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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g&O!w!T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -XWlmw*i(g  
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, 2qPQ3-'  
p/Ri|FD6  
M~-jPY,+  
M (.Up  
  class filler C[nacAi  
  { T9]:, z  
public : xcC^9BAj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7jYW3  
} ; :+UahwiRD"  
Q*]y=Za#:  
<%=@Ue  
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: 'Ug-64f>  
H)NT2@%{P  
T@j@IEGH  
hA387?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jl{g"N{2u'  
qWw{c&{Q],  
O],]\M{GL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7-[^0qS  
#& &  
;"+]bne~  
@mu=7_$U  
二. 战前分析 W(jP??up  
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。 e*pYlm  
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 RhI>Ak;-  
){"-J&@?  
o '!WW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9+co `t.  
  /* --------------------------------------------- */ l5l#LsaQb  
vector < int *> vp( 10 ); jfsbvak  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,Cj` 0v#  
/* --------------------------------------------- */ >UB ozmF=\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); at5=Zo[bP  
/* --------------------------------------------- */ );*#s~R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ( 2i{8  
  /* --------------------------------------------- */ Y1L7sH 9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0 A6% !h  
/* --------------------------------------------- */ OM#eJ,MH<)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K5:>  
z#t;n  
IGcYPL\&  
Un{9reX5  
看了之后,我们可以思考一些问题: LABLT;c  
1._1, _2是什么? yn KgNi  
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。 9vJ'9Z2\  
2._1 = 1是在做什么? ]B9Ut&mF;  
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。 #mH4\s  
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。 Oh/2$72  
'{:lP"\,L  
Oo8"s+G  
三. 动工 d(;Qe}ok>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DT>Giic  
m7NrS?7  
p^?]xD(  
jt4c*0z  
template < typename T > ip2BvN&  
class assignment wsyAq'%L  
  { [E4#|w  
T value; qn#f:xltu  
public : l]KxUkA+  
assignment( const T & v) : value(v) {} FOD_m&+  
template < typename T2 > ?;?$\ b=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [Z{0|NR  
} ; qo5WZ be  
2^T`> ?{X  
\EOPlyf8x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U+'h~P'4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e$=0.GWT  
U8icP+Y  
@#KZ2^  
x /xd  
  class holder Bd-@@d.H<  
  { LSW1,}/B  
public : +6+!M_0wA  
template < typename T > 2JS&zF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _S;Fs|p_  
  { j3)fmlA  
  return assignment < T > (t); UsBtk  
} j5]6 CG_  
} ; l[Rl:k!  
9 M!J7 W  
Qlgii_?#@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =RH7j  
n0< I  
  static holder _1; K!BS?n;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >r~!'Pd!  
Gs)2HR@>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `]3A#y)v  
而不用手动写一个函数对象。 mQy!*0y  
!;~6nYY  
={gfx;  
L>1i~c&V  
四. 问题分析 Zh,{e/j  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |*-&x:p7O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Kitx%P`i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #JIh-h@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zm~oV?6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?5MOp  
mq*Efb)!  
五. 问题1:一致性 +-+%6O<C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =&xN dc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #gd`X|<Ch  
KG8Km  
struct holder =TG[isC/F9  
  { P<{N)H 2r  
  // pQf5s7  
  template < typename T > d1=fA%pJ  
T &   operator ()( const T & r) const WwBs_OMc  
  { z~y=(T  
  return (T & )r; 'k?*?XxG  
} o9#8q_D9  
} ; R@Kzdeo  
BT8L'qEj  
这样的话assignment也必须相应改动: >V1v.JH  
Y6r<+#V  
template < typename Left, typename Right > x=~$ik++  
class assignment X23#y7:  
  { -VVJf5/  
Left l; CBvvvgIo  
Right r; >^q7:x\  
public : Uc<j{U ,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S eTn]  
template < typename T2 > "[t (u/e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qH1&tW$  
} ; E+xC1U 3  
HbXYinG%  
同时,holder的operator=也需要改动: smTPca)7s  
hxQx$  
template < typename T > JXA!l ?%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zUCtH*  
  { c^s%t:)K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9C2DW,?  
