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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }`yIO"{8n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g[j"]~  
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, _.Y?BAQ  
EpeTfD  
&gkloP @  
S@zsPzw  
  class filler fAfsKO*  
  { `I<*R0Qe  
public : z@$7T: H>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jGEUl=W  
} ; l?B\TA^  
jjkiic+tDN  
g^1M]1.f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: LN?f w  
;*+jCL 2F  
w1aa5-aF  
}7vX4{Yn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V!3G\*$?  
R}llj$?  
x`{ni6}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 - 4'yp  
dwv xV$Nt  
ml.l( 6A  
{a `kPfP  
二. 战前分析 ?JzLn,&  
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。 ($7>\"+Tl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  {3yzC  
v+znKpE  
60[f- 0X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G'MYTq  
  /* --------------------------------------------- */ eg~$WB;1  
vector < int *> vp( 10 ); I"#jSazk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |iLeOztuE  
/* --------------------------------------------- */ -9}]J\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bnUpH3  
/* --------------------------------------------- */ 3T# zxu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?T7`E q  
  /* --------------------------------------------- */ a ^iefwsNc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QKCc5  
/* --------------------------------------------- */ o ]2=5;)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tQ5gmj  
D`3}j  
@Rig@  
\s`'3y  
看了之后,我们可以思考一些问题: @NlnZfMu  
1._1, _2是什么? Y gQ_P4B;  
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_b^)x~b7  
2._1 = 1是在做什么? \|@]XNSN  
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。  .r[DqC  
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。 QJTGeJ Y  
@'?<9 2A  
A~\:}P N  
三. 动工 McNj TD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /_xwHiA  
^.mQ~F  
=9i:R!,W  
<uU AAHi  
template < typename T > ~4=4Ks0  
class assignment 1jh^-d5  
  { {b<p~3%+Hc  
T value; "6Nma)8  
public : .Ig`v  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4Yt:PN2  
template < typename T2 > m qPWCFP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KOV^wSwS  
} ;  M)Yu^  
;pU9ov4)  
"#rlL^9v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b}9K"GT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2"'0OQN0\  
TiCp2Rsz  
pb{'t2kk  
yT-m9$^v  
  class holder ]QtdT8~  
  { #8R\J[9  
public : H[*.Jd  
template < typename T > \$VtwVQ,b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <gZC78}E  
  { qX0IHe  
  return assignment < T > (t); "h_n/}r=  
} 3+{hO@ O  
} ; f>\?\!  
:&2RV_$>=  
"%A/bv\u  
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: w I #_r_  
hNyYk(t^  
  static holder _1; :?@d\c '  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y_p   
Z&s+*& TM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;g^QH r  
而不用手动写一个函数对象。 4oT2 5VH  
+TpM7QaL  
WQv~<]1J F  
h}q+Dw.i  
四. 问题分析 17$JBQ,[  
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。 }-V .upl  
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。 wx}\0(]Gl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F!|Z_6\tv:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I?4J69'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l"IBt:  
.#5<ZAh/?  
五. 问题1:一致性 qnrf%rS  
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?| '}P)iS2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xPQO}wKa  
,{%/$7)  
struct holder gSZ NsiH  
  { }!Qo wG   
  // udp&U+L  
  template < typename T > 9w11kut-!  
