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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2Ku#j ('  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x2&! PpM  
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, m}'@S+k^  
Rw=E_q{  
, G/X"t ~  
jeBj   
  class filler @k #y-/~?  
  { CY).I`aJ  
public : r`g;k&"a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z4fK{S  
} ; ]:#$6D"  
ds[Z=_Ll  
kuud0VWJ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: adE0oXQH"  
-Jrc'e4K  
ZXDMbMD  
COL8YY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3Co>3d_  
`IRT w"  
?&nz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L#@$Mtc  
w>UV\`x  
)ZU#19vr7  
^Jpd9KK  
二. 战前分析 >)Z2bCe  
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。 cWy0N  
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 43Uy<%yb>}  
VQ;- dCV  
r$eL-jQmn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |w]i$`3'I  
  /* --------------------------------------------- */ &ziB#(&:H  
vector < int *> vp( 10 ); 8A]q!To  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `/Jr8J_  
/* --------------------------------------------- */ "lzg@=$|)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5e8-?w% e  
/* --------------------------------------------- */ g\nL n#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A"ph!* i{  
  /* --------------------------------------------- */ kRa$jD^?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jtpNo~O  
/* --------------------------------------------- */ .7Bav5 ;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kV%y%l(6  
,^66`C[G  
ywtDz8!^u  
+Ws}a  
看了之后,我们可以思考一些问题: EMH}VigR  
1._1, _2是什么? yXl.Gq>]{  
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。 s/^= WV  
2._1 = 1是在做什么? DYk->)   
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。 /38Pp%  
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。 UiN ^x  
J@{ Bv%  
(8F?yBu  
三. 动工 s_?* R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,qh  
+mPB?5  
}slEkpk? ]  
'~=xP  
template < typename T > ATewdq[C  
class assignment m{Xf_rQ w  
  { 5d;K.O  
T value; 4[j) $!l`  
public : w8Vzx8  
assignment( const T & v) : value(v) {} cwU6}*_zn  
template < typename T2 > p)] ^>-L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  0d)n} fm  
} ; @d9*<>@:  
C>-"*Lt  
&G,v*5N8$K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~%q e,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Jq@LZ2^  
.qP zd(<T7  
n8C {Okr  
!}m 8]&  
  class holder KDzIarC  
  { N.J:Qn`(  
public : EE{%hGb  
template < typename T > sA j$U^Gp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1x 8]&  
  { :udZfA\sW  
  return assignment < T > (t); "q8 'tN><  
} duTSU9  
} ; )2\a5iH  
yZ6X$I:C  
PSvRO% &  
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: nI` 1@ vB&  
@72G*u\Wz  
  static holder _1; h<jIg$rA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <m\TZQBD  
v2SsfhT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S+ x [1#r  
而不用手动写一个函数对象。 U_04QwhK7  
A]slssE+  
!"">'}E1  
4^A'A.0  
四. 问题分析 !b Km}1T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <Z wEdq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  yw^, @'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v7RDoO]I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TR;-xst@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <]J5AdJ  
[:Y^0[2  
五. 问题1:一致性 {rr\hl-$  
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?| ?/g(Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R2gax;  
|9@;Muq;  
struct holder R 1\]Y  
  { }'JPA&h|  
  // /$Jh5Bv  
  template < typename T > f:>jH+o.S  
T &   operator ()( const T & r) const D-/A>  
  { )oCF| 2qc  
  return (T & )r; U^S0H(>  
} gne c#j  
} ; qyC"}y-  
[ ff.R  
这样的话assignment也必须相应改动: jKs8i$q  
o! N@W  
template < typename Left, typename Right > *0tNun 5=3  
class assignment r>OE[C69  
  { 9)`wd&!  