} k-N` h  
`;vJ\$-<  
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。 u >W:SM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 / >q?H)6  
1so9w89  
return l(rhs) = r; ;+-Dg3  
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。 6o4Bf| E]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q"2J2211  
9pJk.Np0   
template < typename Tp > M8HHyV[AmC  
class constant_t "fTW2D74  
  { DcL;7IT  
  const Tp t; suP/I?4'@  
public : 8Z:T.Gc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <+\ w.!  
template < typename T > M!j: 2dT"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _cw~N p  
  { /3mt=1/~{B  
  return t; oYn|>`+6:y  
} Kk?C   
} ; VA^yv1We  
[9U: :  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0V_dg |.  
下面就可以修改holder的operator=了 }2nmfm!  
mOQN$d[  
template < typename T > e[)oT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F&= X/  
  { Hk8pKpn3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5U!yc7eBI/  
} O<KOsu1WW  
B{ptP4As-  
同时也要修改assignment的operator() VwKo)zH  
ljw(cUM  
template < typename T2 > N&]GP l0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /+g9C(['  
现在代码看起来就很一致了。 ?wpS  
44p?x8(z*  
六. 问题2:链式操作 n#Y=y#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %{*A@jQsg  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q eZg l!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S_ELV#X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \J0fr'(S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E[8R )xC@  
2#hfBJg@  
template < typename T > k=D}i\F8  
struct result_1 ~As/cd>9  
  { c?H@HoF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (n+FEE<  
} ; @3_[NI%  
jMV9r-{*+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  ZFH;  
94CHxv  
template < typename T > #i1z&b#@  
struct   ref |Y")$pjz  
  { "gCqb;^  
typedef T & reference; CL)*cu6zG  
} ; P1>?crw  
template < typename T > &4R -5i2a  
struct   ref < T &> ]QJWqY  
  { ![l`@NH[U  
typedef T & reference; 1@"os[ 9  
} ; alV{| Vf[6  
EK=PY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d09qZj>  
L63B# H "  
template < typename T > M?QK4Zxb6U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ctpg9 7  
  { 1X,\:F.-+  
  return l(t) = r(t); 6Ex 16  
} ,}jey72/k  
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。 IB%Hv]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RAUD8Z  
~M?^T$5  
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 x3L0;:Fx8P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .2v)x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VTIRkC wl@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GJo`9  
最后的布局是: oT}-i [=}  
                Add wk[4Qsk<  
              /   \ }xG~ a=,  
            Divide   5 p1`") $  
            /   \ p.@_3^#|  
          _1     3 > %B7/l$  
似乎一切都解决了?不。 =f\BAi  
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。 E WNm }C9  
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。 :|PI_ $4H  
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: .wvgH i  
$z[r (a^a  
template < typename Right > *:tfz*FG$G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _p^&]eQ+k#  
Right & rt) const agUdPl$e\  
  { .jK,6't^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >tQ$V<YB  
}  57`*5X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YU6D;  
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。 `\Ye:$q  
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。 ]~d!<x#+  
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。 #-{^={p "  
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。 /)/>/4O  
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? &(/QJ`*8  
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: 7S.E,\Tws  
$s`#&.>c-  
template < class Action > ,he1WjL  
class picker : public Action ^W*3S[-`g  
  { trm-&e7q?;  
public : 'eDV-cB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %RD%AliO}K  
  // all the operator overloaded t1rAS.z&  
} ; + X0db  
@ ?CEi#-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~;D5j) 9I  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \_|g}&}6Y  
8Luw< Q  
template < typename Right > ,WgEl4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qx2M"uFJ  
  { R Y ";SfYb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8;GuJP\  
} MG(qQ#;j/  
j~C-T%kYa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zy&?.d[z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8h'*[-]70u  
qfS ]vc_N  
template < typename T >   struct picker_maker *)xjMTJ%  
  { ;tG@ 6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lSK<LytB  
} ; r$<4_*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rfH Az  
  { ("txj[v-/  
typedef picker < T > result; -]!zj#&  
} ; 2Mw^EjR  
>^ TcO  
下面总的结构就有了: {}DoRp q=  
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。 .F^372hH3  
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。 JGG(mrvR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7L !$hk  
至此链式操作完美实现。 ;+(EmD:Q  
fZNe[|  
k#DMd9  
七. 问题3 mr<camL5  
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。 MCO`\"`l  
C<yjGt VD  
template < typename T1, typename T2 > G^&P'*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?CSv;:  
  { zn2Qp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wq = Ef  
} V8}jFib  
{2=f,,|+f  
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: \?~cJMN  
n1PV/ Z  
template < typename T1, typename T2 > AEE&{ _[S  
struct result_2 @*^%^ P  
  { hzV= 7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L,_Z:\^  
} ; )=5 ,S~IT  
)Nnrsa  
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? xjH({(/B>a  
这个差事就留给了holder自己。 H-/w8_} KG  
    b<\aJb{2  
+(/' b' *  
template < int Order > N"-U)d-.  