T &   operator ()( const T & r) const @`wBe#+\  
  { U[U$1LSS  
  return (T & )r; ]AERi] B  
} z;#}u C  
} ; wy&VClT  
Y'Wj7P  
这样的话assignment也必须相应改动: p|(910OEQ  
/:ma}qG y  
template < typename Left, typename Right > nP 2rN_:4  
class assignment *S~. KW[  
  { B(Y{  
Left l; HQt=.#GW  
Right r; Jc`LUJT  
public : Z>o;Yf[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UQ'D-eK  
template < typename T2 > Y8m|f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (G#)[0<fX  
} ; wA.YEI|CSj  
{(D$ Xb  
同时,holder的operator=也需要改动: n@T4z.*~lA  
"h$A.S  
template < typename T > _m3PAD4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %?X~,  
  { hrU.QF8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /  DeI s  
} PS`)6yn{_  
E`LML?   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5{,/m"-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J24UUZ9&$  
G A2S  
return l(rhs) = r; B964#4& 9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 fcnbPO0M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jBI VZ!X  
}k\a~<'X  
template < typename Tp > g3LAi#m  
class constant_t 'V 1QuSd  
  { cQ*:U@  
  const Tp t; NkNw9?:#4  
public : ofcoNLX5c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <\X4_sdy  
template < typename T > qIA!m .GC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !x;T2l  
  { g B+cU  
  return t; cU%#oEMf<  
} c{|soc[#  
} ; pR`.8MMc8  
+r4US or  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 78dmXOZ'_h  
下面就可以修改holder的operator=了 Zp- Av8  
>,uof?  
template < typename T > s67$tlV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A ;Z%-x  
  { :Gy .P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qs#v/r  
} I4qzdD  
&>L\unS  
同时也要修改assignment的operator() >@ h0@N  
Zm&Zz^s  
template < typename T2 > Be8Gx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0)k%nIhj  
现在代码看起来就很一致了。 !G`w@E9M)  
`!!A;G7Qg  
六. 问题2:链式操作 m]7Y )&3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AGK+~EjL@  
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。 gqZ7Pro.  
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。 =*8"ci $  
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。 YA{Kgc^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2r PKZ|  
kJJQcjAP:  
template < typename T > GlQ=M ) E  
struct result_1 9dqD(S#C;"  
  { KGP2,U6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7dV^35 KP  
} ; rAP+nh ans  
>4LX!^V"  
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: .N/4+[2p(  
PM%./  
template < typename T > gJ vc<]W8!  
struct   ref IK~ur\3  
  { 9L!Vj J  
typedef T & reference; 8'`&f &  
} ; =wS:)%u  
template < typename T > oDKgW?x  
struct   ref < T &> 7F}I.,<W  
  { <C${1FO7If  
typedef T & reference; -cY /M~  
} ; dn%/SJC  
I0Wn?Qq=@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [m}x  
,,fLK1  
template < typename T > ]r|.\}2Y7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g&_0)(a\  
  { V!]e#QH;  
  return l(t) = r(t);  ^B1vvb  
} {a% T <WW  
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。 ^9cqT2:t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TN/I(pkt1B  
r10)1`[  
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 %[NefA(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c{FvMV2em  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LjxTRtB_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pC#Z]_k  
最后的布局是: MzJ5_}  
                Add $JX_e  
              /   \ J8/>b{Y  
            Divide   5 4I{|M,+  
            /   \ He j0l^  
          _1     3 dQ;rO$c o  
似乎一切都解决了?不。 NbkWy  
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。 (Ca\$p7/  
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。 \%^<Ll  
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: &w/aQs~  
#n~/~*:i92  
template < typename Right > @["Vzg!I6"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sjShm  
Right & rt) const Z~$&h  
  { .>CqZN,^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BT`/O D@  
} %o^'(L@z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "b -KVZ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Mc76)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 nSd?P'PFg  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v]_{oj_(-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !t;$n!7<  
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? <7^_M*F9  
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: ,YH^jc  
N15{7 ,   
template < class Action > o`G'E&  
class picker : public Action 1j0yON  
  { `"-)ObOj}  
public : I?F^c6M=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &a48DCZ  
  // all the operator overloaded <([o4%  
} ; *h-nI=  
 299; N  
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。 =>ph\  
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: >@T ZYdl  
qx`*]lX  
template < typename Right > W0gaOew(^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ! daXF&q  
  { 9LCV"xgX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M[TgNWl/[  
} (Ptv#LSUX  
"p$`CUtI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G4<'G c  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Z;??j+`Eo  
zL)m!:_  
template < typename T >   struct picker_maker <VgnrqF6:  
  { LD^V="d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c&F"tLl  
} ; | L fH,6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PiAA,  
  { tr/S*0$  
typedef picker < T > result; *,pG4kh!  
