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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c'&\[b(m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0S$6j-"  
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, {<L|Z=&k`  
$0P7^4)w:  
x}X hL  
$E h:m&hq  
  class filler -cL wjI  
  { |[/'W7TV%?  
public : r9!,cs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @r9[&  
} ; ,pR.HCR#Y  
QrRnXlE M8  
4M*!'sG\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ql(~3/kA_  
)bR`uV9<  
[6cf$FS9  
u]jvXPE6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]D&\|,,(  
bPUldkB:  
L]#b =Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <z R CT  
p n(y4we  
3"p'WZ>  
]=?.LMjnH  
二. 战前分析 :3.!?mOe2  
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。 `i{p6-U3  
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 ]/c!;z  
#v}pn2g%>  
84f^==Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b3l~wp6>  
  /* --------------------------------------------- */ 8;5@5Au  
vector < int *> vp( 10 ); +~za6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bo40s9"-*W  
/* --------------------------------------------- */ %1z`/B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _l{_n2D-  
/* --------------------------------------------- */ U_<k*o@:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y?ypRCgO.u  
  /* --------------------------------------------- */ {I]>!V0j!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Gc2:^FVlh  
/* --------------------------------------------- */ uow{a*q d6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |ohCA&k%;  
jWcfQ  
Z^6qxZJ7  
33OkY C%e  
看了之后,我们可以思考一些问题: (65|QA   
1._1, _2是什么? JlhI3`X;/  
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。 3%YDsd vQx  
2._1 = 1是在做什么? 6h{>U*N"&d  
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。 gX;)A|9e  
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。 8&c:73=?X  
UKzXz0  
R7 ^f|/l  
三. 动工 qX:Y I3:,@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h_\OtoRa  
mV#U=zqb!S  
\VHRI<$+5  
7[It  
template < typename T >  .F/0:)  
class assignment 9a0|iy  
  { UaXWHCm`  
T value; ewVks>lbz  
public : kWbD?i-  
assignment( const T & v) : value(v) {} )W |_f  
template < typename T2 > _FP'SVa}D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Eu`K2_b  
} ; lc\%7-%:5  
b0uWUI(=  
uy8mhB+]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !m6=Us  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment grTwo  
y@9ifFr  
1!&m1  
Nc:0opPM  
  class holder n |Q' >  
  { 2aJ_[3p/h]  
public : v?s%qb=T  
template < typename T > U)C>^ !Us  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ie}?}s  
  { !a^'Jbb  
  return assignment < T > (t); H' %#71  
} Lv7$@|"H9  
} ; sDP8!  
} bm ^`QY  
.wf$]oQQ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'pC51}[A{^  
C(&3L[  
  static holder _1; tb;u%{S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 51Q~/  
vBYk"a6SD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #BwOWra  
而不用手动写一个函数对象。 g<^-[w4/  
->`R[k  
];*? `}#  
W4$F\y  
四. 问题分析 A9o"L.o)  
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。 ub]"b[j\1  
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。 5v"Sv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Esdw^MGL2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <8BNqbX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %:yVjb,Yf  
Vu;z|L  
五. 问题1:一致性 gfQ1p?  
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?| Vw+RRi(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +k\cmDcb  
}TRVCF1  
struct holder ][B>`gC-  
  { b] ~  
  // ?<U">8cP  
  template < typename T > /-&2>4I  
T &   operator ()( const T & r) const @waY+sqt=  
  { S=qx,<J 39  
  return (T & )r; 2 >/}-a  
} q@XxCP]  
} ; iyP0;$  
kerBy\^  
这样的话assignment也必须相应改动: %a|m[6+O  
i Ie{L-Na  
template < typename Left, typename Right > "z4V@gk   
class assignment 'wVi>{?  
