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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [:-Ltfr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ) -+u8#  
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, !424K-nW  
@^8tk3$ Y  
bmT_tNz  
X}.y-X#v5J  
  class filler ~y.{WuUD  
  { (9r\YNK  
public : "oZ-W?IKE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;Wa4d`K  
} ; a?bSMt}  
8W$uw~|dw  
t|Cp<k]B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pi)7R:i  
.i[rd4MCK  
~^((tT  
J<h^V+x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Az.(tJ X"  
{ -*+G]  
'_& Xemz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tz&'!n}  
\M~M  
C8qA+dri  
vzl+0"  
二. 战前分析 Z -3i -(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L&$ X\\Lv^  
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 HvSKR1wL\  
R)% Jr.U  
fHTqLYd-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 07WZ w1(;  
  /* --------------------------------------------- */ '@)47]~  
vector < int *> vp( 10 ); T|o[! @:,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M>hHTa?W  
/* --------------------------------------------- */ Q2sX7 cE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ox;q +5  
/* --------------------------------------------- */ ~^*IP1.3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ag1*.t|  
  /* --------------------------------------------- */ 1"J\iwN3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LB}y,-vX>  
/* --------------------------------------------- */ c e`3&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'EFSr!+  
%/KN-*  
x ;V7D5 q  
a nK7j2  
看了之后,我们可以思考一些问题: j+0=)Q%I=  
1._1, _2是什么? "YbvI@pD  
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。 $ 2'AY  
2._1 = 1是在做什么? d&K2\n  
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。 ,L ;ueAo  
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。 P?%kV  
19a/E1  
@i`*i@g  
三. 动工 '^f,H1oW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kfaRN ^  
Bw2-4K\"kc  
]$[J_f*x  
MONfA;64/  
template < typename T > p9]008C89  
class assignment ~_C[~-  
  { IV$pA`|V  
T value; e(7F| G*  
public : ]jNv}{  
assignment( const T & v) : value(v) {} GKf,1kns  
template < typename T2 > @QiuCB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Xq`|'6]/  
} ; uM"G)$I\  
.6Jo1$+  
dL%?k@R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UJ-IK|P.#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UFnz3vc  
ER0nrTlB<  
7PG&G5  
*nUD6(@g  
  class holder Ara D_D  
  { w?^qAj(*d  
public : *FoH '\=  
template < typename T > * ^R?*vNs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  qW8sJ=  
  { 1fBj21zG  
  return assignment < T > (t); x(J|6Ey7!n  
} UH=pQm ^W  
} ; [DS.@97n  
94bmK V_  
B"rV-,n{  
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: o HqBNTyH  
r}k2n s9  
  static holder _1; Fd@n#DR `  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yPG,+uQ$.  
;&B;RUUnTO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A$gP: 1&m  
而不用手动写一个函数对象。 eZes) &4  
$10"lM[  
)}QtK+Rq  
ZmSe>}B=  
四. 问题分析 LIfQh  
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。 X|!Vt O  
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。  + ]I7]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #- S%aeB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o6LeC*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i("ok  
w1q-bIU  
五. 问题1:一致性 pVgzUu7  
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?| %j3XoRex><  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l /?Jp+]  
fBtTJ+51}  
struct holder wrw4Uxq  
  { #{-l(016y  
  // 8T ?=_|  
  template < typename T > qffVF|7  
T &   operator ()( const T & r) const 9FB k|g"U)  
  { NP }b   
  return (T & )r; X2CpA;#;7l  
} sfb)iH|sW  
} ; 3d<Z##`{4  
*F:f\9   
这样的话assignment也必须相应改动: SUv(MA&  
XcN"orAo  
template < typename Left, typename Right > tzH~[n,  
class assignment pC=kvve  
  { WC2sRv4]3  
Left l; yU ?TdM\  
Right r; .|ZO2MCd  
public : IRWVoCc9/\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [2h 4%{R&  
template < typename T2 > | ]#PF*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IIj :\?r  
} ; 6"@`iY  
jL^3/0"o  
同时,holder的operator=也需要改动: GYp}V0  
"d1~(0=6<m  
template < typename T > Cp!bsasj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e`]x?t<U4/  
  { k*xMe-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d v8q&_  
} 2'>  
JDbRv'F:(  
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。 P*=M?:Jb,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fXo$1!  
