcl9:2/^]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HEc.3   
现在代码看起来就很一致了。 ..BP-N)V)  
*]R5bj.!o  
六. 问题2:链式操作 WPpO(@sn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5wAKA`p"z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =<PEvIn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .w{Y3,dd>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 =6 zK 1Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4:**d[|1  
]o=ON95ja  
template < typename T > }!Pty25j  
struct result_1 |w#~v%w  
  { tEo-Mj5:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0,@^<G8?  
} ; ?tqJkL#  
nnT#S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [MbbL  
R)SY#*Y  
template < typename T > 2cIbX  
struct   ref #M'V%^xP  
  { :06.b:_  
typedef T & reference; :qB|~"9O  
} ; (.Ak*  
template < typename T > S|@/"?DC  
struct   ref < T &> W4k$m 2  
  { 0&Ftx%6%  
typedef T & reference; T"X]@9g^-  
} ; ),Yk53G6c  
uHmvHA~/c8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: , #GB  
$%31Gk[I  
template < typename T > |nLq 4.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M?}:N_9<J  
  { EN/t5d  
  return l(t) = r(t); 1HAnOy0   
} HRM-r~2:-]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B B69U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BgdUG:;&  
^=5y;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z6d0Y$A G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: > cWE@P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /2/aMF(J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cbm;45 L|  
最后的布局是: VMJaL}J]  
                Add ~@-r  
              /   \ ?)k ]Vg.  
            Divide   5 qAbmQ{|w  
            /   \ z^&$6c_  
          _1     3 #s\kF *  
似乎一切都解决了?不。 hjFht+j1  
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。 $>yfu=]?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RU6c 8>"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7(tsmP  
Nz`v+sp  
template < typename Right > _JNYvng m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ceCO*m~  
Right & rt) const &zEBfr  
  { 9Sd?,z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); );t+~YPS  
} #rBfp|b]1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }Kp<w,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !|u?z%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Xa?igbgAwx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [' pO=ho  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !yrh50tD  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g%[:wjV;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [Eu) ~J*  
"Z,T%]  
template < class Action > .7b%7dQ<\  
class picker : public Action `W~    
  { x`@`y7(  
public : Xz)F-C27h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JJbd h \  
  // all the operator overloaded . 43cI(  
} ; 6<fG; :  
HZ Wt>f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GCO: !,1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7[qL~BT+  
"P(obk  
template < typename Right > m26YAcip}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c$&({Z{1  
  { U 887@-!3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E JuTv%Y8  
} {CBb^BP  
zN]%p>,)HB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O]@#53)Tz  
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。 !Pnjr T  
-wg}X-'z0  
template < typename T >   struct picker_maker ^4"AWps  
  { P,'%$DLDg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u4SL:IH{D  
} ; !\BZ_guz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wDW%v@  
  { H~Vf;k>  
typedef picker < T > result; L98T!5)  
} ; 7G-?^  
p2t0 4p!  
下面总的结构就有了: fpo{`;&F  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 At=d//5FFP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I(pq3_9$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LPJ7V` !k  
至此链式操作完美实现。 D0p*Sg  
4FRi=d;mP  
!.mR]El{K  
七. 问题3 J$1H3#VV G  
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。 |>]@w\]  
E;C{i  
template < typename T1, typename T2 > MU a[}?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .06D_L"M  
  { !KK`+ 9/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a!:N C  
} LiT%d  
qq&U)-`  
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: b}0h ()v  
13 #ff  
template < typename T1, typename T2 > "*t6KXVaM  
struct result_2 qovsM M  
  { 65~E<)UJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0N>K4ho6{  
} ; YWH>tt 9  
g_syGQ\  
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? >bZ-mX)j\0  
这个差事就留给了holder自己。 $]E+E.P  
    5>f"  
Zhfg  
template < int Order > sS}:Od  
class holder; K}@rte  
template <> *%KIq/V  
class holder < 1 > Q NMZR  
  { kMch   
public : -GPBX?  
template < typename T > /&#y-D_  
  struct result_1 ;Y*K!iFWH  
  { BVb^xL  
  typedef T & result; l6HtZ(  
} ; hp'oiR;~w  
template < typename T1, typename T2 > e*}zl>f  
  struct result_2 lUEbxN  
  { a4^hC[a  
  typedef T1 & result; T/P\j0hR  
} ; "{D/a7]lC  
template < typename T > iiq `:G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~+4lmslR  
  { 9t\14tVwx  
  return (T & )r; ,ZJ}X 9$<  
} iptA#<Yj  
template < typename T1, typename T2 > n&;JW6VQS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X^eyrqv  
  { ~q566k!Ll!  
  return (T1 & )r1; 3?FY?Q[  
} /r~2KZE  
} ; ~wW]ntZm  
mnM]@8^G  
template <> sX~E ~$_g  
class holder < 2 > |(%<FY$  
  { g.9C>>tj  
public : ]gPx%c  
template < typename T > HU?1>}4L  
  struct result_1 uZn_*_J!  
