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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c|;|%"Mk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6GrMcI@hS  
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, G~iYF(:&  
ja,L)b:  
uX5 --o=C  
&Ow?Hd0  
  class filler p?`|CE@h7  
  { coP$7Q .  
public : >!v,`O1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )zc8bS  
} ; gkq RO19  
C&s }m0R  
NE>JtTF<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: />2$ XwP  
x#e\ H F  
 !k??Kj  
ZX5A%`<M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d`q)^  
jv#" vQ9A]  
ht74h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  rgvc5p  
]!Aze^7;  
=iN_Ug+  
o)' =D(  
二. 战前分析 ;KZ2L~ THG  
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。 WZ V*J&  
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 XJ1nhE  
=smY/q^3  
@LMV?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6;c{~$s~[  
  /* --------------------------------------------- */ yar IR|  
vector < int *> vp( 10 ); 2Lu{@*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n,'AFb4AF  
/* --------------------------------------------- */ T+{'W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /s0VyUV=  
/* --------------------------------------------- */ kC#B7*[RM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B>nd9Z '  
  /* --------------------------------------------- */ o!dkS/u-m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C5z  
/* --------------------------------------------- */ owVUL~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _ ~$0cj<  
4a-F4j'  
vlKKPS  
S5 oHe4#89  
看了之后,我们可以思考一些问题: WaK{/6?T,  
1._1, _2是什么? `2U/O .rV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~#x!N=q  
2._1 = 1是在做什么? K<9MK>T  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qhGhUyNX  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 bL#TR;*]  
E|}Nj}(*  
.4)P=*  
三. 动工 'GO..m"G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }pZnWK+  
rca"q[,  
+|w~j#j9`  
v%e"4:K}?  
template < typename T > 39m"}26*E  
class assignment t`3T_t Y  
  { I8>1RXz  
T value; ] :#IZ0#  
public : <iqyDPj  
assignment( const T & v) : value(v) {} `^h##WaXap  
template < typename T2 > ]lG\t'R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .B n2;nO  
} ; HpC4$JMm  
'bO? =+c  
*\+ 'tFT6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]/naH#8G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pjn%CR`;  
AlhiF\+ C  
/Bu5k BC  
2|o$eq3t  
  class holder a6#PZ!1  
  { q &o=4  
public : daNIP1Qn  
template < typename T > u^[v{hv'H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FaM~ 56Pa  
  { !XC7F UO  
  return assignment < T > (t); A84HaRlkF5  
} k3kqgR*  
} ; ]<= t  
6K0*?j{;"  
%QbrVl+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <K'gvMG[  
%;J`dM  
  static holder _1; /_(Dq8^g@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %syBm  
L+CSF ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *?'T8yf^  
而不用手动写一个函数对象。 !*-cf$  
2>s;xZ@/'R  
n|6yz[N  
:b-(@a7>  
四. 问题分析 95&HsgdxJ  
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。 = ByW`  
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。 Z;:-8 HPDY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K-5)Y+| >  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ma~`&\xE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P&;I]2#  
z{x -Vfd  
五. 问题1:一致性  ovO^uWz`  
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?| 'fsOKx4Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1[ Pbsb  
w@We,FUJN  
struct holder bE"CSK#  
  { na)_8r~  
  // J)]W[Nk  
  template < typename T > qE[}Cf]X  
T &   operator ()( const T & r) const 7Jk.U=vY  
  { &s5*akG  
  return (T & )r;  O(!'V~3  
} ^ z;pP  
} ; Pc<ZfO #  
B7;MY6h#  
这样的话assignment也必须相应改动: T5)?6i -N  
"cx" d:  
template < typename Left, typename Right > kQ+5p Fo3  
class assignment A6VkVJZx  
  { t{9Ph]e  
Left l; uJizR F  
Right r; ORNE>6J H  
public : p-Ju&4fS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tp7fmn*  
template < typename T2 > <Bwu N,}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `XQ5>c  
} ; Lfor 0-j  
bc-"If Z&  
同时,holder的operator=也需要改动: N ~Gh>{N  
+;T%7j"wz  
template < typename T > k6XO-a f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w}iflAnjq  
  { w jF\>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h!.(7qdd  
} 2mRso.Ah  
,=FYf|Z  
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。 Y+E@afsKs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z'E@sc 9  
^,3 >}PU  
return l(rhs) = r; <mxUgU  
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。 E_? M&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: shD$,! k  
Tb[GZ,/%;  
template < typename Tp > U!h!z`RU54  
class constant_t V:lDR20*\  
  { wFe</U-';  
  const Tp t; R$\ieNb  
public : *oF{ R^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *m;L.r`5[  
template < typename T > c;WS !.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  :sf;Fq  
  { .p&M@h w  
  return t; 2iUF%>  
} %V$^CWOy  
} ; z w0p}  
_*+M'3&=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TnC'<zm9 !  