  { }ZJ*N Y  
Left l; A>%mJ3M  
Right r; \?"p]&2UcB  
public : qKk|2ecTB5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |'](zEwq  
template < typename T2 > MS;^@>|wj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F?XiP.`DR  
} ; U:uF rb,  
a]@BS6  
同时,holder的operator=也需要改动: fr<V])  
RL b o  
template < typename T > ^1;Eq>u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A$-\Er+f  
  { e`zCz`R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,D2nUk  
} +lZvj=gW  
$lb$<  
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。 (W5JVk_o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eu0j jeB  
*{dMo,.eI  
return l(rhs) = r; C=`MzZbJ  
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。 t(p}0}Pp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V z-]H]MW,  
[}`-KpV!;  
template < typename Tp > -ju}I  
class constant_t U3BhoD#f\  
  { 2#R8}\  
  const Tp t; _*CbtQb5  
public : lQ#='Jqfp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !7Nz_d~n  
template < typename T > W|\$}@>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const naVbcY  
  { v$#l]A_D  
  return t; T9bUt|  
} c+501's  
} ; i!yE#zew  
G$VE o8Blb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s f8F h  
下面就可以修改holder的operator=了 6Cgc-KNbk  
.q|k459oi  
template < typename T >  NR98]X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :H>0/^Mg0  
  { w+iI ay  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^y[- e9O|  
}  bU$M)  
Wv]ODEd  
同时也要修改assignment的operator() "x O+  
G rI<w.9X  
template < typename T2 > ##nC@h@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yaYJmhG  
现在代码看起来就很一致了。 f0 kz:sZ9  
$ EexNz  
六. 问题2:链式操作 C/MQY:X4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #Ve@D@d[  
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。 7yUX]95y8  
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。 .+&M,% 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。 yaPx=^&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vrIWw?/z?  
j[Gg[7q{y  
template < typename T > |z?c>.  
struct result_1 fT{%zJU  
  { a(lmm@;V<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3L9@ELY4  
} ; /6:qmh2  
:D~J(Y2  
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: @.L/HXu-P  
UmG|_7  
template < typename T > '<xV]k|v  
struct   ref %H4>k#b@$  
  { R p0^Gwa  
typedef T & reference; C(kL=WD   
} ; cVl i^*se  
template < typename T > GOD{?#c$  
struct   ref < T &> [F 24xC+  
  { {xf00/  
typedef T & reference; Q^):tO]!Ma  
} ; MH|R@g  
* 'Bu-1{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i&j]FX6q  
q^h/64F  
template < typename T > lYS*{i1^ '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sQn@:Gk  
  { =3dd1n;8>  
  return l(t) = r(t); ANTWWs}  
} 7m8(8$-6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 eV j7%9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6eb~Z6n&?  
YT6dI"48  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 hGRHuJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b-RuUfUn0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m .R**g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0+/ew8~$  
最后的布局是: a}X. ewg  
                Add t \-|J SZ  
              /   \ %Z*N /nU  
            Divide   5 w<Bw2c  
            /   \ OR}+) n{  
          _1     3 bu{dT8g'U  
似乎一切都解决了?不。 )FN$Jlo  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 E6zPN?\ <  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F>eo.|'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9 dK`  
!C ZFbz~:  
template < typename Right > 6zI}?KZf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /7x1Z*Hg  
Right & rt) const gux?P2f  
  { <`WcI`IA b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d>V#?1$h  
} F?t;bV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  3Hi8=*  
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。 + ]iK^y-.r  
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。 }ld^zyL  
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。 ^U##9KkP  
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。 `pF7B6[B  
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? &Bqu2^^  
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:  HlEHk'  
;9LOeH?  
template < class Action > l#Vg=zrT  
class picker : public Action XSGBC:U)l  
  { TX;)}\  
public : i8S=uJ]n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,&L}^Up  
  // all the operator overloaded y9.?5#aL  
} ; a'A<'(yv  
;SX~u*`R  
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。 !+]KxB   
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: eJeL{`NS  
sKk+^.K}|  
template < typename Right > *K BaKS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <v=s:^;C0  
  { p(nEcu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4W}mPeEeV  
} /EuH2cy$l  
yCN?kHG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^?*<.rsG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 MGY0^6yK5  
i!gS]?*DH  
template < typename T >   struct picker_maker 5vJxhBm/  
  { u60RuP&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F@mxd  
} ; Wg20H23XW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '.C#"nY>1  
  { U uC-R)  
typedef picker < T > result; vmh>|N4a7  
} ; 3gnO)"$  
&x;n^W;#  
下面总的结构就有了: >P]gjYN  
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。 cICf V,j  
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。 <@Vf:`a!P>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `F3wO!  