pi?$h"y7Q  
return l(rhs) = r; CEQs}bz  
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。 JU>F&g/|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'YFy6rds  
+!"GYPUXy  
template < typename Tp > LN=6u  
class constant_t *;E\,,Io  
  { 8.`*O  
  const Tp t; },eV?eGj  
public : t,D7X1W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f2*e&+LjTP  
template < typename T > WdtZ{H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $"e$#<g  
  { 5t=7-  
  return t; msf%i!  
} @$G{t^&os  
} ; Ms>CO7Nvy  
3UR'*5|'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Bp:PAy  
下面就可以修改holder的operator=了 $kAal26z  
3Gk\3iU!  
template < typename T > Z'!Ii+'6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pB(|Y]3A  
  { =lb5 #  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }Od=WQv+  
} #(Xv\OE  
2E 0A`  
同时也要修改assignment的operator() z^,P2kqK_  
%fJ~ 3mu  
template < typename T2 > _P}wO8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >;^t)6  
现在代码看起来就很一致了。 /#Fz K  
Y|X!da/  
六. 问题2:链式操作 (&o|}"kRq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w ]%EJ|'  
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。 [8 I*lsS  
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。 WALK@0E  
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。 '&LH9r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }5b,u6  
KA/ ~q"N  
template < typename T > (C9{|T+h  
struct result_1 :|&S7 &l]  
  { ~pt#'65}:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xoe/I[P]U  
} ; z*ly`-!  
D~Rv"Hh  
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: pr w% )#,  
HrK7qLw7  
template < typename T > +~n"@ /  
struct   ref [wkSY>Gu  
  { q.:j yj6  
typedef T & reference; vp|.x |@  
} ; +*`>7m<^  
template < typename T > k*u4N  
struct   ref < T &> M+l~^E0Wj  
  { P[K42 mm  
typedef T & reference; y F;KyY{  
} ; =WEWs4V5A  
TQL_K8k@_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P;bOtT --  
wl N l|+ K  
template < typename T > b O9PpOk+z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O*lMIWx  
  { HO}eu  
  return l(t) = r(t); ]|8*l]oc  
} Bk;/>gD  
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。 0c GjOl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EUmbNV0u  
-~NjZ=vPh  
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 j V'~>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3kW%,d*_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (nnIRN<}$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /4>|6l=  
最后的布局是: yD yMI  
                Add ' JAcN@q~z  
              /   \ 4<btWbk5u*  
            Divide   5 tGw QUn  
            /   \ OI)U c .  
          _1     3 1SG^g*mf  
似乎一切都解决了?不。 zbZN-j#  
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。 fq(3uE]nC  
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。 g0 k{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: rd ]dD G  
2#_ i_j  
template < typename Right > 7Um3m yXU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T]lVwj  
Right & rt) const +![\7  
  { l<UJ@XID$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7J|e L yj  
} 3e?a$~9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |>v8yS5  
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。 se S)`@n  
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。 i:sb_U+M  
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。 eMOnzW|h  
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。 }&Ul(HR  
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? JPM W|JT  
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: Clmz}F  
?{(Jy*  
template < class Action > 5 8n(fdE  
class picker : public Action !glGW[r/7  
  { "vF7b|I  
public : @u1mC\G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J%1 2Ey@6  
  // all the operator overloaded i{MzQE+_^  
} ; pIgjo>K  
` 7jdV  
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。 \w=*:Z  
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: qM9> x:V  
]}9D*V  
template < typename Right > aMO+ y91Y(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const - -ZSl  
  { %&&;06GU}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  MuP&m{  
} ]-8yZWal  
7b hJt_`Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Lb0BmR%0  
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。 F2C v,&'  
)(DX]Tr`  
template < typename T >   struct picker_maker 5@`DS-7h  
  { v0W/7?D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^cI 0 d,3=  
} ; F(;95TB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8]A`WDO3  
  { 9~6~[z  
typedef picker < T > result; i3<ZFR  
} ; m:C|R-IL  
vx4Jk]h+=L  
下面总的结构就有了: :M\3.7q  
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。 I7HP~v~  
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。 :eL ja*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +*Pj,+;W  
至此链式操作完美实现。 5tcJT z  
&)F# cVB  
jbs)]fqC;  
七. 问题3 >-4kO7.V  
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。 F:cenIaBF  
(6~~e$j  
template < typename T1, typename T2 > $|H7fn(r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L<O"36R  
  { V38v2LI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k%h%mz  
} T)#eaz$4W  
$#7~  
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:  rhO 8v  
Qh!h "]  
template < typename T1, typename T2 > (7?jjH^4  
struct result_2 I>%@[h,+  
  { { GKqOu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rEY5,'?YHv  
} ; lPOcX'3\  
=7 ${bp!  