下面就可以修改holder的operator=了 f~53:;L/  
=Ij;I~  
template < typename T > Zy<0'k%U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u`ZnxD>  
  { n4ISHxM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qRr;&M &t_  
} hfY2pG9N  
{BF$N#7  
同时也要修改assignment的operator() D=3NI  
'RPe5 vB  
template < typename T2 > u+-}|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \X(.%5xC  
现在代码看起来就很一致了。 rtPQ:CaA)?  
F: \CDM=lS  
六. 问题2:链式操作 M;V2O;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *@D.=i>  
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。 + 5 05  
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。 4kIy4x'*  
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。 rx%lL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s8R.?mhH=  
NL1Ajms`  
template < typename T > T8v>J4@t  
struct result_1 &L_(yJ~-  
  { ?8`b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fi1tF/ `  
} ; SlmgFk!r!  
pJV<#<#Z  
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: xw`Pq6  
l@':mX3xd  
template < typename T > P#iBwmwN+.  
struct   ref ?xIwQd0  
  { B%[Yu3gBo  
typedef T & reference; E-CZk_K9  
} ; *!vwW T  
template < typename T > .|!Kv+yD  
struct   ref < T &> QO~!S_FRH  
  { kid@*.I  
typedef T & reference; c1c8):o+V  
} ; Oo$i,|$$  
d7A vx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N_wB  
FK<1SOE  
template < typename T > yoQ}m/Cj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EP,lT.u3  
  { !2=< MO  
  return l(t) = r(t); T=%,^  
} 5*C#~gd& F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 zW8rC!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8!sl) R  
^Yul|0*J  
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 4"7/+6Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,Tjc\;~%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )CKPzNf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8(]*J8/wt  
最后的布局是: q-}q rg  
                Add l]C#bL>i  
              /   \ ]2Zl\}GwY  
            Divide   5 bL-+  
            /   \ Mh3Tfp  
          _1     3 jnho *,X  
似乎一切都解决了?不。 $bOiP  
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。 `)?N7g[\u  
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。 y\k#83aU|  
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: +VT/ c  
O%}?DiSl  
template < typename Right > nHyqfd<V>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qjDt6B^RO  
Right & rt) const 9X/]O<i,Es  
  { y rH@:D/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lu vrvm  
} x,L<{A`z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A{|^_1  
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。 JCFiKt9n  
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。 gv\WI4"n  
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。 sBm)D=Kll  
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。 X)Zc*9XA  
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? ? `hA:X<  
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: '-X[T}  
.7BJq?K.  
template < class Action > =hY9lxW  
class picker : public Action #;D@`.#\  
  { N2 4J!L  
public : 4g+Dp&U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N1iP!m9Q  
  // all the operator overloaded ~)CGwST[  
} ; cXw8#M!  
@B \$ me  
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。 QZ& 4W  
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: oZ5 ,y+L4  
0hg4y  
template < typename Right > OMf w#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \r1nMw3&  
  { ?xwLe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G ,e!!J  
} "O~7s}  
O\F$~YQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U3u j`Oq  
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。 7bk`u'0%  
1 R,SA:L$  
template < typename T >   struct picker_maker mor[AJ  
  { @d|3c7` A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (<2!^v0.M  
} ; 2q4-9vu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6t=)1T  
  { 6L"b O'_5K  
typedef picker < T > result; ra;:  
} ; &$bcB]C\3  
!K6:5V%q$  
下面总的结构就有了: {4{X`$  
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。 bgeJVI  
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。 Qe =8x7oIP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^+w1:C5  
至此链式操作完美实现。 3/y"kl:< -  
3"Zc|Ck <?  