至此链式操作完美实现。 E^$8nqCL:  
=- ,'LOE  
EWQLLH"h  
七. 问题3 Y[H769  
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。 wJ7^)tTRF  
~@(C+3,  
template < typename T1, typename T2 > @C^wV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (L yKo  
  { $x,EPRNs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =3`|D0E  
} ,HI% ym  
Io[NN aF|  
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: _3< P(w{  
Cy *.pzCi  
template < typename T1, typename T2 > [P6m8%Y|s  
struct result_2 p_X{'=SQ1  
  { #Ge_3^'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i,S1|R  
} ; xaVn.&Wl  
y#th&YC_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? 1z4_QZZ.NG  
这个差事就留给了holder自己。 -y{(h% 6  
    pb)kN%  
PG}Roj I  
template < int Order > ~X3x- nAt  
class holder; v1Q 78P  
template <> 3+(lKd  
class holder < 1 > #<Lv&-U<KT  
  { -*i_8`  
public : o OC&w0  
template < typename T > x/wgD'?  
  struct result_1 lfre-pS+  
  { p|8ZHR+  
  typedef T & result; *ra>Kl0   
} ; vbd)L$$20+  
template < typename T1, typename T2 > /'5d0' ,M  
  struct result_2 ch25A<O<R.  
  { #9Ect@?N0  
  typedef T1 & result; V1pBKr)v  
} ; .g1x$cQ1<  
template < typename T > L AH">E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &9|L Z9K  
  { S[zGA<}  
  return (T & )r; XH@(V4J(.  
} 6`20  
template < typename T1, typename T2 > 9 M%Gnz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G]N3OIw&8  
  { &1R#!|h1W  
  return (T1 & )r1; ar6+n^pi0]  
} |cgjn*a?M  
} ; C*3St`2@9  
tfZ@4%'  
template <> $;'M8L  
class holder < 2 > Z)2d4:uv  
  { wDGb h=  
public : GZ,MC?W  
template < typename T > =B5{7g\  
  struct result_1 N5,LHO  
  {  mC$y*G  
  typedef T & result; y_w  <3  
} ; .xWaS8f  
template < typename T1, typename T2 > K3M.ZRh\;`  
  struct result_2 '^>} =f  
  { 8Znr1=1   
  typedef T2 & result; 6ulx0$[  
} ; K@{0]6  
template < typename T > $#p5BQQ|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nc\`y,>l8  
  { q?dd5JzZy,  
  return (T & )r; x\(#  
} p:5NMo  
template < typename T1, typename T2 > s1[&WDedM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NjpWK ;L  
  { u[Kz^ga<  
  return (T2 & )r2; vdC0tax  
} [l3\0e6-/  
} ; F8"J<VJ7  
iw3\`,5   
K) fKL   
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> >。 @j_o CDS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h7^&:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U|V,&RlbR  
l`ZL^uT  
return l(i, j) = r(i, j); .P aDR |!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mL2J  
:PW"7|c!  
  return ( int & )i; $!MP0f\q g  
  return ( int & )j; vI0,6fOd6  
最后执行i = j; 6?~9{0  
可见,参数被正确的选择了。 B=L!WGl<!  
