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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v83@J~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 re)7h$f}  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, H{4_,2h =m  
:SD#>eD0  
=eyPo(B  
mfx-Ja_a  
  class filler 5q;c=oRUj  
  { TXS{=  
public : ^jE8 "G*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O~#A )d6  
} ; KsSIX  
-nQ(.#-n  
x8o/m$[,=u  
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: ?3y>K!D(A  
]NyN@9u@(  
Ke^9R-jP  
#+Y%Bxf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jbn^G7vH<6  
D!V~g72j  
`4-N@h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RpwDOG  
eX$RD9 H  
T,9pd;k  
AD~_n ^  
二. 战前分析 B8~bx%)3T  
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。 zyB>peAp6j  
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 INEE 37%  
pnTz.)'46  
'Ll'8 ps  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S.; ahce  
  /* --------------------------------------------- */ Z.b?Jzj  
vector < int *> vp( 10 ); W1JvLU5L*r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @ :}la  
/* --------------------------------------------- */ ?=,7'@e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3Mq%3jX  
/* --------------------------------------------- */ 'iU+mRLp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -_M':  
  /* --------------------------------------------- */ 73l,PJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~t<uX "K  
/* --------------------------------------------- */ Fh4Exl@6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z^c\M\`7  
c-**~tb(  
>c$3@$  
@D$ogU,#  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?_d3|]N  
1._1, _2是什么? hd W7Qck"  
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。 6a704l%#hb  
2._1 = 1是在做什么? :Bi 4z(  
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。 nG%<n  
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。 )4RSo&9p`  
p2 !w86 F  
>*EJ6FPO  
三. 动工 $ I J^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j8+>E ?nm  
KMx '(  
uNca@xl'  
-^JPY)\R  
template < typename T > A{Qo}F<*  
class assignment a- lF}P\  
  { kDG?/j90D  
T value; XUA%3Xr  
public : Ya}}a  
assignment( const T & v) : value(v) {} a@-bw4S D  
template < typename T2 > T^ - -:1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,<$rSvMfg  
} ; IP^1ca#<  
5cb8=W -  
b3ys"Vyn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z>~7|vl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,/"0tP&_;  
p!EG:B4  
Z= =c3~  
y Z)-=H  
  class holder l=L(pS3 ~  
  { 2Vs+8/  
public : o1k+dJUd  
template < typename T > .hjN*4RY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K1w:JA6(  
  { L) UCVm  
  return assignment < T > (t); $h[Q }uW  
} >-y}t9[/  
} ; Rq`5ff3,  
`Ue5;<K-/  
j Y(|z*|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]MC5 uKn  
[ #fz [U  
  static holder _1; zYM0?O8pJ~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -XnOj2  
4?]s%2U6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -wVuM.n(Z  
而不用手动写一个函数对象。 eh8lPTKil  
Lj/  
sq@c?!'  
(wvU;u  
四. 问题分析 Z*IW*f&0>1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a`zHx3Yg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %r&36d'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 39d$B'"<1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6n;? :./  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4%4Yqx )  
D~M*]&  
五. 问题1:一致性 ^>^h|$  
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?| "N)InPR-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cqT%6Si  
RY1-Zjlb<  
struct holder |v<4=/.  
  { _w2KUvG-8  
  // 1kD1$5  
  template < typename T > pktnX-Slt  
T &   operator ()( const T & r) const N36B*9m&p  
  { 79I"F'  
  return (T & )r; NErvX/qK  
} +??pej]Rp  
} ; ?O"zp65d(  
^gkKk&~A5?  