class holder; s~g0VNu Y  
template <> R@A"U[*  
class holder < 1 > [|tlTk   
  { #H-EOXy  
public : kJk6lPSqi7  
template < typename T > A?4s+A@Eg  
  struct result_1 1;"DIsz@d  
  { zY2o;-d|4  
  typedef T & result; x't@Mc  
} ; ?AYb@&%  
template < typename T1, typename T2 > B'8T+qvA  
  struct result_2 91\]Dg  
  { M&J$9X  
  typedef T1 & result; 'h3yxf}\  
} ; ?~=5 x  
template < typename T > K_o[m!:jU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u5rHQA0%  
  { YlJ_$Q[  
  return (T & )r; ZIs=%6""&  
} Apbgm[m|{  
template < typename T1, typename T2 > e!oL!Zg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =cWg 39$(I  
  { xV>sc;PEb  
  return (T1 & )r1; {pz7ADK<  
} J?_-Dg(=  
} ; 82KWe=  
/4{IxQk  
template <> vu|-}v?:  
class holder < 2 > -h%1rw  
  { 4gh` >  
public : l9vJ]   
template < typename T > V(P 1{g  
  struct result_1 "5b4fQ;x  
  { y7U?nP ')+  
  typedef T & result; g[ O6WZ!F_  
} ;  4 `]  
template < typename T1, typename T2 > \ fSo9$  
  struct result_2 tNC ;CP#R+  
  { ^7iP!-w/  
  typedef T2 & result; bBgyLyg  
} ; T07 AH  
template < typename T > /amWf^z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V#TNv0&0  
  { <K {|#ND#  
  return (T & )r; N?><%fra  
} ~'VVCtA  
template < typename T1, typename T2 > KS Q*HO)5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ws;X;7tS  
  { vpz l{  
  return (T2 & )r2; e`bP=7`0  
} ~*hCTqH vN  
} ; j5MUP&/g3  
;YY nIb(  
sfzDE&>'  
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> >。 0 `$fs.4c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z=9gok\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &}!AjA)  
SlI wLv^  
return l(i, j) = r(i, j); 2U& +K2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x<1t/o  
yM# %UeZ\  
  return ( int & )i; =h,J!0Y  
  return ( int & )j; ?yKG\tPhM  
最后执行i = j; `2hLs _  
可见,参数被正确的选择了。 n*rXj{Kt  
.Z(Q7j^  
&?Z<"+B8S  
Xh@;4n  
b]g#mQ  
八. 中期总结 ccwz:7r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g4&f2D5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .$a|&P=S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'RZ0,SK'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cS(=wC  
?D['>Rzu  
@nOuFX4  
2[i(XG{/  
(&Mv!6]  
K)GpQ|4:<  
九. 简化 ?^WX] SAl  
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。 5V8`-yO9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cp2a @  
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: *0x!C8*`Xe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p<c1$O*  
  +-*/&|^等 @T] G5|\ok  
2. 返回引用。 uTNy{RBD+  
  =,各种复合赋值等 ufo\p=pGG  
3. 返回固定类型。 &Xi] 0\M)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lm|s%  
4. 原样返回。 wowWq\euY  
  operator, ? kCo/sW  
5. 返回解引用的类型。 TecWv@.  
  operator*(单目) L~*nI d  
6. 返回地址。 Q} |0  
  operator&(单目) @?5pY^>DK  
7. 下表访问返回类型。 @./ @"mR<  
  operator[] *0Wkz'=U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J3hhh(  
  operator<<和operator>> ??z&w`Yy,  
]0=THq\H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sN ZOm$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R0e!b+MZ.  
