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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T?Dq2UW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FiQx5}MMhu  
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, MXxE)"G*a  
P00pSRQHD  
K{&b "Ba1  
Xkv+"F=-  
  class filler Q b|.;_  
  { CXs i  
public : &Tf R].  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S}hg*mWn{$  
} ; 69v[* InSd  
] cv|A^  
0+\~^  
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: ew n/@;E  
|UO1vA@  
CKTD27})  
X; gN[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a'v%bL;H~  
[i'\d}  
DvuL1Me Ko  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zq5_&AeW  
,K'}<dm|x  
GZN@MK*co  
S %"7`xl  
二. 战前分析 )pVxp]EI  
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。 iK"j@1|  
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 A/U tf0{3"  
n]B)\D+V^  
N[$(y} !s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T_}\  
  /* --------------------------------------------- */ vR?L/G^.  
vector < int *> vp( 10 ); fuH Dif,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XKsG2>l-W  
/* --------------------------------------------- */ Z v=p0xH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]'aG oR  
/* --------------------------------------------- */ -BV&u(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "z }bgy  
  /* --------------------------------------------- */ /Ki :6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FVsNOU  
/* --------------------------------------------- */ z^4\?R50yO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _W: S>ij(  
WPE@yI(  
 \~  
oh;F]*k6  
看了之后,我们可以思考一些问题: b>%I=H%g  
1._1, _2是什么? EMH?z2iGd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `.dTkL  
2._1 = 1是在做什么? @T1 >%oi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p;n)YY$  
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。 U6=m4]~Z  
)_EobE\  
0nAeeVz|  
三. 动工 Iw"?%k\U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }}qR~.[  
ji( S ?^  
D0QXvrf  
t:M({|m Y  
template < typename T > r _r$nl  
class assignment nX Qz  
  { U hCd,  
T value; E"Xi  
public : ,ASY &J5)7  
assignment( const T & v) : value(v) {} =]E1T8|  
template < typename T2 > cQPH le2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T6H"ER$  
} ; iA ZtV'VQ)  
&TbnZnv  
!wrl.A/P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &F#X0h/m=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bi^LpyEn  
i6m;2 UAa  
ecf7g)+C  
xDr *|d  
  class holder 4r(rWlM  
  { ]Ly)%a32  
public : ^:-%tpB#!  
template < typename T > Gz*U?R-T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oS_p/$F,  
  { <R{\pz2w  
  return assignment < T > (t); L761m7J]B  
} lQ+-g#`  
} ; >5 5/@+^  
Q)a*bPz  
*rEW@06^\  
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: &U 'Ds!  
g1J]z<&  
  static holder _1; f\(Kou$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 db%`- UST  
P6=|C;[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); # |UrHK;  
而不用手动写一个函数对象。 ;U`HvIch  
5WZLB =  
9J]LV'f7  
G>_ZUHd I  
四. 问题分析 &P {%C5?{  
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。 */8\Z46z  
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。 50H[u|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mI`dZ3h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;5=pBP.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <b Ta88,)  
Vr0RdO  
五. 问题1:一致性 V u! ,tpa.  