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? p'YNj3&u  
这个差事就留给了holder自己。 z]0UW\S/  
    F'3-*>]P  
ca?;!~%zA  
template < int Order > O K2|/y  
class holder; +EP=uV9t  
template <> \"AzT{l!;  
class holder < 1 > zR6^rq*  
  { % #-'|~  
public : 6),VN>j  
template < typename T > "&N1$$  
  struct result_1 "|%'/p  
  { `'}c- Q  
  typedef T & result; +,A7XBn  
} ; ~4C:2  
template < typename T1, typename T2 > bT#re  
  struct result_2 X8| 0RU@f  
  { :Tn1]a)f6  
  typedef T1 & result; c(!8L\69V}  
} ; EP}NT)z,{  
template < typename T > F<|x_6a\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'qnnZE  
  { -40OS=wpA  
  return (T & )r; 8[mj*^P  
} z!/ MBM  
template < typename T1, typename T2 > iVqa0Gl+}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P4.snRQ  
  { O/bpm-h`8c  
  return (T1 & )r1; ]Q*eCt;l"K  
} Sp^jC Xu  
} ; iTg7@%  
}5a$Ka-  
template <> F]7$Y  
class holder < 2 > G,JK$j>*l  
  { 3m59EI-p  
public : -3eHJccB  
template < typename T > )kuw&SH,  
  struct result_1 z{ydP Ra  
  { XbL\l  
  typedef T & result; /8tF7Mmr  
} ; A3c&VT6Q  
template < typename T1, typename T2 > ;,Q6AS!  
  struct result_2 /;\{zA$uC=  
  { T!pjv8y@R  
  typedef T2 & result; q'4qSu  
} ; &a];"2  
template < typename T > u@eKh3!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {5N!udLDr5  
  { SM@RELA'Lb  
  return (T & )r; L !V6 Rfy  
} `1qM Sq  
template < typename T1, typename T2 > -|&5aH]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sCw X|  
  { EABy<i  
  return (T2 & )r2;  cnwpd%]o  
} 3^J~ts{*  
} ; Rr3<ln  
k| Ye[GM*  
hY-;Vh0J  
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> >。 SFRQpQ06  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pu9ub.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bh*7uNM  
Lr}>Md  
return l(i, j) = r(i, j); xBW{Wyh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) + ZxG<1&  
AB1,G|L  
  return ( int & )i; 1} h''p  
  return ( int & )j; XI*cu\7sy  
最后执行i = j; \ 4r?=5v*  
可见,参数被正确的选择了。 X`E3lgfqT  
8!q$8]M  
.<|.nK`6  
9Di@r!Db  
N&'05uWY}  
八. 中期总结 u"*Wo'3I|  
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: XexslzI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PK7 kpC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }xE}I<M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =9@t6   
7)y9% -}  
D%=FCmL5@=  
g<"k\qs7  
e$+/;MRq  
qqR8E&Y{  
九. 简化 fR6.:7&  
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。 !p#+I=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /"*eMe!=  
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: _>"f&nb O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A]k-bX= s  
  +-*/&|^等 IU*w 'a  
2. 返回引用。 si|DxDx  
  =,各种复合赋值等 wqyrs|P  
3. 返回固定类型。 Q+]9Glz9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y@?t[A#v  
4. 原样返回。 :- Al}7  
  operator, j/<z[qr  
5. 返回解引用的类型。 1 6N+  
  operator*(单目) WMw]W&  
6. 返回地址。 4`Z8EV  
  operator&(单目) |-SImxV  
7. 下表访问返回类型。 -Bl !s^-'  
  operator[] *U69rbYI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ejuw+@ _  
  operator<<和operator>> k_}aiHdG  
Im*~6[  
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。 Zg#VZg1 2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h72#AN  
78[5@U  
template < typename Left > 0nbQKoF  
struct value_return D)*OQLHW  
  { ]J%p&y+6  
template < typename T > u^!c:RfE?  