-H F1c  
七. 问题3 G/ H>M%M  
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。 .oM;D~(=9  
?)gc;K  
template < typename T1, typename T2 > N :OLN[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (&-I-#i  
  { ):\+%v^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j-d542"  
} %GP`H/H(  
v}\Fbe  
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: 0a9[}g1=#  
EMPujik-  
template < typename T1, typename T2 > 0ybMI+*  
struct result_2 Pv|sPIIB7  
  { Gd`s01GKQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .pG`/[*a  
} ; \*M;W|8aB  
>,.\`.0  
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? k*OHI/uiow  
这个差事就留给了holder自己。 XZ2 ji_D  
    cd`P'GDF  
{mY=LaS<  
template < int Order > Bjh8uW G  
class holder; 8@ S@^C*F  
template <> Kpkpr`:)]  
class holder < 1 > vXZ )  
  { ..x 2  
public : qT01@Bku  
template < typename T > PzT@q\O  
  struct result_1 8?rq{&$t  
  { ['Qh#^p  
  typedef T & result; 3sgo5D-rMI  
} ; qC-4X"y+  
template < typename T1, typename T2 > !?sB=qo  
  struct result_2 ;I6C`N  
  { ,."wxP2u  
  typedef T1 & result; _bRgr  
} ; r?|(t?  
template < typename T > ]z2x`P^oI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const );?tGX  
  { P~V ^Efz{  
  return (T & )r; *\_>=sS x;  
} TxH amI l  
template < typename T1, typename T2 > ^Nt^.xi7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JEK_W<BD  
  { qiq=v)  
  return (T1 & )r1; (,|eE)+  
} [x- 9m\h  
} ; O_ vH w^  
E>:#{%  
template <> {E}D6`{  
class holder < 2 > o}D }Q"=A  
  { X5-[v(/]  
public : L=.@hs  
template < typename T > }2^qM^,0  
  struct result_1 %$bhg&}  
  { ,zdK%V}  
  typedef T & result; /7ShE-.5#  
} ; uL:NWgN  
template < typename T1, typename T2 > 9!0-~,o  
  struct result_2 s#aane  
  { #TV #*  
  typedef T2 & result; Q'Uv5p"X  
} ; sxdDI?W4  
template < typename T > aCi)icn$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V2:S 9vO'  
  { ScQ9p379  
  return (T & )r; "Y"`'U=v  
} n?S)H=  
template < typename T1, typename T2 > |h&okR+_,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *|cs_,3  
  { ?;Da%VS3  
  return (T2 & )r2; F>?~4y,b7  
} l*Fp}d.  
} ; hM&VMa[  
P057]cAat<  
M5x MTP-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z uo:yaO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ) % gU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iQgr8[ SFf  
{$7vd  
return l(i, j) = r(i, j); vrh2}biCR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Mp^G7JY,  
|Qpd<L  
  return ( int & )i; 4tvZJS hV  
  return ( int & )j; qWXw*d1]  
最后执行i = j; }h|HT  
可见,参数被正确的选择了。 aU#r`D@0  
[(vV45(E  
W@+ge]9m&  
31F^38  
@udc/J$  
八. 中期总结 _^$F^}{&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @lqI,Ce5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zQB1C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sdKm@p|/|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >#`{(^  
E};1 H  
"b"|ay  
Ss1&fZoj  
n8q%>.i7  
a!&m\+?  