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?| -=qmYf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f CVSVn"o  
jN {ED_  
struct holder  b'{D4/  
  { P7Y[?='v  
  // .HtDcGp  
  template < typename T > 2C8M1^0:Z  
T &   operator ()( const T & r) const $K G?d>wx  
  { zR<jZwo]#  
  return (T & )r; Sdt @"6  
} 3> fuH'=  
} ; JqZ%*^O  
Aio0++ r-  
这样的话assignment也必须相应改动: "iydXV=Q  
%Bo Jt-v  
template < typename Left, typename Right > o4Ba l^=[  
class assignment W@0(Y9jdg  
  { TMRXl.1  
Left l; G![1+2p:Tq  
Right r; D>1Dao  
public : !9N%=6\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L'6zs:i  
template < typename T2 > >3Y&jsh<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Je*gMq:D  
} ; *LhR$(F(  
4v?S` w:6  
同时,holder的operator=也需要改动: !kz\ {  
hmi15VW  
template < typename T > [j/-(?+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7:;V[/  
  { ~p 1y+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r:o!w7C:a  
} v]1rH$  
6RtpB\hq  
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。 '\;tmD"N5#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :dj@i6  
1h"B-x  
return l(rhs) = r;  ~.Gk:M  
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。  )Ob{]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p*'?(o:=  
l{3utQH-=z  
template < typename Tp > jW*A(bK8:  
class constant_t s6 ^JgdW  
  { &, )tD62s  
  const Tp t; lDA%M3(p  
public : i}YnJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {!4%Z9G  
template < typename T > aD:+,MZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bd9c/>&  
  { s0h)~z  
  return t; Tv KX8m"  
} aG ,uF  
} ; &V ;a:  
.6hH}BM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B?4\IXek  
下面就可以修改holder的operator=了 8BN'fWl&E  
&d2/F i+  
template < typename T > o]j*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <eI;Jph5  
  { iOyYf!yg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t&oNJq{  
} l%IOdco#  
i>~?XVU  
同时也要修改assignment的operator() D'&L wU,o  
:z:Blp>nK/  
template < typename T2 > Mc6y'w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  96BMJE'  
现在代码看起来就很一致了。 G1l(  
GB=q}@&8p  
六. 问题2:链式操作 e'`oisJU?q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N 4:'X6u;  
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。 : ?V;  
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。 ?-f>zx8O  
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。 Cr` 0C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gM*s/,;O"  
Vh<`MS0X  
template < typename T > 7~16letQ  
struct result_1 i~;8'>:|,M  
  { 4|(?Wt)5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j.6kjQN  
} ; 9NT;^K^ I  
i_MI!o  
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: \x!>5Z Y  
LWI~m2  
template < typename T > @FTi*$Ix  
struct   ref X_qXH5^%  
  { {G}HZv%S U  
typedef T & reference; ,uv$oP-  
} ; Q@8[ql1l  
template < typename T > >W;i2%T  
struct   ref < T &> =T-w.}27O  
  { u!i5Q  
typedef T & reference; lm|`Lh-  
} ; WdT|xf.Q&  
_(hwU>.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <%z/6I Af|  
B4}XK =)  
template < typename T > Bag#An1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gy{a+Wbc*  
  { <}%ir,8  
  return l(t) = r(t); +[ItkfSod!  
} nR7\ o(!  
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。 e0L;V@R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,:`6x[ +  
'!R,)5l0h  
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 6fkr!&Dy7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Cu:Zn%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ng*%1;P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =r~. I  
最后的布局是: z m'jk D|  
                Add {#,FlR2  
              /   \ ju#6 3  
            Divide   5 f2wW2]Fg  
            /   \ qC )VT3  
          _1     3 .N=hA  
似乎一切都解决了?不。 \ax%I)3  
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。 }kj6hnQ  
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。 M2}<gRL*}J  
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: ZhsZy wM  
"b 0cj  
template < typename Right > h 6*`V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rg,63r  
Right & rt) const uNbA>*c4M  
  { $T6Qg(p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IMza 2  
} GcR`{ 3hO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {0 ~0  
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。 c*dww  
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。 9#<Og>t2y  
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。 5-^%\?,x  
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。 j;)g+9`  
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? ^%&x{F.  
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: %K"%Qm=Tl  
u7?juI#Cl  
template < class Action > d 4]%Wdvf  
class picker : public Action g5Rm!T+@I<  
  { s{e(- 7'  
public : %z~U@Mka  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^d80\PXz  
  // all the operator overloaded #ja`+w}  
} ; P0xLx  
!dY:S';~  
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。 SbZt\a 8  
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: u4@e=vW I  
6>:~?gs  
template < typename Right > cO,V8#H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xV#a(>-4  
  { Hc]1mM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rf->mk{  
} GYC&P]  
#OWs3$9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A[kH_{to;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1>w^ q`P  
8%<`$`FyU  
template < typename T >   struct picker_maker 8/"|VE DOr  
  { 7 Zt\G-QV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gvNZrp>e!  