} ; J. {[>  
uCUQxFp  
下面总的结构就有了: HjV83S;  
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。 X g.\B1d  
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。 T7!a@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m 0un=>{  
至此链式操作完美实现。 :5h&f  
3haY{CEr  
H={fY:%  
七. 问题3 bl}$x/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 e&]XiV'  
Isoqs(Oi  
template < typename T1, typename T2 > <7)Vj*VxC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  dsJ}C|N  
  { JJ7-$h'0q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~Bj-n6QDE  
} eMWY[f3  
\]y$[\F>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: oPre$YT}h  
Rn-L:o@?  
template < typename T1, typename T2 > : <m0 GG  
struct result_2 Ig5J_Z^]b  
  { o+6Y/6Xp@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \ m 2[  
} ; 6OIA>%{  
p3sz32RX  
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? h2uO+qEsu  
这个差事就留给了holder自己。 "$ u"Py  
    5#WZXhlc}  
nLo:\I(  
template < int Order > rQ~%SUM7  
class holder; 7xWX:2l*?  
template <> PT>,:zY  
class holder < 1 > i-tX5Md|  
  { 5+,&9;'Y^  
public : (K0FWTmm  
template < typename T > 6=|Q>[K  
  struct result_1 l^"gpO${K  
  { U .e Urzu  
  typedef T & result; PJkEBdM.  
} ; ?i9LqHL  
template < typename T1, typename T2 > %H%>6z x  
  struct result_2 p/SJt0  
  { H( cY=d,  
  typedef T1 & result; }ZR3  
} ; 7!L"ef62o  
template < typename T > @0Tm>s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7j._3'M=Kc  
  { \kC/)d  
  return (T & )r; CUY2eQJ{U  
} ~e'FPVDn  
template < typename T1, typename T2 > tPFV6n i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =`.9V<  
  { L88oh&M  
  return (T1 & )r1; MUVp8! *@  
} C2DNyMu  
} ; IsnC_"f  
'B6D&xn'%&  
template <> 8 I,(\<Xv  
class holder < 2 > cl14FrpYu  
  { rS6iZp,  
public : 4sROMk=l  
template < typename T > U4^dDj  
  struct result_1 X~n Kuo  
  { [,G]#<G?q  
  typedef T & result; KHdj#3<AR  
} ; .>h|e_E  
template < typename T1, typename T2 > D|_}~T>;&  
  struct result_2 N[r@Y{  
  { 1 5rE|m^  
  typedef T2 & result; QWfwoe&;R:  
} ;  21w<8:Vg  
template < typename T > D~8f6Ko"m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /kNr5s  
  { cUS2* 7h  
  return (T & )r; `^|mNh  
} v)rN] b]  
template < typename T1, typename T2 > "52wa<MV J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M!mTNIj8~  
  { PP$Ig2Q  
  return (T2 & )r2; n |.- :Zy  
} 5M*q{kX)  
} ; .DCp)&m l;  
7.akp  
Tcr&{S&o  
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> >。 6 U# C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6S ]GSS<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )pJ}o&J  
d|DIq T~{W  
return l(i, j) = r(i, j); [y>Q3UqN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]FQ4v.7  
/sJk[5!z  
  return ( int & )i; QDxLy aL  
  return ( int & )j; G{ F>=z"(l  
最后执行i = j; 4#4kfGoT  
可见,参数被正确的选择了。 s7df<dBC  
xAz gQ  
WDgp(Av!  