这样的话assignment也必须相应改动: Ec^2tx"=  
b}*q*Bq  
template < typename Left, typename Right > 5=Y(.}6  
class assignment E(&zH;?_  
  { pD }b$  
Left l; TmK8z  
Right r; ?A04qk  
public : qE8Di\?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $ab{GxmX'4  
template < typename T2 > SwaMpNXL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } phB d+zQc  
} ; m_FTg)_=  
93ggCOaYA  
同时,holder的operator=也需要改动: c[$i )\0  
)|#ExyRO  
template < typename T > cQsSJBZ[v5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]:m4~0^#-(  
  { MP.ye|i4Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Kjpsz];  
} l TVz'ys  
D_G]WW8  
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。 gZ-:4G|J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0.c9 6&  
Sy<io@df  
return l(rhs) = r; rbs&A{i  
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。 uo*lW2&U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q.\vN-(  
"!uS!BI?  
template < typename Tp > T5}5uk9  
class constant_t g|h;*  
  { Z_7TD)  
  const Tp t; Fq`@sM $  
public : %NfH`%`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 02)Ybp6y  
template < typename T > +UX} "m~W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vl?fCO  
  { 54/ZGaonz  
  return t; j^eM i  
} kBY#= e).  
} ; |tz{Es<`B  
_X@ Q`d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 88 ca  
下面就可以修改holder的operator=了 L(X}37  
lQ"t#b+  
template < typename T > P ?96;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7HL23Vr k  
  { LX #.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9*Fc+/  
} Y&y<WN}Q  
F!2VTPm9z  
同时也要修改assignment的operator() YG)7+94  
,u!_mV  
template < typename T2 > \`%#SmQF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uC6e2py<[  
现在代码看起来就很一致了。 2z1r|?l  
Ik@MIxLK  
六. 问题2:链式操作 KXUJ*l-5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ju4wU; Nu  
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。 {UF|-VaG  
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。 RB;2  
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。 75A60Uw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pK'D(t  
Ye^xV,U@  
template < typename T > Q8h=2YL  
struct result_1 9WHarv2@  
  { ]eX(K5 A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [|YJg]i-  
} ; H>"P]Y)oX  
wy:euKB~   
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: ?ZkVk=t?  
q^~w:$^ U  
template < typename T > o[S Mt  
struct   ref $N|Spp0  
  { %WYveY  
typedef T & reference; FY]Et= p  
} ; Hl8\*#;C&>  
template < typename T > G B>T3l"  
struct   ref < T &> N'|9rB2e  
  { /)rv Ndn  
typedef T & reference; $]?M[sL\N7  
} ; ^Nysx ~6  
H{_6e6`e.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zCu+Oi6  
? :F Jc[J  
template < typename T > 0.1?hb|p5T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6*I=% H|  
  { t3!~=U  
  return l(t) = r(t); ~$7YEs)  
} 0f;|0siTAm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 u0$}VO5/a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wqyF"^It"  
s##XC^;p[  
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 T'N/A9{q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gpCWXz')i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &@qB6!^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V~t; J  
最后的布局是: c{jTCkzq  
                Add t /lU*  
              /   \ pz.fZV  
            Divide   5 B""=&(Yu  
            /   \ ^n\g,  
          _1     3 #Q|ACNpYM  
似乎一切都解决了?不。 <,9rXjeRl  
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。 ETfoL.d$(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kQrby\F(<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .;&4'ga4  
,@Elw>^  
template < typename Right > !ed0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <_4'So>  
Right & rt) const _ n4C~  
  { xB}B1H%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YH-W{].  
} 4>]B8ZxH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qaiqx"x3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =DI/|^j{ ;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;]2d%Qt  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Nh6!h%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 a3:1`c/~\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D5!I{hp"  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: dAjm4F -  
Q*/jQC  
template < class Action > 5"Y:^_8  
class picker : public Action hP jL  
  { ~e+pa|lO  
public : EsLtC5]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VJtRL')  
  // all the operator overloaded <"LA70Hkk  
} ; B> zQ[e@t  
kO,vHg$  
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。 <ol? 9tm  
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: +^%0/0e  
@$?*UI6y  
template < typename Right > F4g3l    
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~JOC8dO  
  { 8`q"] BQN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '^.3}N{Fo  
} oCB#i~|>a  
w5a;ts_x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <@qJsRbhK  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h9+ 7 6  
<{.pYrn  
template < typename T >   struct picker_maker H`T}k+e2-N  
  { JiiYl&#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qn` \g  
} ; TZ PUVOtL_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WhDNt+uk)  
  { uHyc7^X>  
typedef picker < T > result; 6H|&HV(!R  
} ; OC`Mzf%.  