} ; -j_I_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R*Z]  
  { |xZcT4  
typedef picker < T > result; mE`qvavP|/  
} ; ^,lZ58 2  
{X<4wxeTo  
下面总的结构就有了: xn@0pL3B~  
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。 T[-c|  
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。 ]M;6o@hq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @b\ S.  
至此链式操作完美实现。 .vS6_  
;9 ,mV(w  
HhmVV"g  
七. 问题3 TE%#$q  
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。 ttaQlEa=Z  
Q)`gPX3F  
template < typename T1, typename T2 > k%}89glm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 45sxF?GSwL  
  {  }m%?&c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <{420  
} rAWl0y_m  
W[E3P,XS  
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: #we>75l{+R  
_]xt65TL  
template < typename T1, typename T2 > RR!!hY3 K  
struct result_2 ]<T8ZA_Y;  
  { l(,;wAH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;{f??G  
} ; ZuvPDW%  
$[iT~B$  
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? IT`=\K/[4  
这个差事就留给了holder自己。 X@qk>/  
    ^mueFw}\  
1@^Ek8C  
template < int Order > 7B]:3M6d  
class holder; 1N9< d,  
template <> 6WN(22Io  
class holder < 1 > C`n9/[,#  
  { i*CQor6|z  
public : Tz[?gF.Do  
template < typename T > kAN;S<jSE  
  struct result_1 eR-=<0Iw;  
  { wD ],{y  
  typedef T & result; nS+FX& _  
} ; *Z`XG_s5  
template < typename T1, typename T2 > eKVALUw  
  struct result_2 w,Zx5bBg%  
  { Sf&?3a+f  
  typedef T1 & result; jD/7/G*  
} ; XDkS ^9  
template < typename T > M6]0Y@@>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 W;?8Z_1  
  { bugFl>  
  return (T & )r; %,,`N I{  
} nFe` <Al$N  
template < typename T1, typename T2 > px _s@>l`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~J1;tZS  
  { r|^lt7\  
  return (T1 & )r1; 8nIMZV  
} ^+.t-3|U  
} ; OyJsz]b} M  
 .3a:n\tY  
template <> .6#cDrK  
class holder < 2 > /z1p/RiX  
  { `M?v!]o  
public : e)HhnN@  
template < typename T > 1iJ0Hut}d  
  struct result_1 o)tKH@`vE  
  { ,$h(fM8GC  
  typedef T & result; =!(*5\IM  
} ; X_u@D;$  
template < typename T1, typename T2 > ;h9-}F  
  struct result_2 r+{d!CHq}  
  { 4L=$K2R2r  
  typedef T2 & result; ZU-4})7uSB  
} ; 3J'73)y  
template < typename T > LAv:+o(m/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "Su b4F`  
  { 4<T*i{[  
  return (T & )r; wfBuU>  
} 7deAr$?Wx  
template < typename T1, typename T2 > |Bx||=z`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eQU-&-wt0  
  { Q`S iV  
  return (T2 & )r2; V(;55ycr  
} 4D^ M<Xn  
} ; =`qRu  
#%? FM>  
#)^^_  
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> >。 ]8$#qDS@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rH$eB/#F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =[]x\&@t  
1l/AKI(!  
return l(i, j) = r(i, j); 4>4V-m\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;w`sz.  
*A?8F"6>  
  return ( int & )i; JFkN=YR8  
  return ( int & )j; Z+Yeg  
最后执行i = j; (9mbF%b  
可见,参数被正确的选择了。 {I0w`xe  
ePp[m zg6  
l`@0zw+  
oL<BLr9>  
3ty4D2y  
八. 中期总结 k"">2#V  
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: "7=bL7wM&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;asm 0H(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MV:W@)rg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w4\BD&7V  
I@n*[EC   
N'I(P9@  
O( VxMO  
UT3bd,,  
\un sh^M  
九. 简化 UTZ776`S&X  
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。 Q_ctX|.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [6AHaOhR'  
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: gU l1CH&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f:]u`ziM  
  +-*/&|^等 WgE@89  
2. 返回引用。 JC=dYP}  
  =,各种复合赋值等 di7A/ B  
3. 返回固定类型。 Da-u-_~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q75ky1^1:  
4. 原样返回。 (tepmcf  
  operator, L e*`r2  
5. 返回解引用的类型。 J%x\=Sv  
  operator*(单目) 7J EbH?lEN  
6. 返回地址。 wgamshm"d  
  operator&(单目) ;$smH=I  
7. 下表访问返回类型。 d8[J@M53|T  
  operator[] L1cI`9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H@q?v+2  
  operator<<和operator>> U*22h` S  
ujlY! -GM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _H j!2 '  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -(  
bYEy<7)x  
template < typename Left > iV&6nh(  
struct value_return GT0Of~?f  
  { P*FMwrJj>r  
template < typename T > IF44F3(V4  
  struct result_1 syaPpM Q-  
  { nm6h%}xND<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RxI(:i?  