"qoJIwl#q  
template < typename Left > <`Qb b=*  
struct value_return ='6@^6y  
  { p~OX1RBI  
template < typename T > ?dmw z4k0  
  struct result_1 s){R/2O3F  
  { ,qj M1xkL$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T;v^BVn  
} ; nPhREn!  
*iV#_  
template < typename T1, typename T2 > FpZ5@  
  struct result_2 +de5y]1H,|  
  { 4iY <7l8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Rp !Rzl<  
} ; lL&p?MUp  
} ; <7o@7r'0  
1;HL=F  
'![VA8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /w2NO9Q  
m}t`43}QE  
下面我们来剥离functor中的operator() rEoOv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0yxwsBLy  
@B9#Hrc  
return l(t) op r(t) o(D6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M $zt;7P|  
return op l(t) O@>{%u  
return op l(t1, t2) at(gem  
return l(t) op (I;lE*>  
return l(t1, t2) op A_+*b [P  
return l(t)[r(t)] g_)i)V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F6" QsFG  
}] . |7h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A:*$rHbzl  
单目: return f(l(t), r(t)); k[\JT[Mp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :<uCi\9(  
双目: return f(l(t)); LG'1^W{a  
return f(l(t1, t2)); :|Bzbn=N2  
下面就是f的实现,以operator/为例 t![972.&  
1pT/`x  
struct meta_divide 5;A=8bryU  
  { ;0}C2Cz'  
template < typename T1, typename T2 > vqo ~?9z[e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rLcXo %w  
  { ZWx4/G  
  return t1 / t2; @}{Fw;,(7n  
} >Sm#-4B-  
} ; qG0gc\C}  
$}P>_bq  
这个工作可以让宏来做: x5,|kJ9S  
cBU@853  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d4o_/[  
template < typename T1, typename T2 > \ fa,;Sw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~TjTd  
以后可以直接用 `!.c_%m2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d{DBG}/Yg  
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 x)T07,3:  
(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。。。) U!T#'H5'-  
m^4Ojik  
Ps~)l#gue  
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 bj FND]p?w  
$B`bsJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )T@+"Pw8t  
class unary_op : public Rettype \p\rPf Y{>  
  { dq3"L!0u  
    Left l; aW b5w  
public : "~T06!F45  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <"`P;,S  
!&o>zU.  
template < typename T > #M92=IH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sJ|IW0Mr  
      { o Hrx$>W]  
      return FuncType::execute(l(t)); 4<U6jB5  
    } @fd{5 >\  
QM'>)!8  
    template < typename T1, typename T2 > 1 w9Aoc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i(kr#XsU  
      { 42 Sk`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LdyE*u_  
    } =[o/D0-Kn  
} ; 0*o=JM]  
'Y5=A!*@tf  
62#8c~ dL  
同样还可以申明一个binary_op Cv qUaHW@  
;sd] IZ$#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YHr<`Q</  
class binary_op : public Rettype 5fK<DkB$>:  
  { vo2TP:  
    Left l; jce2lXMm  
Right r; n/IDq$/P  
public : r-o6I:y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !Ly1!;<  
j,#R?Ig  
template < typename T > m`8tHHF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G)\6W#de4  
      { x[2eA!NC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .?.Q[ic  
    } |*zvaI(}  
8wA'a'V.  
    template < typename T1, typename T2 > ; J8 25CE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /ee4 v!  