九. 简化 dd@ D s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6rlM\k@!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1R]h>'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: m$g{&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d1NKVMeWr  
  +-*/&|^等 /1hcw|cfC  
2. 返回引用。 w-Q=oEt  
  =,各种复合赋值等 7!e kINQ  
3. 返回固定类型。 ph3dm\U.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yQFZRDV~  
4. 原样返回。 g{hbq[>X]  
  operator, qIO)<5\[%d  
5. 返回解引用的类型。 h0l_9uI  
  operator*(单目) ciN*gwI)  
6. 返回地址。 OjK+`D_C  
  operator&(单目) '=UsN_@  
7. 下表访问返回类型。 ~S0T+4$  
  operator[] OV-#8RXJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F[X;A\  
  operator<<和operator>> A*W/Q<~I  
O5JG!bGE_F  
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。 v5L#H=P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -)e(Qt#ewl  
]/Cu,mX  
template < typename Left > I$f'BAw  
struct value_return = Fwzm^}6  
  { K3`48,`?wA  
template < typename T > bFfDaO<k  
  struct result_1 ?1H>k<Jp  
  { fBP J8VY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _2xYDi  
} ; N&W7g#F  
#/WjKr n  
template < typename T1, typename T2 > (U*Zz+ R   
  struct result_2 02po;  
  { C+-sf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 21~~=+)X  
} ; >yr3C  
} ; D!bi>]Yd  
U,,rB(  
u6/;=]0   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z2SR/[I?  
P~@I`r567  
下面我们来剥离functor中的operator() H&0S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w%kaM=  
SqT+rvTh  
return l(t) op r(t) ~h444Hp=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !)uXCg9U  
return op l(t) Z DnAzAR  
return op l(t1, t2) @C5 %`{\  
return l(t) op 'h{DjNSM  
return l(t1, t2) op V(n3W=#kky  
return l(t)[r(t)] 15!b]':  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Mm#=d?YUHJ  
7 6S>xnN  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @%#!-wC-5  
单目: return f(l(t), r(t)); 5$ rV0X,O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 90+Hv:wF  
双目: return f(l(t)); KnYHjJa  
return f(l(t1, t2)); ^r~R]stE^  
下面就是f的实现,以operator/为例 v5`Odbc=w  
'a enh j  
struct meta_divide 8j!(*'J.  
  { Rj,M|9Y)o  
template < typename T1, typename T2 > K.\-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7R".$ p  
  { '5n=tRx  
  return t1 / t2; )hK1W\5  
} hin6cac  
} ; WFpR@53Db  
2&U<Wiu\}  
这个工作可以让宏来做: $a+)v#?,  
}F (lffb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ki|w?0s  
template < typename T1, typename T2 > \ ^->vUf7PX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n!y}p q6  
以后可以直接用 [{9&KjI0K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DX#F]8bWl  
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 CI,xp  
(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。。。) eFCXjM  
MFLw^10(T  
1oIu~f{`  
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 TVFxEV7Fx  
{v}jV{'^um  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dCM*4B<  
class unary_op : public Rettype ecy41y'~:  
  { vR"<:r47?  
    Left l; q CB9z  
public : EM.rO/qcW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .:#6dG\0z  
W4(O2RU  
template < typename T > \ g[A{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }\/f~ ?tEh  
      { j>OB<4?.+  
      return FuncType::execute(l(t)); =Z(#j5TGvH  
    } ^@..\X9  
mg^\"GC*8  
    template < typename T1, typename T2 > wh;E\^',n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "A?_)=zZ  
      { $R<eXDW6:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3M&75OE  
    } )WFSUZ~  
} ; ZVek`Cc2  
I:aG(8Bi)H  
-m~[z  
同样还可以申明一个binary_op %lU$;cY  
OAQ'/{~7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v+*l|!v  
class binary_op : public Rettype [Pt5c6L:  
  { TY|]""3 f9  
    Left l; c};Qr@vpo  
Right r; 1dK^[;v>3  
public : 7>m#Y'ppl@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ngJES` 0d  
G#! j`  
template < typename T > LHWh-h(s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &7X0 ;<  
      { ca_8S8lv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jL)aU> kN  
    } 3;`93TO{  
JqH2c=}-  
    template < typename T1, typename T2 > kc8T@5+I0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vwzTrWA=  
      { P"u*bqk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E4[\lX$J  
    } 6#5@d^a  
} ; @11voD  
r/L3j0  
(.!q~G  
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 Xb3vvHdI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~eL7=G@{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +.HQ+`8z]  
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。 4aB`wA^x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L i=l/  
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。。。 qTyU1RU$9^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qr=U= oK  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Z/uRz]Hi  
下面是修改过的unary_op M7,|+W/RK  
=GM!M@~,Ab  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xYt{=  
class unary_op D?5W1m]E,s  
  { hY'"^?OP  
Left l; 9i|6  
  ~w[zX4@  
public : ;{Z2i%  
N'm:V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bJB:]vs$  
R?|_` @@A  
template < typename T > a/)TJv  
  struct result_1 x|<|eRYK  
  { R!pV`N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5-mJj&0:!  