} ; v^#~98g]  
j`~Ms>  
template < typename T1, typename T2 > KwPOO{4]g  
  struct result_2 l)Crc-:}4j  
  { ^; )8VP6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @\f^0^G  
} ; S/9DtXQ  
} ; ,n3a gkPO>  
9%B\/&f  
Dey<OE&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G+X Sfr  
xlA$:M&  
下面我们来剥离functor中的operator() 2QJ{a46}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dwDcR,z?a  
u*Pibgd<  
return l(t) op r(t) J|~MC7#@q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B56L1^ 7  
return op l(t) !,6c ~ w  
return op l(t1, t2) ~N<4L>y<  
return l(t) op ?u" 4@  
return l(t1, t2) op mF,Y?ax  
return l(t)[r(t)] zi]\<?\X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |}(`kW  
FaDjLo2'o  
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: mP0yk|  
单目: return f(l(t), r(t)); ,*7 (%k^`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :lf+W  
双目: return f(l(t)); rA%usaW  
return f(l(t1, t2)); -o $QS,  
下面就是f的实现,以operator/为例 $Zug Bh[b  
Cjc6d4~  
struct meta_divide Gn ~6X-l  
  { G!>z;5KuS  
template < typename T1, typename T2 > e\!0<d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t!r A%*  
  { ihIVUu-M  
  return t1 / t2; \=:~ki=@B  
} )qo {c1X  
} ; d@XV:ae  
+n{#V;J  
这个工作可以让宏来做: gcdlT7F)b-  
CGY]r.O*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #xX5,r0  
template < typename T1, typename T2 > \ B0dQ@Hq*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a&c6.#E{y  
以后可以直接用 +l9!Fl{MK\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \s=t|Wpu2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C71qPb|$R  
(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。。。) E4|jOz^j4\  
w5Ay)lz  
BD_Iz A<wK  
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 NQ(1   
GP?M!C,/}k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DU5c=rxW  
class unary_op : public Rettype [AYOYENp-  
  { k1{K*O$e  
    Left l; wt!nMQ  
public : lDYyqG4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VF?<{F  
[RLN;(0n  
template < typename T > =5/9%P8j9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8<8:+M}  
      { pTPi@SBaP{  
      return FuncType::execute(l(t)); lI*o@wQg  
    } = \'}g?  
n `&/ D  
    template < typename T1, typename T2 > ==3dEJS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tn*9lj4  
      { pWK(z[D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5-aj 2>=7  
    } x[h^[oF0  
} ; bwD,YC  
S?{#r  
zsX1QN16  
同样还可以申明一个binary_op &7PG.Ff!r  
nExU#/*~^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wO'T BP  
class binary_op : public Rettype YG@t5j#b  
  { w<Wf?aG  
    Left l; YG3J$_?y0  
Right r; 'gC_)rK*  
public : kCR_tn 4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o4m\~as)Y  
k5:G-BQ:  
template < typename T > 9 Vkb>yFX'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nl^;A> <u  
      { $ M`hh{ -  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M?Dfu .t  
    } F Sw\_[^CQ  
`Aw^H!  