Left l; _;+&'=6.[  
Right r; :I8t}Wg  
public : 1,,:4 *)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p<NgT1"{  
template < typename T2 > (nG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {w(N9Va,(  
} ; ^|2qD: ;  
W*#/@/5  
同时,holder的operator=也需要改动: jLU)S)  
SX.v5plhc  
template < typename T > XPSWAp)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  G%{jU'2  
  { _,QUH"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bzTM{<]sv  
} G"(!5+DLy  
~5zhK:7c  
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。 4H)a7 <,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W\.(~-(So  
}#@LZ)]hK  
return l(rhs) = r; ]cK@nq)  
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。 4D5)<3N=d'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y-9F*8<  
[Pl$=[+  
template < typename Tp > -rBj-4|"  
class constant_t c_ i;'  
  { _`_$U MK;  
  const Tp t; od>.5{o  
public : XooAL0w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 01b0;|  
template < typename T > L!RLw4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r0,}f\  
  { F$v G=3  
  return t; v2^CBKZ+  
} 7>TG ]&  
} ; NUseYU``  
{[eY/)6H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6/ )A6Tt  
下面就可以修改holder的operator=了 nN: i{t4f  
Gbhaibk O  
template < typename T > ^[6AOz+L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )Lq FZ~B  
  { yWy9IWI["  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }_S]!AWz  
} E^G=  
BRT2=}A  
同时也要修改assignment的operator() (pl OV)  
V3S`8VI  
template < typename T2 > tBt\&{=|D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Gvwel!6  
现在代码看起来就很一致了。 H'0S;A+Y6  
!nVuvsbv  
六. 问题2:链式操作 }j QwP3eY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QH eUpJ/^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u<[Y6m  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 l%fl=i~oN  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;iWCV& >w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W NCdk$  
L=>N#QR7  
template < typename T > *Co+UJjT  
struct result_1 o_S8fHqjt  
  { b^1!_1c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _?8T'?-1  
} ; NB[b[1 Ch  
EJZ2V>\_-0  
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: Ec|#i  
S; >_9  
template < typename T > gBN;j  
struct   ref 7_LE2jpC,5  
  { Lgy}Gm8u5  
typedef T & reference; }6\p7n  
} ; 5,A/6b  
template < typename T > FRr<K^M  
struct   ref < T &> +aMPwTF:3  
  { 3j6$!89'  
typedef T & reference; u+N[Cgh  
} ; }Q*8QV  
@jfd.? RK!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /Bc ;)~  
K=;p^dE  
template < typename T > KQh'5o&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q'Q^K  
  { {Q0"uE)-.  
  return l(t) = r(t); JA&w"2X*E  
} %*,'&S  
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。 W,vb7v'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #R &F  
%',. K)IR  
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 $?7}4u,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \ FA7 +Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *v6'I-#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z}Q54,9m  
最后的布局是: H}d&>!\}F  
                Add nI-\HAX  
              /   \ V`G]4}  
            Divide   5 D(y=0),  
            /   \ [/I4Pe1Yj%  
          _1     3 arnu|paw  
似乎一切都解决了?不。 n@xU5Q  
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。 0@z78h=h  
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。 {epsiHK@tK  
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: 3AWg43L7  
&BP%~  
template < typename Right > M!,WU[mP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  {sbQf7)  
Right & rt) const HyB!8M|  
  { YS &3+Tp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4Vh#Ye:`  
}  'y1=Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0^4Tem@  
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。 )g)X~]*  
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。 ~R3@GaL1  
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。 !pgkUzMW  
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。 |iU#!+zY  
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? `Q,03W#GJ%  
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: a *>$6H;  
Xfe,ZC)  
template < class Action > hH>t  
class picker : public Action wTG6>l]H  
  { x5s Yo\  
public : P)4SrqW_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b:oB $E  
  // all the operator overloaded gW RSS=8%  
} ; >Qr(#Bt)  
(Zp'|hx8o  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |GLa `2q|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: y<MXd,eE  
oQAD 3a  
template < typename Right > c&ymVB?G:1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b8(94t|;U  
  { sRqFsj}3e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bNi\+=v<Ys  
} ?FJU>+{">  
K.B!-<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =5isT  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3x=T &X+  
!gu# #MrJ9  
template < typename T >   struct picker_maker Pi`}-GUe,  
  { +9M#-:qB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XI@;;>D1=U  
} ; NLRgL'+F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v="i0lL_  
  { N"Q-xK  
typedef picker < T > result; It&$R`k  
} ; mGb,oj7l  
g,*LP  
下面总的结构就有了: @uApm~}  
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。 63 F@F t  
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。 rxJmK$qd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l!5fuB8  
至此链式操作完美实现。 [BWA$5D)Ny  
WZ> }  
Dm2&}{&K  
七. 问题3 p@0Va  
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。 iLD}>=  
7Rwn{]r  
template < typename T1, typename T2 > ')zdI]@ M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X|++K;rtfE  
  { 8tJB/P w`S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0CX2dk"UB^  
} Y {a#2(xn  
u[k0z!p_ c  
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:  *Yj!f68  
Fu].%`*xJ  
template < typename T1, typename T2 > ):-\TVz~  
struct result_2 06X4mu{  
  { R <}UT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x%@n$4wk7  
} ; 3@7IY4>o  
<2^XKaS`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z$C}V/Ey  
这个差事就留给了holder自己。 9\y\{DHd  
    |1!RvW:[!  