XTHrf'BU  
Gs*ea'T)  
八. 中期总结 ~x>IN1Vci  
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: ,3N8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #v~zf@<KLB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '_(oa<g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ia>qVM0  
AGrGZ7p]  
T /[)U  
>+1^XeeS  
?;uzx7@F  
RTF{<,E.UX  
九. 简化 ?86h:9  
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。 '[Nu;(>a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 APK@Oq  
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: S,Tm=} wj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;zz"95X7  
  +-*/&|^等 ;x+4jpH]B  
2. 返回引用。 9n@jK%m  
  =,各种复合赋值等 MZ0uc2L=  
3. 返回固定类型。 x1A^QIuxO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jY ^ndr0;  
4. 原样返回。 )Tb{O  
  operator, QZ9 )uI  
5. 返回解引用的类型。 F(SeD)ml  
  operator*(单目) jzzVZ%t  
6. 返回地址。 /[{?zS{  
  operator&(单目) vi lNl|  
7. 下表访问返回类型。 S5bk<8aPP  
  operator[] W,wg@2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Rs<,kMRGVL  
  operator<<和operator>> {L<t6A  
a.w,@!7  
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。 |k?,4 Pk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uY'Ib[H  
)xTp7YnZ;  
template < typename Left > &TC  
struct value_return %tQIKjsVaY  
  { XUMCz7&j  
template < typename T > G_dia6  
  struct result_1 UDp"+nS  
  { X Phw0aV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V|b?H6Q  
} ; vLpE|QZs  
})&0e:6  
template < typename T1, typename T2 > S93NsrBbY  
  struct result_2 .:<c[EJ b  
  { TXrC5AJx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Zvr(c|Q  
} ; u&pLF%'EQ  
} ; :%!SzI?  
wBeOMA  
?]paAP;4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1 u&P,&T  
eZg31.  
下面我们来剥离functor中的operator() k$I[F<f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1 C[#]krh  
ZE}m\|$  
return l(t) op r(t) S6]D;c8GE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )FU4iN)ei  
return op l(t) U ][.ioc  
return op l(t1, t2) )Hev -C"  
return l(t) op o8Bo%OjE  
return l(t1, t2) op O`@$YXuD  
return l(t)[r(t)] c~$ipX   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CQv [Od  
<v5toyA  
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: /Ee0S8!Z!1  
单目: return f(l(t), r(t)); KP:O]520  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e3(0L I  
双目: return f(l(t)); UejG$JyHP  
return f(l(t1, t2)); &4{%3w_/  
下面就是f的实现,以operator/为例 A= ,q&  
%|-Rh^H[JK  
struct meta_divide kMI\GQW  
  { nS4~1a  
template < typename T1, typename T2 > lgnF\)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9&2kuLp?P  
  { FWD9!M K  
  return t1 / t2; z Gz5|u  
} uO":\<1#  
} ; "BzRL g!J  
# ^%'*/z  
这个工作可以让宏来做: ,,{Uz)>'W6  
FPcgQ v;p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k+s<;{  
template < typename T1, typename T2 > \ wvUph[j}J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;9prsvf  
以后可以直接用 ;dB=/U>3U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,xR^8G 8  
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 *nH?o* #  
(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。。。) !Noabt  
H M76%9!  
s"sX# l[J  
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 Gt 2rJ<>  
9Y/c<gbY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YemOP9  
class unary_op : public Rettype =B?uNoe  
  { 8:0l5cZE  
    Left l; <:%Iq13D  
public : d<Z`)hI{K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} - 6  
U+'?#" J8(  
template < typename T > wuh$=fya  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =-vk}O0C  
      { Ky$ <WZs  
      return FuncType::execute(l(t)); #}B~V3UD  
    } N>gv!z[E  
<89 js87  
    template < typename T1, typename T2 > \l]jX: 9(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;w@:  
      { @B1rtw6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bJe^x;J9  
    } %GHHnf%2Z  
} ; v3hNvcMpf  
GLk7# Y  
5g/WQo\  
同样还可以申明一个binary_op 0"<g g5  
{N _v4})  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;f6G&>p  
class binary_op : public Rettype ,a?em'=  
  { 4>, <b1Y  
    Left l;  Q.cxen  
Right r; m&; t;&#  
public : IOfo]p-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H]}- U8}sp  
E8?Q>%_  
template < typename T > M g;;o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7OW;o mT`  
      { h`5au<h<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /'">H-r  
    } ch< zpo:  
.Sb|+[{  
    template < typename T1, typename T2 > &5zUk++  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =3& WH0  
      { }F@`A?k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S Xgpj  
    } =D3Y q?  