    template < typename T1, typename T2 > B8f8w)m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `|{-+m  
      { oW ::hB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s5CXwM6cx  
    } C-Q28lD}f  
} ; sH{4Y-J  
JmxH"7hTE  
B8": 2HrW$  
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 \NgYTZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N5Q[nd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c3 jx+Q  
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。 c6h.iBJ'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QRHu 3w  
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。。。 {:6r;TB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,}3 'I [  
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) W42 iu"@  
下面是修改过的unary_op S2HcG 1J  
"iy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %zG;Q@  
class unary_op w65K[l;2  
  { K2TcOFQ  
Left l; CyS$|E  
  &]`(v}`]  
public : ''yB5#^w(  
0 ?s|i :  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %j.0G`x9 +  
gG0!C))8  
template < typename T > BXtCSfY $  
  struct result_1 4Jp:x"w  
  { K"|l@Q[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '(U-(wTC'/  
} ; GeyvId03H  
aI P  
template < typename T1, typename T2 > EMY/~bQW  
  struct result_2 f(/lLgI(  
  { _Gn2o2T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nV"~-On  
} ; e>6y%v;  
cqQ#p2<%  
template < typename T1, typename T2 > o_XflzC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .c8g:WB<  
  { Q_"]+i]s@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ck: T,F{}  
} [%q@]\U$s  
dq(uVW^&ae  
template < typename T > a zCf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;&9)I8Us  
  { "|EM;o  
  return OpClass::execute(lt(t)); $Q&lSVQ  
} K'L^;z6  
r+A{JHnN  
} ; Vc 1\i  
00(on28b  
cr%"$1sY;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug gwLf'  
好啦,现在才真正完美了。 CyJEY-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 95ZyP!  
ni.cTOSx  
template < typename Right > nCUg ,;_=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v\c>b:AofD  
  { MLXNZd   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GZEc l'h*  
} ?4+9fE<Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 } df W%{  
5 h-@|t  
s3z$e+A8  
IdzxS  
v:IpMU-+\  
十. bind &TUWW/?T  
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。 &-;4.op  
先来分析一下一段例子 zNs55e.rx  
xcd#&  
S=MEG+Ad  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?:vv50  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RiDJ> 6S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _dqzB$JV  
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。 bp* ^z,w  
我们来写个简单的。 \d 6C%S!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: = I:.X ;  
对于函数对象类的版本: urbp#G/>  
51#_Vg  
template < typename Func > vx1c,8  
struct functor_trait '.on)Zd.  
  { ^NRl//  
typedef typename Func::result_type result_type; ZGBd%RWjG_  
} ; /kE6@  
对于无参数函数的版本: %aHB"vi6  
2y//'3[  
template < typename Ret > xe]y]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B;M?,<%FRU  
  { rA3$3GLQ-  
typedef Ret result_type; Jb0`42  
} ; tRs [ YK  
对于单参数函数的版本: p)jk>j B  
@ju@WY45$^  
template < typename Ret, typename V1 > *F+KqZ.2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CnU*Jb  
  { uW=k K0E  
typedef Ret result_type; o m^0}$V  
} ; A#K14Ayr  
对于双参数函数的版本: VQ(jpns5  
gT3_RUF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > };mA^xO]j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p#&h=,W}  
  { )mg:_K  
typedef Ret result_type; 6 hw=  
} ; |ax3sAg  
等等。。。 sGi"rg#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S ^"y4- 2  
\RNNg  
template < typename Func > YpWPz %`:  
struct func_return {ME2ImD  
  { oL!EYbFD'Z  
template < typename T > aI%g2 q0f  
  struct result_1 9eGyyZg  
  { L>!8YUz7p$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { F'Kk\f%:  
} ; }m/RZP~=  
kWlAY%   
template < typename T1, typename T2 > c(U  
  struct result_2 [w0/\]o  
  { Z2Zq'3*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2[B4f7  
} ; SR^_cpZoi  
} ; kF{*(r=.o  
&(z fa&j|  
aZet0?Qr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Aj9Ji"18za  
x$wd O  
template < typename Func, typename aPicker > [xfaj'j=@  
class binder_1 ewuXpv%vwW  
  { ~1*A  
Func fn; `gpQW~*R-;  
aPicker pk; ExSO|g]%  
public : Q \]Xm>  
5tv<8~:K  
template < typename T > 6CC&Z>  
  struct result_1 -ZW3  
  { .c^ ggy%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T"T;`y@(  
} ; O lfn  
oyk>vIZ  
template < typename T1, typename T2 > 1z*kc)=JF8  
  struct result_2 U{~SXk'2+  
  { /ahNnCtu?1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z~6[ Z  
} ; QC0!p"  
Fl{WAg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '4OcZ/oI  
#fs|BV !  