  { S,:!H@~B  
  typedef T & result; qA7,txQ:  
} ; a8T9=KY^  
template < typename T1, typename T2 > y+iRZ%V^  
  struct result_2 k(H]ILL  
  { wGLMLbj5  
  typedef T2 & result; -r cEG!  
} ; =_k  
template < typename T > [ft6xI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W'vekuM  
  { n`Pl:L*kG  
  return (T & )r; *]yrN`  
} %W D^0U|  
template < typename T1, typename T2 > N/0aO^"V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J(#6Cld`c  
  { BT [|f[1  
  return (T2 & )r2; n)5t!  
} =p.avAuSn  
} ; Q |o$^D,  
Ne<S_u2nT  
dnD@BQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZJs~,Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *RS/`a;,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bI0xI[#Q  
Rf4K Rhi  
return l(i, j) = r(i, j); IWv5UmjN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ((]i}s0S  
^9,^ BHlC0  
  return ( int & )i; Wx-0Ip'9  
  return ( int & )j; i=<;$+tW  
最后执行i = j; =|AYT6z,  
可见,参数被正确的选择了。 b EcN_7  
0 ^>,  
nQV0I"f]?]  
!o`7$`%Wz\  
-'qVnu  
八. 中期总结 QErdjjg E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0e0)1;t\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8'@5X-nD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {K+f& 75  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +r"}@8/\1  
FW8Zpr!u  
,!Q nh:  
HUjX[w8  
z0LspRaz  
h%F.h![*  
九. 简化 Z4Q]By:/L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 } .045 Wuu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bj@sci(1?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,&@GxiU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v@QnS  
  +-*/&|^等 A'`F Rx(  
2. 返回引用。 #b*4v&<  
  =,各种复合赋值等 :AlvWf$d  
3. 返回固定类型。 D*2*FDGI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h=`$ec  
4. 原样返回。 M rgj*|  
  operator, C~4SPCU  
5. 返回解引用的类型。 XgX~K:<jt  
  operator*(单目) Ojz'p5d`>  
6. 返回地址。 \azMF}mb  
  operator&(单目) `Gv\"|Gn  
7. 下表访问返回类型。 @4UX~=:686  
  operator[] o@gceZuk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D+:s{IcL<  
  operator<<和operator>> )B $Q  
RK-bsf  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F8<G9#%s\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >ye.rRZd`  
\E,2VM@6  
template < typename Left > ^G`6Zg;  
struct value_return w( SY  
  { <QvVPE}z   
template < typename T > wbF`wi?  
  struct result_1 X<IW5*   
  { 8y6dT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \:Tq0|]Px  
} ; ^_3Ey  
` Ny(S2  
template < typename T1, typename T2 > b#N P*L&  
  struct result_2 {1Cnrjw  
  { V  H`_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D+;4|7s+  
} ; m%u`#67oK  
} ; 'lE{Nj*7  
: 8>zo  
J \|~k2~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Uv[a ~'  
C)FO:lLr\  
下面我们来剥离functor中的operator() ;taZixOH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oy jkk  
r4[=pfe25  
return l(t) op r(t) Xh}q/H<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wN'S+4  
return op l(t) 5'f_~>1Wt  
return op l(t1, t2) ]t!v`TH  
return l(t) op MkFWZ9c3  
return l(t1, t2) op l-W)? d  
return l(t)[r(t)] pSC{0Y$g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zUJXA:L9  
R5QW4i9  
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: N)cODy([  
单目: return f(l(t), r(t)); G3|23G.~)(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cd,'37pZ  
双目: return f(l(t)); **__&X p1  
return f(l(t1, t2)); XsJ`x  
下面就是f的实现,以operator/为例 fhZwYx&t  
=>PX~/o  
struct meta_divide @=w)a  
  { >.P* lT  
template < typename T1, typename T2 > j,].88H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b/*QV0(  
  { wT+60X'  
  return t1 / t2; `2U,#nZ 4  
} o/,%rA4  
} ; ,[p?u']yZz  
XdIno}pN  
这个工作可以让宏来做: +e>G V61  
(421$w,B%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o"RE4s\G~r  
template < typename T1, typename T2 > \ o/ \o -kC}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4`v[p4k  
以后可以直接用 o(v`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1G`5FU  
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 nUONI+6Z/  
(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。。。) .Sw4{m[g  
zB y%$5~Fw  
tZ=|1lM  
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 r{yIF~k@  
w0js_P-uv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *URY8 a`bO  
class unary_op : public Rettype 05 6yhB  
  { .-s!} P"  
    Left l; )I<VH +6  
public : "OUY^ cM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |OF3J,q  
$?: -A  