} ; LkNfcBa_  
xu_Tocvop  
k*^.-v  
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 czedn_}%Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZtB0:'o;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A #ZaXu/:X  
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。 5*4P_q(AxD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *D`,z3/*  
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。。。 Z1q '4h=F.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m6g+ B>  
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) 2Ie50U  
下面是修改过的unary_op NB16O !r  
9]hc{\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qjTz]'^BpM  
class unary_op /T_tI R>  
  { #7'ww*+  
Left l; >.M `Fz.  
  }g(aZ  
public : spFsrB  
x}F.<`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EStHl(DUPq  
ZXr]V'Q?  
template < typename T > 1!=$3]l0Lj  
  struct result_1 ]>:%:-d6  
  { pk"JcUzR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !y*V;J  
} ; V ;>{-p  
BNaZD<<  
template < typename T1, typename T2 > ~\XB'  
  struct result_2 <pi q?:ac  
  { z RsA[F#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J'2R-CI,  
} ;  Ya=QN<  
~ocd4,d=  
template < typename T1, typename T2 > hW/*]7AM^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )\^%w9h  
  { |5g*pXu{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _+^3<MT  
} zJ &qR  
y@hdN=-  
template < typename T > ydlH6>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BH*vsxe  
  { vtr:{   
  return OpClass::execute(lt(t)); L@G)K  
} 2|Tt3/Rn  
v~@Y_ `l  
} ; So!1l7b  
0.+iVOz+Y  
Ke,-8e#Q  
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 0A}'.LI  
好啦,现在才真正完美了。 flb3Iih  
现在在picker里面就可以这么添加了: yy #Xs:/  
3b PVKsY  
template < typename Right > A.<X78!^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sCnZ\C@u  
  { Z{ p;J^:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iJsw:Nc  
} h` n>6I  
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。 b?bIxCA8  
Xi0/Wb h\  
r3*wH1n  
t?c*(?Xa  
'TbA^U[  
十. bind ^?juY}rZ=|  
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。 }]?RngTt  
先来分析一下一段例子 @MN>ye'T  
jCa{WV:K}  
ViVYyA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s:fnOMv "  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K1eoZ8=!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eueXklpg+  
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。 DO %YOv  
我们来写个简单的。 |\}f)Xp-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oxad}Y  
对于函数对象类的版本: NZ.aI{  
bz>#}P=58G  
template < typename Func > }  g  
struct functor_trait 0 TS:o/{(a  
  { AV8TP-Ls+  
typedef typename Func::result_type result_type; C8n1j2G\  
} ; GZ4{<QG  
对于无参数函数的版本: cb UVeh7Q  
0,/[r/=jT  
template < typename Ret > Q!|71{5U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C6, Bqlio  
  { L9AfLw5&X  
typedef Ret result_type; zR5D)`Ph   
} ; f<zh-Gq  
对于单参数函数的版本: Ads^y`b  
wr#+q1 v  
template < typename Ret, typename V1 > *&AK.n_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |]B]0J#_  
  { |%M%j'9  
typedef Ret result_type; 0\ gE^=o[  
} ; |Z "h q  
对于双参数函数的版本: X0C\87xfG  
lL83LhE}<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dY O87n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /Pf7=P  
  { YE-kdzff  
typedef Ret result_type; ^.<IT"  
} ; Uz62!)  
等等。。。 z?i82B[Tm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nF//y}  
4<O[d  
template < typename Func > *'`-plS7  
struct func_return N.2rF  
  { y24 0 +;a  
template < typename T > >MhkNy  
  struct result_1 &MKv _  
  { =Of#Ps)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0u0Hl%nl  
} ; QVFa<>8/md  
#:{u1sq;  
template < typename T1, typename T2 > qI'a|p4fn?  