      { K|-RAjE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [E/8E h<  
    } z#sSLE.$Z  
} ; P4~C0z  
N9cUlrDO  
^ v@& q  
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 1PT0<C-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vjD||!g'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !,PoH  
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。 a5%IjgQ&z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T8a!"lPP7  
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。。。 (1Ii86EP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !6d`e"\K  
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@J;sz  
下面是修改过的unary_op lF!Iu.MM 9  
WhR'MkfL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ca8.8uHY\  
class unary_op pc<A ,?  
  { % ck/ Z  
Left l; <2 S?QgR,  
  8BwJWxBQ  
public : \+sP<'~M  
Mhze !!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N^K@$bs4^  
Hsz).u  
template < typename T > '} LAZQ"  
  struct result_1 !Ql&Ls  
  { z c, Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lDhuL;9e  
} ; }K\m.+%=d  
< 5#}EiT5  
template < typename T1, typename T2 > { Sn J  
  struct result_2 SiSx ym  
  { -pm^k-%v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FBJ Lkg0  
} ; Po82nKAh  
5R7DD5c[  
template < typename T1, typename T2 > _ ?Z :m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !RwOU Ck  
  { o9uir"=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  (.B+U'6  
} Ndr4e?Xa,  
.\+%Q)?h:  
template < typename T > -dsE9)&8DX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;?0r,0l2$  
  { uPtS.j=  
  return OpClass::execute(lt(t)); "+:IA|1wD  
} Se-n#  
"#a,R ^J  
} ; DnW*q/=w  
_m|Tr*i8  
l@ W?qw  
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 @.h|T)Zyr  
好啦,现在才真正完美了。 )s4a<S c]  
现在在picker里面就可以这么添加了: z gDc=  
seo.1.Da2  
template < typename Right > }~`l!ApD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j -j,0!T~b  
  { )YP 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "kT?9&  
} 5Mq7l$]h$  
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。 IQ"9#{o  
x>=8~wIK  
gnN"pa!&~  
s4{WPU9  
JgY#W1>  
十. bind /xcl0oe(  
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。 &*wc` U  
先来分析一下一段例子 Da"GYEC  
+_LWN8F  
W{v-(pW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A[O'e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z,jK(7D(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nJ-U*yz  
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。 x#_0 6  
我们来写个简单的。 [Vaw$c-+[y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6:vdo~  
对于函数对象类的版本: jVtRn.qh  
m'i^BE  
template < typename Func > R59'KR2?  
struct functor_trait 52JtEt7E  
  { #ig* !  
typedef typename Func::result_type result_type; <^(g<B`>  
} ; >AT T<U=  
对于无参数函数的版本: )2jBhT  
9c_h+XN?y  
template < typename Ret > vCh/%7+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lP:ll])p2  
  { Mli`[8@(  
typedef Ret result_type; Iq[Z5k(K  
} ; 1]<w ZV}.  
对于单参数函数的版本: `vFYe N;  
%"0g}tK6  
template < typename Ret, typename V1 > -O?}-6,_Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `Mp-4)mn  
  { %IbG@ }54  
typedef Ret result_type; p/k6}Wl  
} ; rpu{YC1C%  
对于双参数函数的版本: mt(2HBNoz  
qOk=:1`3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3'zm)SXJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9AsK=/Buf  
  { :"oQ _bLT  
typedef Ret result_type; xi =\]  
} ; 8#MiM . f  
等等。。。 ]wQ#8}zO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BL^8gtdn  
|Vs?yW  
template < typename Func > <8Zm}-U  
struct func_return i!JVGs  
  { CF:s@Z+  
template < typename T > |4@su"OA  
  struct result_1 c)tG1|Og]  
  { # ,KjJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 71# ipZ  
} ; Cd"iaiTD0  
Zh]FL8[ nc  
template < typename T1, typename T2 > (haYY]W\  
  struct result_2 Dr!g$,9  
  { *N;# _0)/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 85 5JAf  
} ; s@ ~Y!A  
} ; *"pf3x6  
#H@rb  
 H?(I-vO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &7YTz3aj  