template < typename T > -{eiV0<^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z}5'TV=^  
      { 25, [<Ao  
      return FuncType::execute(l(t)); !Y^$rF-+  
    } <C"}OW8  
h*P0;V`UX  
    template < typename T1, typename T2 > FGwgSrXL7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <0`"vPU  
      { R'K /\   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6x;"T+BSSS  
    } AsZyPybq  
} ; nYRD>S?uz  
I GcR5/3  
1 d.>?^uE  
同样还可以申明一个binary_op 8r\xQr'8h  
)[sSCt]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -IV-"-6(  
class binary_op : public Rettype n |,}   
  { SR)@'-Wd  
    Left l; 9qZ|=r]y'  
Right r; W\DJXM]b  
public : \v9<L'NP)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hi]\M)l&x  
kS7T'[d  
template < typename T > v#IZSBvuQK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  -gS/  
      { K&Q0]r?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R91u6r#  
    } 0Zl1(;hx@  
|om3*]7  
    template < typename T1, typename T2 > |@)ij c4i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JeCEj=_Z  
      { wA)R7%&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7 ~ Bo*UM  
    } 0$49X  
} ; f.r-,%^6{  
*KV] MdS  
& l|B>{4v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 g(;ejKSR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4';['  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a. 5`Q2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9p$q@Bc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L,X6L @Q  
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。。。 vqxTf)ys  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2W~2Hk=0+%  
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) !8s:3]  
下面是修改过的unary_op +Q_Gm3^  
eaiz w@N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ? 8!N{NV  
class unary_op wy&*6>.  
  { Vgm{=$  
Left l; I2l'y8)d  
  (}qLxZ/U  
public : W]*wxzf!5z  
O 1X !  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ta 4<d)nB  
,[hJi3xM  
template < typename T > _bz,G"w+:  
  struct result_1 NAocmbfNz  
  { nMbV{h ,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6$5M^3$-  
} ; a:]yFi:Su  
Wl2>U(lj  
template < typename T1, typename T2 > BZ T%+s;u9  
  struct result_2 LOYv%9$0*p  
  { ";. 3+z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nBj7Q!lW  
} ;  MU^Z*r  
=f p(hX"  
template < typename T1, typename T2 > zj)[Sn tn?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \d;Ow8%d/  
  { ixkg,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8vP)qy8  
} `'QPe42  
=@f;s<v/  
template < typename T > E0PBdiD6hs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O#|E7;  
  { Dx%fW`  
  return OpClass::execute(lt(t)); mnia>; 0H  
} C!P6Z10+j  
\#}%E h b  
} ;  h 2zCX  
!1_:nD  
w?C\YKF7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lb('r"*.  
好啦,现在才真正完美了。 h^)2:0#{I  
现在在picker里面就可以这么添加了: zYNJF>^<  
I|:j~EY  
template < typename Right > 57}q'84  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -wt2ydzos  
  { '$VR_N\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (qrT0D6  
} A.FI] K@  
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。 k|D!0^HE[  
hdB[H8Q  
FRW.  
N@$%0!  
BSY#xe V  
十. bind 4Ojw&ys@V  
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。 (r4\dp&  
先来分析一下一段例子 F8I <4S  
>R<fm  
-G 'lyH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K/-D 5U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $\ '\@3o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5PPpX=\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 luT8>9X^:a  
我们来写个简单的。 i]z i[Zo$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?+\,a+46P_  
对于函数对象类的版本: ,Mc 2dhq  
Q:\hh=^  
template < typename Func > jlBCu(.,_  
struct functor_trait fLAF/#\2  
  { ULjzhy+(8  
typedef typename Func::result_type result_type; s|T7)PgR  
} ; ]N_^{k,  
对于无参数函数的版本: *zWn4BckN  
o{p_s0IX;S  
template < typename Ret > v2{s2kB=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z sPuLn9G  
  { Bl];^W^P  
typedef Ret result_type; (&,R1dLo  
} ; M'iKk[Hjfx  
对于单参数函数的版本: G m! ]   
DG=Ap:sl*$  
template < typename Ret, typename V1 > 4#q JX)/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZZ*k3Ce  
  { $4L3y uH  
typedef Ret result_type; >U Lp!  
} ; m 9@n  
对于双参数函数的版本: I:<R@V<~#  
a7G2C oM8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %LHV0u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ASw |sw  
  { ^;Q pE  
typedef Ret result_type; S45>f(!  