CrX1qyR  
下面总的结构就有了: qkq^oHI  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <;dFiI-GO#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Kj|\ALI':  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *YTv"  
至此链式操作完美实现。 Qy) -gax:,  
0Y*Ag ,S  
v0+$d\mP4<  
七. 问题3 [<#`@Kr  
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。 <rNz&;m}  
8{p#Nl?U1  
template < typename T1, typename T2 > 0JLQ.%_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +kOXa^K  
  { )'`@rq!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +< c(;Ucl?  
} 7T=:dv  
g|)yM^Vqr6  
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: ?;p45y~n%  
s%)>O{{)  
template < typename T1, typename T2 > 4zf(  
struct result_2 n*N`].r#{=  
  { \p J<@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6am<V]Hw0F  
} ; `w% Qs)2  
FdMTc(>  
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? e:=+~F(f  
这个差事就留给了holder自己。 .OD{^Kq2  
    4% 2MY\  
dxF)) Z  
template < int Order > ImI, q:[67  
class holder; i7xBi:Si  
template <> Bet?]4\_  
class holder < 1 > EBplr ,  
  { 5f#]dgBe  
public : DbK-3F_  
template < typename T > );V.le}%(  
  struct result_1 5<|X++y}8)  
  { w'P!<JaZ  
  typedef T & result; h7>`:~  
} ; ~01Fp;L/  
template < typename T1, typename T2 > (Bu-o((N@0  
  struct result_2 7gT^ZL  
  { stlkt>9  
  typedef T1 & result; DX8pd5 U  
} ; @%$<,$=  
template < typename T > h,P#)^"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {8J+ Y}  
  { ,+E"s3NW  
  return (T & )r; -2*Pm1\Z  
} qbQH1<yS<  
template < typename T1, typename T2 > ~*ll,<L:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]llvG \  
  { jftf]n&Z(q  
  return (T1 & )r1; u/X1v-2  
} {us"=JJVN  
} ; lNqF@eCT9  
CWM_J9f  
template <> 7bx!A+, t  
class holder < 2 > %x|0<@b7-  
  { mO^vKq4r.  
public : ~Z x_"  
template < typename T > P:v|JER   
  struct result_1 zgA/B{DaC;  
  { bJ9K!6s??`  
  typedef T & result; 33b 3v\N  
} ; BW&)Zz  
template < typename T1, typename T2 > _.3O(?p,  
  struct result_2 3X}>_tj  
  { g;G.uF&  
  typedef T2 & result; ,$; pLjo6  
} ; :HDU \|{^  
template < typename T > 2<Q3-|/i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0]`%i G|  
  { Y` tB5P  
  return (T & )r; x8E!Ko](  
} ^Euqy,8}  
template < typename T1, typename T2 > h$q=NTV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $qh?$a  
  { "A,-/~cBV  
  return (T2 & )r2; F<A[S "  
} H6]z98  
} ; wdTjJf r  
Ce_E S.  
$${9 %qPzb  
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> >。 44(l1xEN+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *9xv0hRQ%?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j_HwR9^fd,  
8K0@*0  
return l(i, j) = r(i, j); 5$L=l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W&8)yog.  
cAc>p-y%  
  return ( int & )i; <46fk*  
  return ( int & )j; V<G=pPC'H  
最后执行i = j; $&[}+??  
可见,参数被正确的选择了。 k\wI^D  
@EzO bE{  
2/V9Or 52  
uj9IK  
u}I\!-EX!v  
八. 中期总结 $oU40HA)W]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fI1,L"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !_My]>S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b6A]/290x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *&lNzz5&  
%vFoTu)2  
i$!-mYi+Q!  