template < typename T > {%.Lk'#9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xU S]P)R  
  { dQgk.k  
  return fn(pk(t)); aV`&L,Q)7E  
} CKlL~f EL  
template < typename T1, typename T2 > NQ|xM"MqD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z[#Fog  
  { r]P,9  
  return fn(pk(t1, t2)); $ P: O/O=>  
} ukuo:P<a  
} ; Jqr)V2Y  
_M,lQ~  
ciMM^ZRIb  
一目了然不是么? D H^T x  
最后实现bind Qn:kz*:  
XM|%^ry  
i3mAfDF  
template < typename Func, typename aPicker > 2UP,Tgn..  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V% CUMH =U  
  { ^1jk$$f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R4e&^tI@*  
} 8[bkHfI  
DF1<JdO+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LS.r%:$mb  
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(T\9J.  
'GJVWpvUU  
十一. phoenix Ep~wWQh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~2uh'e3  
U5/qf8)yO  
for_each(v.begin(), v.end(), >qn/<??  
( 7ODaX.t->  
do_ -DO&_`kn  
[ wH"kk4^  
  cout << _1 <<   " , " kII7z;<^`  
] RbQ <m!A  
.while_( -- _1), LH]CUfUrUE  
cout << var( " \n " ) 49 }{R/:  
) DFe;4BdC  
); ,smF^l   
Psa@@'w  
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: znZ7*S >6\  
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 ~# 7wdP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 beZ(o?uK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UQd6/mD`e  
O.k \]'  
zuL7%qyv  
template < typename Cond, typename Actor > 0y %L-:/c|  
class do_while %85Icg  
  { W7UtA.2LT  
Cond cd; .Gb+\E{M  
Actor act; S|R|]J|  
public : 3@5p"X  
template < typename T > 6~5$s1Yc  
  struct result_1 ARL  
  { }uX|5&=~f  
  typedef int result_type; kI*UkM-  
} ; $V8vrT#:  
-!*p*3|03|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q e1oT)  
#Ws 53mT  
template < typename T > 5n:71$6[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5M?mYNQR/H  
  { X<MpN5%|Wo  
  do 6Dm+'y]l  
    { :%_q[}e  
  act(t); HdQj?f3  
  } Li`hdrO'ii  
  while (cd(t)); f =_^>>.  
  return   0 ; a&/HSf_G  
} t&c&KFK)I&  
} ; pZ+j[!  
vC9@,[  
Q5E:|)G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <jd/t19DB  
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。 hWGZd~L  
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。 gOE_ ]  
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。 gM_:l  
下面就是产生这个functor的类: rveVCTbC  
zS% m_,t  
Fu0.~w  
template < typename Actor > Xt(! a  
class do_while_actor ySruAkw%  
  { I}:L]H{E  
Actor act; %{ ~>n"  
public : 3@X7YgILU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k\(4sY M  
=g0*MZ;"  
template < typename Cond > Oje|bxQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H2\1gNL  
} ; I]sqi#h$2W  
7,_-XV2  
\j:gr>4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E\e]K !  
最后,是那个do_ d)*(KhYie@  
_'*DT=H'U  
wr@GN8e`  
class do_while_invoker D=w9cKa  
  { 5LMj!)3  
public : !V( `ZH  
template < typename Actor > oYq,u@oM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sQ(1/"gb  
  { lS{4dvr?w  
  return do_while_actor < Actor > (act); lV7IHX1P  
} y''0PSfb#  
} do_; Fg@ ACv'@  
T{ nQjYb?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hs<n^fyf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e 2*F;.)  
最后来说说怎么处理break和continue LV=^jsQ5  
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。 -R@JIe_28f  
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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