} ; QTn-n)AE  
J?%D4AeS]v  
template < typename T1, typename T2 > H V   
  struct result_2 5K6_#g4"  
  { 053W2Si   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x-Mp6  
} ; [[ s k  
\v-> '  
template < typename T1, typename T2 > 3UN Jj&-`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >2g CM  
  { H8-,gV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .cZ&~ N  
} Y6D =tb  
=v;-{oN!  
template < typename T > hCxL4LrF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -O_UpjR;  
  { BEI/OGp  
  return OpClass::execute(lt(t)); aF;&#TsB  
} '}rDmt~  
RD_;us@&&*  
} ; ~y|%D;  
l[fNftT-  
"BVz5?  
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 =V,'f  
好啦,现在才真正完美了。 AV2q*  
现在在picker里面就可以这么添加了: Iiy:<c  
M5x!84  
template < typename Right > YwF6/JA0^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `riv`+J{s  
  { VG8rd'Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |@@mq!>-  
} ?\O+#U%W  
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。 ]Z84w!z  
Gqia@>T4*N  
"w'YZO]>  
18n84RkI9  
| 5L1\O8#  
十. bind 3=<iGX"z  
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。 7YN)T?  
先来分析一下一段例子 N{`l?t0I  
sTA/2d  
K?;p:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dH/t|.%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1`}fbX;"m)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TcP1"wc  
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。 *3ne(c  
我们来写个简单的。 "{B ek<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2 Lam vf  
对于函数对象类的版本: #PrV)en  
 g_>ZE  
template < typename Func > i]53A0l  
struct functor_trait @\D D|o67  
  { J@GfO\ o  
typedef typename Func::result_type result_type; YT5>pM-%  
} ; *QG3Jz  
对于无参数函数的版本: YEQW:r_h.S  
KyyG8;G%  
template < typename Ret > 1:Yt2]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N#u8{\|8]  
  { {IMzR'PN  
typedef Ret result_type; // }8HY)>  
} ; 2 &Byq  
对于单参数函数的版本: 4{DeF@@  
/SXz_ e  
template < typename Ret, typename V1 > 7idi&h"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +^J-'7Vt  
  { vaj66nV  
typedef Ret result_type; Hk]BC  
} ; >-w=7,?'?z  
对于双参数函数的版本: gFT~\3j p=  
k,7+=.6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \ZFQ?e,d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >fye^Tx  
  { ,w%oSlOu  
typedef Ret result_type; qP"JNswI_  
} ; s1vrzze  
等等。。。 M_1Tx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zcB 2[eaV  
olMO+-USP  
template < typename Func > @E}X-r.^f  
struct func_return A'( 7VJ  
  { Tj=dL  
template < typename T > cIr1"5POXK  
  struct result_1 HJ qQlEq  
  { q{GSsDo-:V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OF&h=1De,  
} ; =u8D!AxT  
ZB[(Tv1  
template < typename T1, typename T2 > +oy&OKCa  
  struct result_2 V+qJrZ ,i  
  { lmQ6X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5ttMua <G?  
} ; k=7Gr;;l=p  
} ; _;:rkC fj  
lKEX"KQ!  