[TRHcz n  
template < int Order > <2{g[le  
class holder; ROb2g|YXG  
template <> kyR=U`OW  
class holder < 1 > Mwm9{1{  
  { cHP~J%&L  
public : <a_ytSoG1  
template < typename T > I54`}Npp  
  struct result_1 iW oe  
  { |T3F:],`  
  typedef T & result; m%7T ~  
} ; {-a8^IK,  
template < typename T1, typename T2 > ;XAj/6pm  
  struct result_2 20h+^R3{Z  
  { II;   
  typedef T1 & result; <l>o6K  
} ; ?9W2wqN>o  
template < typename T > J7a_a>Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mQwP-s  
  { LlbRr.wL  
  return (T & )r; 4}&$s  
} @~g][O#Fu  
template < typename T1, typename T2 > Ry_"sow4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'z\$.L  
  { V[#eeH)/  
  return (T1 & )r1; m6+4}=Cn  
} B\*"rSP\  
} ; s&.VU|=VQ@  
a\_?zi]s&,  
template <> -0P(lkylf  
class holder < 2 > <+3-(&  
  { u]`ur#_  
public : QTe>EJ12  
template < typename T > 3IB||oN$T  
  struct result_1 ZF@T,i9  
  { C[c^zn  
  typedef T & result; 8>4@g!9E  
} ; \A#YL1hh  
template < typename T1, typename T2 > Ah#bj8}  
  struct result_2 hsCts@R  
  { nI0TvB D  
  typedef T2 & result; zfGS=@e]G  
} ; RZ +SOZs7H  
template < typename T > 5-[bdI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >oYr=O  
  { fC|NK+Xd`  
  return (T & )r; m0M;f+^  
} ais@|s;  
template < typename T1, typename T2 > crvq]J5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <?h,;]U  
  { dAba'|Y  
  return (T2 & )r2; $-4 Zi  
} 1[4 2f#  
} ; e]5 n4"]D)  
E=3UaYr  
MqKf'6z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 D2N<a=#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N Ftmus  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T #OrsJdu  
<4Ev3z*;Z  
return l(i, j) = r(i, j); `514HgR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Tup2;\y  
2WF7^$^:  
  return ( int & )i; o W<Z8s;p  
  return ( int & )j; ^E]Xq]vd"  
最后执行i = j; +5<]s+4T  
可见,参数被正确的选择了。  X<p'&  
x9Oo.[  
hAi`2GP.  
CO5>Q o  
-5X*y4#  
八. 中期总结 a]]>(Txc  
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: myq:~^L ;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _]aA58,j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AhA4IOG`.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hH.X_X?d%  
,'}qLor  
N0mP EF2  
+-$Hx5  
$C.;GUEQ  
6R=dg2tKT  
九. 简化 V!&O5T(~  
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。 0r/pZ3/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kklM"Av  
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: n-)Xs;`2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 31*0b|Z  
  +-*/&|^等 Kf>]M|G c  
2. 返回引用。 u6#FG9W7  
  =,各种复合赋值等 $>*TO1gb+  
3. 返回固定类型。 Gm1[PAj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y/9aI/O'  
4. 原样返回。 {3H)c^Q  
  operator, rY:A LA  
5. 返回解引用的类型。 Et0[HotO  
  operator*(单目) 4z*An}ol]  
6. 返回地址。 j t6q8  
  operator&(单目) KEfx2{k b  
7. 下表访问返回类型。 rEfo)jod  
  operator[] *f ;">(`o*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L `6 R  
  operator<<和operator>> #)7THx/=  
"I}]]?y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /9wmc2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0Z,a3)jcc  
3U\| E  
template < typename Left > }]BH "  
struct value_return + r<d z  
  { I}hY @  
template < typename T > V;-$k@$b.  