  struct result_1 It .`  
  { rIg5Wcd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a7Fc"s*  
} ; KNw{\Pz~w  
/>,Tq!i\4}  
template < typename T1, typename T2 > ub* j&L=  
  struct result_2 rL=_z^.P  
  { _Ka6! 9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #kt3l59Ty  
} ; q0l=S+0  
} ; jbU=D:|  
=/b WS,=  
."#M X!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '.mHx#?7  
uuA q\YZy/  
下面我们来剥离functor中的operator() foOwJ}JU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V#Px  
P e\AH  
return l(t) op r(t) JGB 9Z   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0Ek + }`  
return op l(t) %SX)Z i=O  
return op l(t1, t2) MzY~-74aF  
return l(t) op W=9Zl(2C  
return l(t1, t2) op ZM~kc|&  
return l(t)[r(t)] O&Ws*k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }95;qyQ$  
l-Q.@hG  
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: 4KkjBPV  
单目: return f(l(t), r(t)); [= GVK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >pVrY; P[  
双目: return f(l(t)); Q--VZqn  
return f(l(t1, t2)); #00k7y>OyD  
下面就是f的实现,以operator/为例 hpqM fz1  
Y}/e" mp  
struct meta_divide `a!:-.:v  
  { */|Vyp-  
template < typename T1, typename T2 > J9kmIMq-C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XU3v#Du  
  { .5;Xd?  
  return t1 / t2; s L9,+  
} >Y h7By  
} ; 1%;o-F@  
<#hltPyh  
这个工作可以让宏来做: kbxy^4"X  
@LzqQ [  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,.cNs5 [t  
template < typename T1, typename T2 > \ WP@IV;i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t#Q" ;e  
以后可以直接用 g@va@*|~d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0!:1o61  
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 &7{/ x~S{  
(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。。。) U8T"ABvFP  
t~l uBUF  
%4%$NdU"  
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 [^cflmV  
d=TZaVL$$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x tJ_azt  
class unary_op : public Rettype %|3I|'%Y  
  { Ls<.&3X2  
    Left l; I-fjqo3  
public : RW!_Zz Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #9{9T"ed  
9'qU4I  
template < typename T > Y SvZ7G(m>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '%u7XuU-]  
      { .)7r /1o  
      return FuncType::execute(l(t)); =*AAXNs@3  
    } y}fF<qih'>  
yN0!uzdW*  
    template < typename T1, typename T2 > AX Y.80+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nZfU:N  
      { <*g!R!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b;N[_2  
    } k k&8:;Vj  
} ; 5,>Of~YN  
N34.Bt  
#SHmAB  
同样还可以申明一个binary_op PFqc_!Pm  
"w)Y0Qq*z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _86#$|kw  
class binary_op : public Rettype Q Eh_2  
  { Y4\BHFq  
    Left l; =1JS6~CTLN  
Right r; t Z_ni}  
public : sg.8Sd"]7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QW5S=7  
t3#My2=  
template < typename T > \k#|5W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const an4^(SY  
      { ,~R`@5+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BVKr 2v  
    } "5KJ /7q!  
g1je':  
    template < typename T1, typename T2 >  t8 "*j t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ZpcvK/S  
      { 4k HFfc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +>em !~3  
    } hnQDm$k  
} ; i/&?e+i  
>|)ia5#  
K/2k/\Jk[_  
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 d6$,iw@>^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 14[+PoF^A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `]Uu`b  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^J?ExMu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hmA$gR_  
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。。。 *H"IW0I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gaK m`#  
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) @} nI$x.  