  struct result_2 !}vz_6)  
  { 0Ifd!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *qR tk  
} ; (d~'H{q  
} ; Cf10 ud   
&2Y>yFB ,  
~E`l4'g?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GEvif4  
0_Y;r{3m"  
template < typename Func, typename aPicker > lvFHr}W  
class binder_1 U 26Iz  
  { ,v^it+Jc'  
Func fn; 9:esj{X  
aPicker pk; u4Xrvfb,  
public : +V0uH pm  
c8u&ev.U  
template < typename T > T[7- 3[w<)  
  struct result_1 Aimgfxag  
  { =6%0pu]0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  a1j 6-p  
} ; *=ALns?y  
d:j$!@o  
template < typename T1, typename T2 > _H;ObTiB  
  struct result_2 6ZF5f^M^  
  { $w65/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MbJV)*Q  
} ; h?idRaN_  
&yP9vp="  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3c ^_IuW-  
kdv>QZ  
template < typename T > [g%oo3`A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _E?(cWC  
  { Z3Vi il:  
  return fn(pk(t)); Ok,hm.|  
} 7o ;}"Y1  
template < typename T1, typename T2 > {=&pnu\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qn6&M  
  { pfZxG.l  
  return fn(pk(t1, t2)); |KkVt]ZQe9  
} q3 9 RD  
} ; ]xFd_OHdb  
]ErAa"?  
x0 3|L!n  
一目了然不是么? B` n!IgF8  
最后实现bind fUE jl  
[P"#?7 N  
S=o Ab&  
template < typename Func, typename aPicker > 7kj#3(e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t\'URpa+5%  
  { z m_mLk$4H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dd :Qotu  
} v k<By R  
"tm2YUG},s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9.>v ;:vL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 I>fEwMk~  
nI dvff  
十一. phoenix X}_kLfP/9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v vOG]2z  
++5So fG@  
for_each(v.begin(), v.end(), iN=-N=  
( v=@Z,-  
do_ ~-|K5  
[ PT|t6V"wd  
  cout << _1 <<   " , " =C u !  
] qm] k (/w  
.while_( -- _1), s [@II]  
cout << var( " \n " ) YY'46  
) "1WwSh}Z  
); #2/k^N4r  
I6zKvP8pb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XWH~o:0<2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6 [w_ /X"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .kyp5CD}4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: evz{@;.R  
s\@RJ[(<  
6Q"fRXM   
template < typename Cond, typename Actor > Hyh$-iCa  
class do_while WzDL(~m+Z  
  {  At3>  
Cond cd; p48m k  
Actor act; J!YB_6b  
public : bbddbRj;  
template < typename T > Utd`T+AF*  
  struct result_1 CC"}aV5  
  { bvzNur_  
  typedef int result_type; Qu"zzb"k  
} ; oG{0 {%*@  
@{n"/6t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z0!k  
>BFUts%  
template < typename T > R2,Z`I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "{>BP$Jz  
  { 8vR Q_  
  do x *:v]6y  
    { s3<gq x-&r  
  act(t); 7n}$|h5D  
  } `X)y5*##wq  
  while (cd(t));  r`-=<@[  
  return   0 ; 5NGQWg  
} _?~EWT   
} ; <UsFBF  
(r*"}"ZG  
9 696EQ,I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y.yiUf/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。 }B1f_T  
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。 l/xpAx  
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。 FT8<a }o  
下面就是产生这个functor的类: 7up~8e$_  
<DR$WsDG  
Z; 6N7U  
template < typename Actor > U\y:\+e l  
class do_while_actor | -l9Z  
  { {HO,d{{  
Actor act; 3R>"X c  
public : nQ+$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5FMe&  
{q!GTO  
template < typename Cond > zQ~N(Jj?h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k^@dDLr"  
} ; He9Er  
nixIKOnjC  
dD351!-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !-HJ%(5:F  
最后,是那个do_ lJvfgP-j  
MX 7 Y1  
]WYddiF  
class do_while_invoker FFtB#  
  { #J'V,_ wH  
public :  MFyi#nq  
template < typename Actor > :@4+}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ak kth*p  
  { }vxRjO,  
  return do_while_actor < Actor > (act); f4;V7DJ  
} vd9PBN  
} do_; T@xaa\bzg  
s|][p|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LFAefl\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 soOfk!b  
最后来说说怎么处理break和continue 2WS Wfh  
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。 Gs/G_E(T  
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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