Kn+m9  
\w\{x0u  
a}MSA/K(  
九. 简化 ^+zhzfJ  
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。 6+Wkcr h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]Sgc 42hk  
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: Y1Qg|U o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _0(Bx?[h  
  +-*/&|^等 Pf?y!d K<  
2. 返回引用。 rkz_h  
  =,各种复合赋值等 V[T`I a\  
3. 返回固定类型。 Auz.wes  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p?,:  
4. 原样返回。 R#UcwX}o  
  operator, fd} U l  
5. 返回解引用的类型。 |T@\ -8Ok  
  operator*(单目) (:2,Rr1"  
6. 返回地址。 `cBV+00YS  
  operator&(单目) m?Qr)F_M  
7. 下表访问返回类型。 3>t^Xu~  
  operator[] ME%W,B.|"s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WYklS<B[  
  operator<<和operator>> ]5}C@W@_  
46cd5SLK  
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。 _mJnhT3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DHlCus=ic  
i-`n5,  
template < typename Left > s9'lw'  
struct value_return Mk~]0d  
  { "]M]pR/j  
template < typename T > PA(XdT{  
  struct result_1 ZW0gd7Wh  
  { 43 h0i-%1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xVn"xk  
} ; -$js5 Gx1  
0+P<1ui  
template < typename T1, typename T2 > >u:t2DxE  
  struct result_2 mgxoM|n6  
  { ufekhj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7jL3mI;n%;  
} ; 3j iSvrfI  
} ; xF4>G0  
lSzLR~=Au  
`Z:5E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <cn{S`  
b=Y:`&o=[  
下面我们来剥离functor中的operator() =6sL}$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Pgg\(D#X`  
ub0uxvz  
return l(t) op r(t) gI SP .  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >5Rcj(-&l  
return op l(t) XJG "Zr9  
return op l(t1, t2) RN3-:Zd_X  
return l(t) op XH?}0D(  
return l(t1, t2) op 4G4[IA u_  
return l(t)[r(t)] LK1 r@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VdZmrq;?/  
8> -3G  
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: o"a~  
单目: return f(l(t), r(t)); [o0Z; }fU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y,D4b6  
双目: return f(l(t)); 6:v$g  
return f(l(t1, t2)); i,Q{Z@,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ymxYE#q  
m.}Yn,  
struct meta_divide 5g{F-  
  { K2u$1OKv  
template < typename T1, typename T2 > e /4{pe+,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c3>#.NP_  
  { B4 cm_YGE  
  return t1 / t2; "|6#n34  
} U?}>A5H  
} ; Gs% cod  
=&J 7 'nDP  
这个工作可以让宏来做: !e}LB%zf  
.1[[Y}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;;2Yfn'`9  
template < typename T1, typename T2 > \ RvQl{aL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2$g3ABfV  
以后可以直接用 i8\&J.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KfO$bmwmx  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LyRU2A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4nfpPN t  
pa6.Tp>  
MMZdF{5@G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 sMq*X^z )?  
;!JI$_ -\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S-^RZ"  
class unary_op : public Rettype Ez*9*]O*+  
  { >0W:snNK  
    Left l; o<hT/ P  
public : u7oHqo`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dsx'l0q 'i  
VZ`L-P$AF  
template < typename T > I?l%RdGW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jv|uI1V  
      { F3aOKV^  
      return FuncType::execute(l(t));  f:_\S  
    } {g:I5 A#  
ndIf1}   
    template < typename T1, typename T2 > 39|4)1e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -\b$5oa(  
      { |]d A`e&y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x2|YrkGv  
    } D{]t50a.  
} ; &vf%E@<  
+wAH?q8f  
v[r5!,F  
同样还可以申明一个binary_op Kd?TIeFE  
G\y:O9(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qH3|x08  
class binary_op : public Rettype ]"jJgO^  
  { r+}5;fQJ  
    Left l; n( |~z   
Right r; 8| 6:  
public : #bqc}h9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l Ikh4T6i  
G d".zsn  
template < typename T > 1^*M*>&d<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `h>a2   
      { Q -!,yCu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @A_bZQ@  
    } DriJn`vtzq  
mG? g  
    template < typename T1, typename T2 > w"Q6'/P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JMMT886  
      { Z'P>sV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {&2a H> V/  
    } Q-3o k7  
} ; h}X^  
? 1OZEzA!  