( f,J_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 23-t$y]  
u<]mv  
template < typename Func, typename aPicker > HmExfW  
class binder_1 VD24X  
  { d9Z&qdxTKq  
Func fn; JA)o@[l F  
aPicker pk; 8PBU~mr  
public : U,<]J*b(@4  
f<89$/w  
template < typename T > B:-U`CHHQ  
  struct result_1 mP pvZ  
  { 1TNz&=e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #, Q}NO#vT  
} ; w< 65S  
st?gA"5w  
template < typename T1, typename T2 > $;Vc@mYGW;  
  struct result_2 gF[6c`-s  
  { hr$Sa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f xDj+Q1p  
} ; qL| 5-(P  
F>dwLbnb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +z-[s6q2m  
W]]q=c%2  
template < typename T > (*,8KLV_i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QjA&IZEC  
  { J&eAL3"GF  
  return fn(pk(t)); RF_[?O)Q  
} ^qxdmMp)l  
template < typename T1, typename T2 > BeK2;[5C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jfUJ37zNZr  
  { :l+_ja&o  
  return fn(pk(t1, t2)); 4\M8BRuE  
} eZg$AOpU  
} ; v f`9*xF  
&Y1`?1;nw  
SIq1X'7  
一目了然不是么? cd!|Ne>fe  
最后实现bind `=79i$,,t  
+?;j&p  
x;u~NKy  
template < typename Func, typename aPicker > Xo Y7/&&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3gpo %  
  { tBseqS3<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uPkb, :6~Z  
} u_.HPA  
ASW4,%cl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d$K=c1  
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。 XA1f' Kk  
JSgpb ?(  
十一. phoenix xP{-19s1]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x=-0zV  
_gW{gLYyJ  
for_each(v.begin(), v.end(), > \3ah4"o  
( |3;(~a)%  
do_ Ky kSFB  
[ e1unzpWN  
  cout << _1 <<   " , " mV?&%>*(f  
] :y# T9R9  
.while_( -- _1),  (#o t^  
cout << var( " \n " ) *Y%Jl o  
) #~k[6YR 0  
); Mra35  
Ma6W@S  
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: S`iR9{+&  
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 rbyY8 bX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]JjK#eh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8o|P&q(v*  
hj!+HHYSk  
*HE^1IEl  
template < typename Cond, typename Actor > S~)w\(r  
class do_while gnLn7?  
  { i#W*'   
Cond cd; l Y'N4x7n  
Actor act; pu4,0bw  
public : ?Elg?)os  
template < typename T > #BY`h~&T  
  struct result_1 g97]Y1g  
  { jL>:>r  
  typedef int result_type; <7 )Fh*W@  
} ; qX#MV>1  
WeMAe w/d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qZk:mlYd  
@r;wobt  
template < typename T > }Qr6 l/2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )oU)}asY  
  { GABQUmtH  
  do {f DTSr?/  
    { H?`g!cX  
  act(t); x,8<tSW)Z  
  } p_2pU)%  
  while (cd(t)); L":bI&V?:  
  return   0 ; x_MJJ(q8g  
} ^,8R,S\} $  
} ; $ uh z  
06 mlj6hV  
C~4PE>YtTv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zsXpA0~3s  
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。 #8h ;Bj  
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。 aM=D84@  
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。 Di5(9]o2  
下面就是产生这个functor的类: 1X1 N tS @  
!>$4]FkV  
|L6&Gf]#5  
template < typename Actor > 1Sz A3c  
class do_while_actor ?> D tw#}  
  { hJ;$A*Y  
Actor act; 'gMfN  
public : ,)FdRRj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =aG xg57  
Q \hY7Xq'  
template < typename Cond > p0:kz l4$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]0V}D,V($  
} ; s1N?/>lmB  
Me5{_n  
*fMpZ+;[m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hqvE!Of  
最后,是那个do_ 9!',b>C6  
#-VMg+14  
=='Td[  
class do_while_invoker fV>CZ^=G  
  { =uHnRY  
public : g|X;ahTT  
template < typename Actor > M~e0lg8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -Apc$0ZsN  
  { {Azn&|%.t  
  return do_while_actor < Actor > (act); @$^bMIj@W  
} e}Vw!w  
} do_; q%n6K  
?lGG|9J\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8I20*#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'VyM{:8  
最后来说说怎么处理break和continue \J..*,'  
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。 :o-,SrORM  
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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