  struct result_1 9\J6G8b>|I  
  { kKlcK_b;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *= ;M',nx  
} ; _X/`7!f  
7FB aN7l  
template < typename T1, typename T2 > r0'6\MS13  
  struct result_2 :GBM`f@  
  { m]"13E0*x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }j\_XaB  
} ; Tj3xK%K_r3  
} ; a 9H^e<g  
;jZf VRl  
E(p*B8d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qh)10*FB  
s k>E(Myo  
下面我们来剥离functor中的operator() XI/LVP,.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kaG@T,pH(  
WETnrA"N  
return l(t) op r(t) %xuJQuCqf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7}%Z>  
return op l(t) i"Z  
return op l(t1, t2) Smc=-M}  
return l(t) op c7R<5f  
return l(t1, t2) op ?P>3~3 B  
return l(t)[r(t)] eY'< UO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u301xc,N<z  
fFiFS\''V  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  |Ym3.hz  
单目: return f(l(t), r(t)); umJ!j&(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 41oXOB  
双目: return f(l(t)); Op>l~{{{  
return f(l(t1, t2)); )Bo]+\2  
下面就是f的实现,以operator/为例 :41Ch^\E  
+`]AutNv  
struct meta_divide #*|Gp_l+%  
  { /UP1*L  
template < typename T1, typename T2 > 2}<_l 2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QoBM2Q YO  
  { o-7,P RmKN  
  return t1 / t2; \YMe&[C:o  
} _GF{Duxh  
} ; i[V\RKH*F  
hwj:$mR  
这个工作可以让宏来做: ^0T DaZDLp  
tsf)+`vt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j.:I{!R#  
template < typename T1, typename T2 > \ -qNun3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fnZ?YzLI  
以后可以直接用 W9M~2< L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %}/|/=  
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 tmVGJ+gz  
(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。。。) v3I-i|L<)  
P g.j]  
Bh0hUE  
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 FzM<0FJRX  
4mM?RGWv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t,,W{M|E(  
class unary_op : public Rettype S( Vssi|y  
  { ve&"x Nz<  
    Left l; 5u=$m^@{  
public : /_{B_2i/>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yNDplm|9*  
BH3%dh :9  
template < typename T > ;'i>^zX`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <yg! D21Y  
      { B$D7}=|kc  
      return FuncType::execute(l(t)); 8lZB3p]X  
    } @F/yc  
t4[<N  
    template < typename T1, typename T2 > NDYm7X*et  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \\iX9-aI<  
      { @0[#XA_>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8H@]v@Z2  
    } W"[Q=$2<<  
} ; I:=rwnd  
5!jU i9  
3Q:HzqG  
同样还可以申明一个binary_op {"WfA  
V*j1[d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y DWV=/  
class binary_op : public Rettype `x:8m?q05  
  { Zp qb0ro  
    Left l; S17 c#6vT  
Right r; ^_5t5>  
public : d]r?mnN W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 155vY  
F!qt=)V@w  
template < typename T > o8c5~fG1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /{%p%Q[X  
      { A(}D76o_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IlfH  
    } 9YEE.=]T  
F9Co m}  
    template < typename T1, typename T2 > r$WBEt,B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5[0W+W  
      { ,?oC+9w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ./i5VBP5  
    } :D:Y-cG*n<  
} ; GzEvp  
@Pb%dS  
 `;HZO8  
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 {'NXJ!I;t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $i;m9_16  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TW~%1G_v  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /H~]5JZ3-E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }F4%5go  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;|r<mT/,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0@>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) JsK_q9]$e  