]oVP_ &E  
#}+H  
] xHiy+  
H-+U^@w  
八. 中期总结 fmj}NV&ma  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n qO*z<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G)%V 3h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Um{) ?1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3qf#NJN}  
I9qFXvqL  
-^2p@^  
3*~`z9-z  
SsTBjIX  
6qFzo1LO  
九. 简化 IDT\hTPIs  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?'+]d;UO&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cZ|*Zpk  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RQ =$, i`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zKGZg>q  
  +-*/&|^等 yuBRYy#E|%  
2. 返回引用。 F:T(-,  
  =,各种复合赋值等 el*|@#k}  
3. 返回固定类型。 V 97ORI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mf#@8"l  
4. 原样返回。 [*p;+&+/ZM  
  operator, 2A; i  
5. 返回解引用的类型。 jI7 x<=  
  operator*(单目) 'g)f5n a[  
6. 返回地址。 :?\29j#*V  
  operator&(单目) iYgVSVNg  
7. 下表访问返回类型。 :rQDA =Ps  
  operator[] eN.6l2-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oSD=3DQ;  
  operator<<和operator>> iL);bv W  
1>rQ).eT  
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。 !DFTg 4xb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P"^Yx8L#  
<q!HY~"V  
template < typename Left > ,HTwEq>-G  
struct value_return kD)31P  
  { b4cTn 6  
template < typename T > 7>y]uT@ar  
  struct result_1 v4s4D1}  
  { v1~l=^4&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H`)eT6:|/  
} ; ^3$U[u%q/{  
"h_f- vP  
template < typename T1, typename T2 > f&4+-w.:V|  
  struct result_2 f}(4v1 T  
  { @y7KP$t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e:nByzdH0[  
} ; 'Xwv,  
} ; ~6kF`}5  
n'^`;-  
|.$B,cEd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F$tzsz,9n  
Nuot[1kS  
下面我们来剥离functor中的operator() ;&=CZ6vH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }.)R#hG?  
S8dfe~|7:  
return l(t) op r(t) /B?wn=][  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aC2Vz9e  
return op l(t) 01-rBto$  
return op l(t1, t2) h<3b+*wYJC  
return l(t) op Nm z5:Rq  
return l(t1, t2) op j% 7Gje[  
return l(t)[r(t)] lqOpADLS3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E/oLE^yL  
ME]4tu  
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: onSt%5{P%X  
单目: return f(l(t), r(t)); ?wG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i /[{xRXiR  
双目: return f(l(t)); z3i`O La  
return f(l(t1, t2)); Yv]vl6<  
下面就是f的实现,以operator/为例 VVch%  
BedL `[ ,  
struct meta_divide WLXt@dK*u  
  { XLpn3sX$  
template < typename T1, typename T2 > L;")C,CwQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \-]Jm[]^  
  { GBb8 }lx  
  return t1 / t2; I\6C0x  
} 2QbKh)   
} ; eR5q3E/;G  
eC"e v5v  
这个工作可以让宏来做: O713'i  
,jC~U s<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )u Hat#  
template < typename T1, typename T2 > \ #Y7iJPO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ];Noe9o  
以后可以直接用 faRQj:R8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?GNR ab  
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 9)vU/fJ|  
(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。。。) jc_k\  
/r'Fq =z  
>$rH,Er  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }w35fG^  
]l fufjj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H if| z[0$  
class unary_op : public Rettype (Ud"+a  
  { PU.j(0  
    Left l; &2  Yo  
public : n^;-&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {ObY1Y`ea  
}rmr0Bh  
template < typename T > OXM=@B<"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S;Sy.Lp  
      { l H_pG~  
      return FuncType::execute(l(t)); K\Q4u4DjbJ  
    } %1k"K~eu  
| ;a$ l(~<  
    template < typename T1, typename T2 > t'$_3ml  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n-M6~   
      { >qy62:co  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]Whv%  
    } 3n7>qZ.d  
} ; SHPDbBS  
X1B)(|7$  
H?r~% bh  
同样还可以申明一个binary_op sYXLVJ>b  
?E!M%c@,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >wqWIw.w>  
class binary_op : public Rettype Z<d=v3q  
  { \\ R<HuTY  
    Left l; D]iyr>V6'  
Right r; 8~,zv_Pl  
public : 4>d]0=x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8u)>o* :  