/B $9B  
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 `aj;FrF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7X h'VOljB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Op&i6V}<s  
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&$7^P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4,8=0[eRG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N3D{t\hg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )jM' x&Vg  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =l  %  
下面是修改过的unary_op As$:V<Z  
0w0\TWz*   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *o}LI6_u  
class unary_op EJM6TI"  
  { gWxpGW^eZ~  
Left l; MZyzc{c,  
  ,t`u3ykh  
public : Y:GSjq  
7oPLO(0L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y#>'.$ (Az  
C@{#OOa  
template < typename T > |i)7j G<  
  struct result_1 LciSQ R!  
  { 3ErW3Ac Ou  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I<v1S  
} ; mE`O G8  
C+, JLK  
template < typename T1, typename T2 > =J2\"6BnzA  
  struct result_2 :ET05MFs\#  
  { cR/-FR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K,uTO7Mk[  
} ; wT;3>%Mtr  
3?x4+ b  
template < typename T1, typename T2 > 6}Se$XMl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ::k>V\;  
  { ra="4T$va  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WE_jT1^/  
} Q9-o$4#R[  
Xz,-'  
template < typename T > >zYO1.~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !H,_*u.  
  { IO,ddVO  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^ :%"Z&  
} -Wp69DP6q  
(zW;&A  
} ; ^Z?X\t  
v9<7=D&x  
8db J'  
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 'z'q)vcr  
好啦,现在才真正完美了。 $$U Mc-Pq  
现在在picker里面就可以这么添加了: Who7{|M\'  
\E9Hk{V:6  
template < typename Right > +Dg%ec  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c6IFt4)g  
  { h5+qP"n!?q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K"p$ga{  
} >Oary  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c,cc avv{I  
t`PA85.|d  
~i`@  
u"rK5'  
 tCT-cs  
十. bind W/z\j/Rgc  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?\_N*NEtK  
先来分析一下一段例子 'ZyHp=RN)  
q4].C|7   
tTWeOAF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ya!RiHj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %Pr P CT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s[ {L.9Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =5NM =K  
我们来写个简单的。 R|7yhsJq,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1J}i :i&  
对于函数对象类的版本: a&>Tk%  
Vb${Oy+  
template < typename Func > PQl a-  
struct functor_trait Mx ?{[zT"  
  { Yzr RnVr  
typedef typename Func::result_type result_type; PUMh#^g}  
} ; 5k0r{^#M  
对于无参数函数的版本: W$&kOdD!$  
Au+SCj  
template < typename Ret > g[VVxp!C<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R<}WNZl  
  { U) tqo_  
typedef Ret result_type; g+5{&YD  
} ; zzf;3S?  
对于单参数函数的版本: k+X=8()k  
=[wVRQ?  
template < typename Ret, typename V1 > )@-v6;7b0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _%g}d/v}pO  
  { Ka[@-XH  
typedef Ret result_type; (TufvHC  
} ; \Y)pm9!  
对于双参数函数的版本: oY!nM%z/  
44H#8kV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 13oR-Stj|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *?/9lAm  
  { ^i3~i?\,P  
typedef Ret result_type; K".\QF,:  
} ; GF6c6TXF@  
等等。。。 2?3D` `  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;^5d^-T  
yNY *Fl!  
template < typename Func > K6#9HF'2I  
struct func_return Yjv[rH5v  
  { f wN  
template < typename T > ahagt9[,:F  
  struct result_1 ~#X,)L{y7v  
  { iI_ad7,u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l3Vw?f   
} ; 8 *@knkJ  
s1,kTde  
template < typename T1, typename T2 > <8U qV.&  
  struct result_2 "%O,*t  
  { w(w%~;\kLP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d4"KM+EP?  