下面是修改过的unary_op 5wy1%/;  
hPC t-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Bf72 .gx{0  
class unary_op 0{ZYYB&"~J  
  { BFU6?\r  
Left l; g> lJZD@  
  m15MA.R>  
public : fn%Gu s~  
u|!On  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0ssKZ9Lc  
*V\z]Dy-[  
template < typename T > /Hox]r]'e  
  struct result_1 iqzl(9o.D  
  { sr0.4VU1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r/X4Hy0!lT  
} ; dLtSa\2Hn  
CDDx %#eG>  
template < typename T1, typename T2 > jV(\]g"/=  
  struct result_2 +d[A'&"  
  { *]ROUk@K=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bv.DW,l%'  
} ; Q?f%]uGFQ  
}(g`l)OX  
template < typename T1, typename T2 > 1g_(xwUp+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O/X;(qYd  
  { ? m$uqi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o/EN3J  
} GM.2bA(y  
U({20  
template < typename T > $/\b`ID  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T ;Ga G  
  { NDw+bR-  
  return OpClass::execute(lt(t)); jlmP1b9  
} ;j#$d@VG"  
M*DFtp<  
} ; x=+R0ny  
a,o>E4#c  
|4UU`J9M  
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 <@B zF0  
好啦,现在才真正完美了。 T6X%.tR>`  
现在在picker里面就可以这么添加了: 45Z"U<I,9  
8+m[ %5lu  
template < typename Right > Qfhhceb6#J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ep"YGx  
  { 64Ot`=A"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lpW|GFG  
} h)%}O.ueB  
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。 Wvhg:vup  
}uI(D&?+h  
A),nkw0X  
>28.^\?H4  
4$~]t:n  
十. bind RwH<JaL:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |{#=#3X  
先来分析一下一段例子 T5mdC  
.YvE  
}yCw|B|a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o8!gV/oy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QN%w\ JXS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?/mkFDN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 V:M$-6jv  
我们来写个简单的。 'Ii%/ Ob!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (Bta vE  
对于函数对象类的版本: oo{5 :  
\z}/=Qgc  
template < typename Func > ]!>ThBMa  
struct functor_trait ~|j:xM(i  
  { 9N H"Ik*  
typedef typename Func::result_type result_type; 6E9y[ %+  
} ; )P6n,\  
对于无参数函数的版本: -*[?E!F  
=AFTB<7-^  
template < typename Ret > +/A`\9QT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E"ju<q/Q  
  { 9/lCW  
typedef Ret result_type; j8@ Eqh  
} ; l@+WGh  
对于单参数函数的版本: jB8n\8 Bs  
`={s*^Ta  
template < typename Ret, typename V1 > zNE"5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nwwKef(  
  { #+V5$  
typedef Ret result_type; [OI&_WIw  
} ; Mr}]P(4h  
对于双参数函数的版本: )"  H$1  
]Gw?DD|Gn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S~"1q 0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7m;2M]BRi  
  { 4X2XSK4  
typedef Ret result_type; SnK j:|bV  
} ; {(}Mu R  
等等。。。 >wK ^W{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r7tN(2;5  
?^z!yD\  
template < typename Func > o E+s8Q  
struct func_return 2 }QD>  
  { 0y$aGAUm  
template < typename T > sPCp20x:y8  
  struct result_1 N0be=IO5#  
  { zcrLd={  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {;(X#vK}9  
} ; Bp3%*va  
ETP}mo  
template < typename T1, typename T2 > WA-` *m$v  
  struct result_2 Wt +, 6Cq  
  { aq[;[$w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m178S3  
} ; S7-ka{S  
} ; 0G/VbS  
_(J7^rN  
|H67ny&K^&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GyV3]Qqj  
w=I' CMRt  
template < typename Func, typename aPicker > ;!4Bw"Gg  
class binder_1 p*10u@,  
  { qC9$xIWq  
Func fn; ||y5XXs  
aPicker pk; 9X8{"J  
public : )u7*YlU\I  
Wxl^f?I`:  
template < typename T > OE(H:^ZR  
  struct result_1 jB]tq2i  
  { :sRV]!Iw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W1X\!Y  