k8n9zJ8  
template < typename T > ECL{`m(#n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '@KH@~OzRS  
      { Dj=$Q44  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3'L =S  
    } :dipk,b?n  
mm#UaEp  
    template < typename T1, typename T2 > |4/rVj"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  rwSR  
      { P*;[&Nn4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9wfE^E1  
    } ?Mo)&,__  
} ; = =pQ V[  
ZGh6- /  
;>ml@@Z  
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 b (H J|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wG s'qL"z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M*T!nwb  
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。 :_HdOm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /z!y[ri+J  
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。。。 J0&-UnJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a|y'-r90  
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) #G(ivRo  
下面是修改过的unary_op E Y !o#m  
 l2M(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u"7!EhX&  
class unary_op L^C B#5uG  
  { 5>S1lyam  
Left l; ^ux'-/  
  L"1AC&~ u  
public : =`(W^&|  
P(b~3NB)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >f&L7@  
;=P!fvHk  
template < typename T > D{d%*hlI 3  
  struct result_1 t&JOASYC  
  { d7X7_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mg._c  
} ; PS!or!m  
MR4k#{:w  
template < typename T1, typename T2 > PVxu8n  
  struct result_2 ~S~+'V,d  
  { @v&P;=lU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w?*79 u  
} ; 4k{xo~+%,  
Xep2 )3k>  
template < typename T1, typename T2 > _@)-#7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b O}&i3.L;  
  { k]-Q3 V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _I,GH{lhI  
} l%0-W  
Y0Tw:1a  
template < typename T > uTO%O}D N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M;AvOk|&  
  { T_wh)B4xW  
  return OpClass::execute(lt(t)); )iC@n8f7o  
} /Trbr]lWy  
7&jq  =  
} ; Z"Q9^;0%  
D\J.6W  
sc-hO9~k  
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)!b#_  
好啦,现在才真正完美了。 l*CCnqE  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z{ 9Io/  
($UUgjv F  
template < typename Right > Wzff p}V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "Il) _Ui  
  { i;qij[W.z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q!><:"#[G  
} 5mL4Zq"  
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。 *(wxNsK  
dqgr98  
&+hk5?c /  
fpO2bD%$8  
l  LBzY`j  
十. bind c1R[Hck  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 H<nA*Zf2@R  
先来分析一下一段例子 XN\rq=  
23ho uS   
ei}(jlQp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q JtLJ<=1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2"}Vfy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !lZ}kz0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [T [] U   
我们来写个简单的。 i&)([C0z$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V+U89j1g  
对于函数对象类的版本: Wi\k&V.mE  
\fvm6$ rZ^  
template < typename Func > ^rY18?XC+:  
struct functor_trait OYmutq  
  { ]70ZerQ~L  
typedef typename Func::result_type result_type; &VCg`r-{~  
} ; EK Q>hww8  
对于无参数函数的版本: )@tHS-Jf  
-~_|ZnuM9  
template < typename Ret > y>T>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s`v$r,N0  
  { Tgla_sMb  
typedef Ret result_type; M U '-  
} ; ,@M<O!%Cs  
对于单参数函数的版本:  r/)ZKO,  
<4zSh3  
template < typename Ret, typename V1 > fceO|mSz_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qf@P9M  
  { vwa*'C  
typedef Ret result_type; j`Ek:  
} ; W|sU[dxZ  
对于双参数函数的版本: 1BP/,d |+  
sS4V(:3s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t -}IKrbv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gv#bd05X  
  { 2o1WXE %$  
typedef Ret result_type; H_| re  
} ; xwwL  
等等。。。 (KPD`l8.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oe<@mz/  
X(#8EY}X  
template < typename Func > w~=xO_%  
struct func_return #IDLfQ5g  
  { ,S`F xJcE  
template < typename T > AG;KXL[V  
  struct result_1 f|/ ,eP$  
  { g"c7$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2BT+[  
} ; Gfy9YH~  
CeUXGa|C  
template < typename T1, typename T2 > :>H{?  