C& QT-|  
template < typename Func, typename aPicker > 8JU9Qb]L'I  
class binder_1 ?<iinx   
  { 0;kp`hB  
Func fn; $# /-+>  
aPicker pk; |9F^"7Q~C  
public : w<ol$2&B  
/ ao|v  
template < typename T > !Deg!f\g  
  struct result_1 }op0`-Xb  
  { }? W[D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8a^E{x@HT  
} ; ,/=Fm  
n8.W$&-ia  
template < typename T1, typename T2 > .ZB(!v/2  
  struct result_2 9f ^c9@=  
  { x dT1jI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %`cP|k  
} ; B3lP#ckh  
m;S!E-W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} avb'J^}f  
BP6|^Q  
template < typename T > QD6in>+B@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t@`w}o[#  
  { _i=431Z40  
  return fn(pk(t)); 7$l!f  
} ._uXK[c7P  
template < typename T1, typename T2 > "lFS{7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^11y8[[  
  { _dgS@n;6  
  return fn(pk(t1, t2)); 5ir[}I^z  
} P,|%7'?Y  
} ; ]>33sb S6  
JfJLJ(}  
I,*zZNv Ri  
一目了然不是么? 9\_^"5l  
最后实现bind !&$uq|-  
(^:0g.~c  
}-ly'4=l  
template < typename Func, typename aPicker > pQGlg[i2/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f(^? PGO  
  { 4pin\ZS:C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %[<@$qP  
} )<?^~"h  
5d7AE^SHsH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V!Px975P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k//l~A9m  
X7cqAi  
十一. phoenix <}G*/ z?/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0%Y8M` ~s7  
fd{75J5%  
for_each(v.begin(), v.end(), K/Q%tr1W0  
( WRa4g  
do_ m44"qp  
[ XB8g5AxR  
  cout << _1 <<   " , " ^dR="N  
] >9Yo:b:f  
.while_( -- _1), EpX.{B@B_[  
cout << var( " \n " ) w)# Lu/  
) v0D~zV"<y  
); KI@OEy  
4jOq.j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X 5.%e&`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1Mftq4nq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Xjy5Yj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U?bQBHIC  
*{t]fds  
EO&PabZWR  
template < typename Cond, typename Actor > V<:)bG4;d  
class do_while 3 #8bG(  
  { f: j9ze  
Cond cd; G^G= .9O  
Actor act; &V`~ z e  
public : ftr8~*]O  
template < typename T > 9+"R}Nxv^  
  struct result_1 ~ `xaBz0q  
  { gMGX)Y ,=/  
  typedef int result_type; AYVkJq?  
} ; CFLWo1  
UJ/=RBfkJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wWVLwp4-  
LU-,B?1  
template < typename T > c:J;Q){Xz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ii3{HJ*C  
  { \ah.@s  
  do lU`}  
    { H%peE9>$  
  act(t); !Ojf9 6is  
  } (bX77 Xr  
  while (cd(t)); ]O^C'GzZ  
  return   0 ; !OCb^y  
} \CY_nn|&g  
} ; ujLz<5gKuO  
7f$ hg8  
T{USzMj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R_vF$X'Ow  
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。 \y7kb  
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。 33M10 1X{6  
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。 SHAC(3o /e  
下面就是产生这个functor的类: Rk8oshS+2  
QY^v*+lr\  
>" &&,~  
template < typename Actor > mRECd Gst  
class do_while_actor N!{waPbPi  
  { ,\DSi&T  
Actor act; !,(6uO%  
public : -p-<mC@<&S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pX/42W  
)y .1}R2[  
template < typename Cond > 7m<;"e)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tO@n3"O  
} ; ~jpdDV&u\  
j><8V Qx  
b9%G"?~Zz  
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!AD]sK  
最后,是那个do_ q-3e^-S*  
,ix>e  
.H33C@  
class do_while_invoker -~|E(ys  
  { )LdS1%  
public : o6v'`p '  
template < typename Actor > #cAX9LV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Mb1K:U  
  { _~/F-  
  return do_while_actor < Actor > (act); (~q.YJ'  
} r'/&{?Je/  
} do_; AJ}QS?p8s  
Yd'Fhvo8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j)xRzImu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lqe|1vN  
最后来说说怎么处理break和continue t(AW2{%}  
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。 4'upbI  
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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