下面是修改过的unary_op Ev ]oPCeA  
BG^)?_69  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7!PU}[:  
class unary_op +. tcEbFL  
  { oZ\zi> Y,  
Left l; ]Wg&r Y0  
  z*e`2n#\  
public : ~@d4p|K  
`b*x}HP$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M~l\rg8  
0WQd#l  
template < typename T > 7 0Wy]8<P  
  struct result_1 ?%ei+  
  { z`:tl7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F~C7$  
} ; 0lLg uBW@  
Fp~0 ^  
template < typename T1, typename T2 > * 3#RS  
  struct result_2 ZKF  #(G  
  { QP7N#mh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G]RFGwGt  
} ; -7u_\XFk  
-Ic<.ix  
template < typename T1, typename T2 > -GZ:}<W 6+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zn#lFPj12  
  { 8SOfX^;o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wxzh'c#\8  
} v-&@c  
F@<^  
template < typename T > "Tnmn@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'k9 Qd:a}  
  { ks7id[~&iY  
  return OpClass::execute(lt(t)); _#y=T20'3  
} <,</ Ge  
0) Q*u  
} ; Yv"-_  
/E^j}H{  
1EQLsg`d^  
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 ZsN3 MbY  
好啦,现在才真正完美了。 mk[<=k~  
现在在picker里面就可以这么添加了: A \-r%&.  
seiE2F[  
template < typename Right > `teaE7^Wm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L8?;A9pc()  
  { ~}g) N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?P"j5  
} e$N1m:1*  
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。 I>:.fHvUC  
,~>u<Wc!S  
Bxk2P<d  
ofuQ`g1hb  
UQO?hZ!y/.  
十. bind +?^lnoX  
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。 5!qLJmd=  
先来分析一下一段例子 CO{AC~  
V`xE&BI  
+m4?a\U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v-XB\|f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qkD9xFp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @!mjjeG+1  
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。 15ImwQ  
我们来写个简单的。 (``|5;T\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3yu,qb'"&  
对于函数对象类的版本: `3L?x8g  
Qk8YR5 K   
template < typename Func > Z4{~  
struct functor_trait :tp{(MF  
  { Y|L]#  
typedef typename Func::result_type result_type; G$1gk^G's  
} ; 5](,N^u{):  
对于无参数函数的版本: #Kt5+"+7  
v7mg8'  
template < typename Ret > uZ+vYF^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9ZG__R3B1\  
  { m`#UV-$J  
typedef Ret result_type; "tz`@3,5dN  
} ; Atod&qH  
对于单参数函数的版本: k!{h]D0  
28O3N;a  
template < typename Ret, typename V1 > e89IT*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6&L8 {P  
  { 7vEZb.~4z  
typedef Ret result_type; !L@^Zgs|@?  
} ; X-_0wR  
对于双参数函数的版本: 2fG[q3`  
K!;>/3Y2-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Kbcr-89Gv~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O>>%lr|  
  { e@L?jBj8m  
typedef Ret result_type; %J :2y  
} ; 4H hQzVM{  
等等。。。 I=|}%WO#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;xjw'%n,  
=EUi| T4:  
template < typename Func > ?Bsc;:KF  
struct func_return =:Lc-y>  
  { 6Lz:J:Q)  
template < typename T > B^BbA-I  
  struct result_1 AUPTtc`#Y  
  { Bu#\W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g/OL ^A  
} ; * NdL4c~  
yYvv!w+@Q  
template < typename T1, typename T2 > PZhpp"  
  struct result_2 7r$'2">K(  
  { <26Jif:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q[TW  
} ; 9FmX^t$T  
} ; qrY]tb^K  
d5 U+]g  
?o_ D#gG*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,{sCI/  
b_-?ZmV^r  
template < typename Func, typename aPicker > p"o_0 {8  
class binder_1 |"k+j_/+  
  { S3&lkN5  
Func fn; Tw!_=zy(Gw  
aPicker pk; )X5en=[)O  
public : (kZ2D  
R% )7z)~  
template < typename T > R2dCp|6A  
  struct result_1 -+&sPrQ  
  { Xv?'*2J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |Whkq/Zg  
} ; !T1)tGrH  
uOQl;}Lk5  
template < typename T1, typename T2 > A9ru]|?  