  struct result_2 ug"4P.wI  
  { )7#3n(_np  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N K@6U_/W  
} ; TnKOr~@*  
} ; hOFvM&$  
6iHY{WcDj  
-Oz! GX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >'WTVj`  
xwHE,ykE  
template < typename Func, typename aPicker > d{B0a1P  
class binder_1 bcxR7<T,"9  
  { ,I]]52+?4  
Func fn; tqpi{e  
aPicker pk; 0G Q8} r  
public : 6g#E/{kQw  
zF? 6"  
template < typename T > -H|!KnR  
  struct result_1 YV>&v.x0;  
  { d@b2XCh<K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eE;j#2SEO  
} ; %503 <j  
B T {cTj0W  
template < typename T1, typename T2 > _~P &8  
  struct result_2 hKnV=Ha(  
  { !tx.2m*5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +br' 2Pn  
} ; JP^x]t:  
$GhL-sqm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1 >2 /1>  
O9ro{ k  
template < typename T > y~M 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c]$$ap  
  { J{XRltI+  
  return fn(pk(t)); I1K%n'D  
} F/:%YR;  
template < typename T1, typename T2 > ~xws5n}F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3.ShAL  
  { \.P#QVuQ  
  return fn(pk(t1, t2)); :w4N*lV-  
} m?8o\|i,  
} ; ;l < amB  
R'atg 9  
fI=p^k:  
一目了然不是么? *UG?I|l|I  
最后实现bind a6It1%a+  
MFWkJbZV  
y;P%=M P  
template < typename Func, typename aPicker > V;Ln|._/t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [`bK {Dq2  
  { E2`9H-6e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {aK3'-7  
} )}_}D +2  
q$ j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A\E ))b9+  
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。 #~w~k+E4  
g~9b_PY9  
十一. phoenix $d.Dk4.ed  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >-w# &T &K  
H_1&>@ 3  
for_each(v.begin(), v.end(), &Rz-;66bN  
( K&"X7fQ  
do_ OW!y7  
[ Df(+@L5!  
  cout << _1 <<   " , " SFFJyRCz  
] ,WW=,P  
.while_( -- _1), `ooHABC  
cout << var( " \n " ) rx<P#y]3)  
) =fB"T+  
); ]Qp-$)N  
P /q] u  
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: g$/7km{TP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "%_T7 A ![  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <w?k<%( 4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2l:cP2fa  
^L.'At  
cveQ6 -`K  
template < typename Cond, typename Actor > ?k^m|Z  
class do_while :}gEt?TUhs  
  { dAM]ZR<  
Cond cd; [ThAv Q_$  
Actor act; L EFLKC  
public : S5UQ   
template < typename T > GE !p  
  struct result_1 WU,b<PU &  
  { axN\ZXU  
  typedef int result_type; C!6D /S  
} ; hVd_1|/X  
8;f5;7M n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [O]rf+NZ(5  
#v6<9>%  
template < typename T > n(SeJk%>9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m6gMVon  
  { r{Mn{1:O  
  do gp'k(rGH  
    { )6o%6$c  
  act(t); <;1M!.)5  
  } { qCFd  
  while (cd(t)); 3Jj&wHp]  
  return   0 ; .>1Y-NM  
} E7/i_Xkk  
} ; rA8{Q.L  
xjrL@LO#  
1/?K/gL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L{&Yh|}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >>8{N)c5E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?<Mx*l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 nm %7e!{m  
下面就是产生这个functor的类: ?_T[]I'  
g+?2@L$L  
g{kjd2  
template < typename Actor > 7fl{<uf  
class do_while_actor t7,$u-  
  { p+7#`iICE  
Actor act; wk1/&  
public : WB `h)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zp``e;gY  
M<Dvhy[  
template < typename Cond > N]\)Ok  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BD]o+96qP  
} ; 6k {gI.SG  
Pw6%,?lQ  
)/2TU]//  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 > -(Zx  
最后,是那个do_ rQ&XHG>Q*  
W?[ C au-  
l?Ls=J*  
class do_while_invoker ln6=XDu  
  { OE_V6 Er  
public : #GUD^#Jh  
template < typename Actor > 4sC)hAx&f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <vxTfE@>bp  
  { }2Y`Lr  
  return do_while_actor < Actor > (act); "x 3C3Zu.;  
} z&jASL  
} do_; ,zZ@QW5  
{Wfwf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,&Vir)S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kN 0N18E  
最后来说说怎么处理break和continue 5FsfJpw  
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。 AWA J*6Z  
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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