} ; G| pZ  
T>(nc"(  
template < typename T1, typename T2 > `d#l o  
  struct result_2 s8| =1{  
  { so|5HR|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F_ ~L&jHP  
} ; =z'w-ARy  
DSY:aD!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U^4 /rbQ  
SCl$+9E  
template < typename T > qO=_i d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QRnkj]b  
  { .gNWDk0$Y  
  return fn(pk(t)); ]%IcUd}  
} u7>b}+ak&  
template < typename T1, typename T2 > CIh@H6|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D%v4B`4ua'  
  { !dB {E  
  return fn(pk(t1, t2)); :8}QKp  
} *D ld?Q  
} ; 2= X2M  
;aBK4<-vl  
8P r H"pI  
一目了然不是么? @ NGK2J  
最后实现bind >W"gr]R<  
(#* 7LdZ  
d% ?+q0j  
template < typename Func, typename aPicker > '1A S66k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &LE,.Q34  
  { $x5P5^Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SU OuayE  
} &Zl$7  
$:"r$7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SU;PmG4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <v;;:RB6c  
~lMw*Qw^  
十一. phoenix ~<Z;)e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JqTkNKi/s  
Zrp`91&I  
for_each(v.begin(), v.end(), [-!   
( |R:gu\gG  
do_ !=@Lyt)_b  
[ h)BRSs?v_D  
  cout << _1 <<   " , " W HO;;j  
] z]ZhvH7-  
.while_( -- _1), Vu '/o[nF>  
cout << var( " \n " ) XnrOC|P$  
) 1g6AzUXg  
); S(](C  
`m?%{ \  
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: O[f*!  
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 IlsXj`!e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \]}|m<R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <b>@'\w9  
a'f"Zdh%w  
;>_\oZGj_  
template < typename Cond, typename Actor > WS8m^~S@\  
class do_while +[*VU2f t  
  { %se4aeOrX  
Cond cd; C4],7"Sw  
Actor act; OiNzN.}d  
public : 5bM/ v  
template < typename T > IRNL(9H  
  struct result_1 wEENN_w  
  { "P HkbU  
  typedef int result_type; C%d\DuJ5'~  
} ; q}>1Rr|U`  
^pZ1uN!b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GqumH/;  
i`/_^Fndyu  
template < typename T > q\ FF)H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ES!$JWK|  
  { / PG+ s6  
  do =3OK 3|  
    { km2('t7?  
  act(t); <l]P <N8^  
  } py.lGywb_  
  while (cd(t)); /%9D$\  
  return   0 ; K: g_M  
} Nq1la8oQ3  
} ; ){`s&?M0  
:b)IDcW&j:  
=gS?atbX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J#vIz  Q  
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。 '_,/N!-V  
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。 O,R5csMh  
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。 GZ0? C2\  
下面就是产生这个functor的类: 5ckL=q"+/  
`<!Nk^2ap  
j_*$ Avy  
template < typename Actor > JP`$A  
class do_while_actor &C<K|F!j!  
  { cHOtMPyQ  
Actor act; MTo<COp($  
public : nmZz`P9g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} << `*o[^L  
_@9[c9bO  
template < typename Cond > kcKcIn{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \"Z^{Y[,;  
} ; AE`X4q  
i2KN^"v?N  
'?dO[iQ$:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D+ mZ7&L  
最后,是那个do_ u~n*P``{  
P' .MwS  
.zQ:u{FT  
class do_while_invoker )9F-h8 &"  
  { 6yk=4l\  
public : 51j5AbFQ"  
template < typename Actor > )QYg[<e6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )[RLCZ  
  { koOkm:(,  
  return do_while_actor < Actor > (act); Jb~$Vrdy  
} H'k$<S  
} do_; Y,Dd} an  
3qJOE6[}%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hw! l{yv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C'&)""3d  
最后来说说怎么处理break和continue !z">aIj\6  
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。 G2 A#&86J{  
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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