  struct result_2 %<;PEQQ|C  
  { _2nNCu (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mY!&*nYn|  
} ; n]snD1?KX  
8? &!@3n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h}f l:J1C  
h0Ilxa   
template < typename T > _sC kBDl-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o;7_*=i  
  { $D~vuA7  
  return fn(pk(t)); uDsof?z  
} Z)RV6@(  
template < typename T1, typename T2 > Ib0@,yS[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c~{)vL0K  
  { 992cy2,Fb  
  return fn(pk(t1, t2)); +BkmI\  
} afj[HJbY  
} ; t^(wbC  
^.(i!BG'  
V"Y-|R  
一目了然不是么? ^RE("'+  
最后实现bind 'U'Y[*m@  
}?=4pGsI  
T`SpIdzB.  
template < typename Func, typename aPicker > D7OPFN 7`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !F~*Q2PZ9  
  { 7N I~47s|v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B&4NdL/  
} 9xIz[`)i.  
A<P rsk!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VXIB9 /*i  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 I9E]zoj8  
SZm&2~|J  
十一. phoenix 8@d,TjJDo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0Nq6>^ %  
EHcgWlT u  
for_each(v.begin(), v.end(), 6YpP/ K  
( 7W `gN[*  
do_ .lIkJQ3d  
[ H\@@iK=  
  cout << _1 <<   " , " iBy &#^  
] @#KZ2^  
.while_( -- _1), %Astfn(U{4  
cout << var( " \n " ) ~91) DNaE  
) XonI   
); B3-;]6  
Tq`rc"&7u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !%Qm{R  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &kNJ s{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :/941?%M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E6mwvrm8  
J:JkX>n%k=  
R[_UbN 28  
template < typename Cond, typename Actor > G$!JJ. )d  
class do_while zd^QG  
  { ,pMH`  
Cond cd; oJbMUEQQq  
Actor act; ;&MI M`&$  
public : WwYy[3U  
template < typename T > 9#ZR0t.cY  
  struct result_1 Ph|\%P`>%  
  { PcQqdU^!  
  typedef int result_type; nK;c@!~pS  
} ; EG3?C  
Zh,{e/j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |*-&x:p7O  
Kitx%P`i  
template < typename T > #JIh-h@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fi_JF;  
  { 2fv`O  
  do 0N(o)WRv  
    { Kzz]ZO*3  
  act(t); !e0~|8  
  } ibIo1i//[  
  while (cd(t)); s6| S#  
  return   0 ; y?*4SLy  
} MH=;[| N  
} ; Zcg@]Sx(I  
K84Ve Ae  
f hS4Gb_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'k?*?XxG  
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。 o9#8q_D9  
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。 R@Kzdeo  
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。 2%*mL98WK  
下面就是产生这个functor的类: YqSkz|o}m  
-kI;yL  
U";8zplU  
template < typename Actor > ,ThN/GkSC  
class do_while_actor ;u "BCW  
  { T0=%RID%=  
Actor act; \>@QJ  
public : c1L0#L/F6"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jX8,y  
p a)2TL/@  
template < typename Cond > _6k ej#o8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7C"&f *lEi  
} ; J5 2- qR/  
n~|sMpd,M1  
01/yog  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _BP!{~&;  
最后,是那个do_ m"y_@Jk  
L?slIGp%-  
-U#e  
class do_while_invoker TaI72"8  
  { @K:TGo,%I  
public : Q5~Y;0'  
template < typename Actor > C`LHFqv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lZ![?t}2`  
  { c.;}e:)s  
  return do_while_actor < Actor > (act); zEYT,l  
} mxQPOu  
} do_; >^5U XQr  
r[ }5<S Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,8^QV3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y m~  
最后来说说怎么处理break和continue f7_EqS=(  
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。 E+$%88  
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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