} ; 3kxI'0&T  
} ; GarPnb  
0qXkWGB  
LOY+^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U#oe8(?#  
R} nY8zE  
template < typename Func, typename aPicker > qXPT1%+)y  
class binder_1 zz ^2/l  
  { "0pH@_8o{  
Func fn; +P C<#  
aPicker pk; K&(}5`H0=  
public : "y R56`=  
jr@u  
template < typename T > )|>LSKT El  
  struct result_1 Ndj9B|s_  
  { 7g(,$5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;6N@raP7  
} ; 6d~[My  
/1X0h  
template < typename T1, typename T2 > i2or/(u`  
  struct result_2 q7}$F]UM"  
  { "hRw_<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vkmTd4g  
} ; .lMIJN&/  
zh5{t0E}C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 76[O3%  
r!eCfV7  
template < typename T > 'L#qR)t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *wW/nr=\;  
  { &gc8"B@V  
  return fn(pk(t)); l6b3i v,  
} VFN\ Ryd  
template < typename T1, typename T2 > `r"euO r\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 846j<fE  
  { f o])=KM  
  return fn(pk(t1, t2)); g`KVF"8  
} Lu&2^USTO  
} ; &wj;:f  
,RFcR[ak  
lhm=(7Y  
一目了然不是么? bK `'zi  
最后实现bind ]a|3"DP5  
V}732?Jy  
G!~[+B  
template < typename Func, typename aPicker > <wwcPe}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3 wVN:g7  
  { zGFo -C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }a@ZFk_>  
} [V`j@dV  
qX{m7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ehEXC  
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。 Ou IoO  
6,'v /A-  
十一. phoenix ehO@3%z30c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O~F/pJN`  
T:Dp+m!\{  
for_each(v.begin(), v.end(), ]saf<?fzr  
( mLM$dk3  
do_ 7*5$=z4,1  
[ -d\O{{%>.z  
  cout << _1 <<   " , " _5Q?]-M  
] >8;Co]::kx  
.while_( -- _1), 2BOe,giy  
cout << var( " \n " ) F,#)8>O  
) Yo:l@(  
); 8:,E=swe  
-A}*Aa'\  
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: gP.Q_/V  
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 T{M~*5$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DB'pRo+U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }J t( H  
4cK6B)X  
UJkg|eu  
template < typename Cond, typename Actor > #3maT*JY  
class do_while (x9d7$2  
  { $NP5Z0v7  
Cond cd;  D/hQ{T  
Actor act; za7h.yK}  
public : IWN:GFH(  
template < typename T > 42LlR 0  
  struct result_1 VAf~,T]Ww  
  { l)E \mo 8  
  typedef int result_type; bL 5z%bV  
} ; Sv.z9@S  
K^AX=B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XtfO;`   
9&5\L  
template < typename T > @YmD 79  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ann!"s_  
  { y'4H8M2?  
  do Iw~3y{\  
    { Y?hC/ 6$7  
  act(t); p2|c8n==  
  } B?c9cS5Mj  
  while (cd(t)); ITh1|yP  
  return   0 ; haW8zb0z  
} :qy`!QPUm  
} ; }gL9G  
l5S (x Q  
_)Uw-vhQiT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /zn|?Y[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fXMVl\ <  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QOIi/flK  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9@C3jZ+9`H  
下面就是产生这个functor的类: ,LZ6Wu$P  
L1*P<Cb  
^ pMjii8IZ  
template < typename Actor > _GK^7}u  
class do_while_actor Q17"hO>kC  
  { ZC3b9:tk  
Actor act; Fa^5.p  
public : i](,s.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ojp)OeF\  
DR/qe0D  
template < typename Cond > u3kK!2cdP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UC^&& 2maI  
} ; a_I!2w<I  
a8aEZ724  
qVC_K/w 7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 boo,KhW'Y  
最后,是那个do_ eA&hiAP/  
49}yw3-  
"s2?cQv{#  
class do_while_invoker i ^sK+v  
  { zvL&V .>  
public : 'nI2RX  
template < typename Actor > !*u5HVn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @lAOi1m,,  
  { b].:2  
  return do_while_actor < Actor > (act); H[V^wyi'z  
} I#@iA!  
} do_; #(h~l> r  
)eGGA6G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }GsZ)\!$4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -h*Yd)  
最后来说说怎么处理break和continue r9@O`i  
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。 ([UuO}m-  
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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