} ; "lf3hWGw  
等等。。。 |81N/]EER  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XH$|DeAFM  
d A{Jk  
template < typename Func > V JL;+  
struct func_return d|RmU/)  
  { z&,sm5Lb  
template < typename T > , % jTXb  
  struct result_1 lG>e6[Wc  
  { ]_8I_V cQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6 JYOe  
} ; S=SncMO nE  
ilpZ/Rs  
template < typename T1, typename T2 > 3>)BI(Wl  
  struct result_2 G!%XQ\a!  
  { ItE~MJ5p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B Rj KV  
} ; Vj`s_IPY  
} ; .MARF  
E=lfg8yb:  
*[:CbFE0y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J&65B./mD9  
_J~ta.  
template < typename Func, typename aPicker > 7Sq{A@ ET  
class binder_1 p+UHJ&  
  { =2]rA  
Func fn; T ) f_W  
aPicker pk; SliQwm5  
public : Z;SG<  
P3ev 4DL  
template < typename T > QYw4kD}  
  struct result_1 fUKdC \WL  
  { ` +BaDns  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UH&1c8y}  
} ; ~V"cLTj"  
ieRBD6_  
template < typename T1, typename T2 > =k<4mlok^  
  struct result_2 X8n/XG~_  
  { Yk@s"qm3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AnE_<sPA  
} ; Y1aF._Z  
)/ T$H|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wp*&&0O!  
$0 S#d@v}  
template < typename T > `e'o~ oSu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <bXWkj  
  { <Bb<?7q$ld  
  return fn(pk(t)); 4OZ5hH h  
} HZ<f(  
template < typename T1, typename T2 > ji)4WG/1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ed0>R<jR9  
  { cvXI]+`<3\  
  return fn(pk(t1, t2)); 5az 4NT  
} E<#4G9O<  
} ; {F6dSF`  
nL(%&z \4  
+=*m! 7Mr  
一目了然不是么? m`\i+  
最后实现bind 1s}NQ3  
h;ol"  
kGuk -P  
template < typename Func, typename aPicker > +`s&i%{1>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :OQ:@Yk  
  { q'Pz3/mk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #u<o EDQ  
} 'f?&EsIV?  
FH`'1iVH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ad`[Rt']kI  
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。 'K@{vB  
ldCKSWIi-  
十一. phoenix nvs}r%1'5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BvZ^^IUb  
'Elj"Iiu  
for_each(v.begin(), v.end(), *e-ptgO  
( R<lNk<  
do_ D _bkUR1  
[ 5e/qgI)M5  
  cout << _1 <<   " , " fr'huvc  
] :Hf0Qx6  
.while_( -- _1), g",wkO|  
cout << var( " \n " ) inPdV9  
) )p!*c,  
); /\-2l+y>J  
te\h?H  
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: y3KcM#[  
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 "Ql}Y1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =,AC%S_D~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g* \P6  
WBw M;S#%  
0 .FHdJ<  
template < typename Cond, typename Actor > pVV}1RDa  
class do_while ie$`pyj!x  
  { Tbi]oB#  
Cond cd; W8G9rB|T  
Actor act; |ilv|UV  
public : CrNwALx  
template < typename T > P>{US1t  
  struct result_1 zmB31' _  
  { Z@uTkqG)  
  typedef int result_type; %_b^!FR  
} ; C@y}*XV[b  
FpdDIa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2/v35| ?  
mFqSD  
template < typename T > E7X!cm/2<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A$%Q4jC}  
  { VG<Hw{ c3r  
  do 5!'R'x5e  
    { $5TepH0D  
  act(t); AezvBY0'`z  
  } o~v_PD[S  
  while (cd(t)); N+CXOI=6x  
  return   0 ; [F/^J|VMV  
} %s$rP  
} ; JkSdLj  
~Na=+}.q_  
IPl@ DH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~lzdbX  
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。  ?YqJ.F;  
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。 4meidKw]  
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。 *2JH_Cj`  
下面就是产生这个functor的类: H+4=|mkQ  
eecw]P_?  
G1kaF/`O  
template < typename Actor > s<A*[  
class do_while_actor 8{R_6BS  
  { T*h!d(  
Actor act; .A3DFm3t  
public : m"lE&AM64p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `9.dgV  
Vh"MKJ'R^  
template < typename Cond > v"z (JF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ya}T2VX  
} ; 6( >3P  
9<xTu>7J  
i]it5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X'cf&>h  
最后,是那个do_ + $>N]1  
IE&_!ce  
x!'7yx  
class do_while_invoker - #3{{  
  { ; D1FAz  
public : {IJ-4>  
template < typename Actor > 7^ 4jcfJH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Pj'62[5z  
  { ]#F q>E  
  return do_while_actor < Actor > (act); )T>8XCL\}  
} |y.zo cBj  
} do_; @u,+F0Yd  
Z[Wlyb0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IuNkfBe4m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :`D'jF^S  
最后来说说怎么处理break和continue lp(Nv(S  
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。 f%c06Un=  
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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