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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8T-/G9u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '-c *S]:r  
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, /6",#B}%b  
|7ct2o~un  
xU<WUfS1  
W>W b|W  
  class filler HueGARS  
  { )}w2'(!X8  
public : PgHe;^?j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} In13crr4!  
} ; x# MMrV&M  
m'HAt~  
~j3O0s<gK  
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: _[F(8Q x"  
X\&CQiPS  
S7a05NO  
cH>@ZFTF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [>--U)/  
o rBB5JJ  
[QUaC3l)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !r^fX=X>'  
[~_)]"pU  
8_$[SV$q  
F^4mO|  
二. 战前分析 iepolO=  
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。 k0r93 xa  
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 +q*WY*gX  
wH]5VltUT1  
Z?JR6;@W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "xWrYq'"  
  /* --------------------------------------------- */ %Yw?!GvL[  
vector < int *> vp( 10 ); U/ds(*g@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )O+Vft&#  
/* --------------------------------------------- */ >E lK8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N W]zMU{c  
/* --------------------------------------------- */ eYtP396C|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <cm(QNdcC  
  /* --------------------------------------------- */  GY`mF1b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~cr##Ff 5  
/* --------------------------------------------- */ iy!SqC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @=<B8VPJd  
d)>b/0CZ  
fM/~k>wl  
@tT2o@2Y^  
看了之后,我们可以思考一些问题: f?JP=j  
1._1, _2是什么? x3AAn,m8  
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。 +h ]~m_O  
2._1 = 1是在做什么? PPAcEXsIu  
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。 Kj53"eW  
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。 w`YN#G  
R E0ud_q2  
d HN"pNNs  
三. 动工 Lm&BT)*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l4bL N  
po9f[/s'+o  
-kk0zg &|i  
Talmc|h  
template < typename T > "LNLM  
class assignment *3iEO>  
  { +-r ~-bs  
T value; ctOBV  
public : J5!-<oJ/  
assignment( const T & v) : value(v) {} y g:&cIr,  
template < typename T2 > #_SsSD=.Sy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6nA/LW\x  
} ; WhT5NE9t  
Ev Ye1Y-  
k*4!rWr0r&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %ZsdCQc{`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HT:V;?"  
^>/~MCyM.  
XjXz#0nR  
`O0bba=:=  
  class holder SPT?Tt  
  { ??#SQSU  
public : V_3K((P6  
template < typename T > _I?oR.ON33  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gb{8SG5ac  
  { M]Hf>7p  
  return assignment < T > (t); T@jv0/(+  
} 6bDizS}  
} ; ~_SRcM{  
i@`qam   
%(1Jt "9|  
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: 6]r#6c %  
!o`riQLs>  
  static holder _1; r]0>A&,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,! H`@Kl  
D"msD"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q h{P>}  
而不用手动写一个函数对象。 4V&(w, zl  
SM8f"H28  
F'-,Ksn  
qizQt]l  
四. 问题分析 Te%V+l  
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。 _lDNYpv  
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。 m[CyvcF*u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B.C:06E5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d#HlO}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x1h&`QUP  
pAws{3(Q  
五. 问题1:一致性 2w}l!'ue  
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?| ,8.$!Zia  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >,ABE2t5  
[<|$If99\  
struct holder i}e/!IVR3  
  { LGK&&srJs  
  // 4T]A! y{  
  template < typename T > ]!]B7|JFJ  
T &   operator ()( const T & r) const klAvi%^jE  
  { '|<r[K  
  return (T & )r; .}5qi;CA  
} /}/GK|tj  
} ; BNgm+1?L  
F`La_]f?b\  
这样的话assignment也必须相应改动: |- <72$j  
T`bUBrK6g`  
template < typename Left, typename Right > zR4]buHnE  
class assignment naM~>N  
  { ^T*!~K8A  
Left l; aL*}@|JL"  
Right r; xI_0`@do  
public : 0NK|3]p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ob{Tn@  
template < typename T2 > GYg.B<Q.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ({zWyl  
} ; on;>iKta9  
FJ{/EloF  
同时,holder的operator=也需要改动: W] WH4.y  
gA`QV''/:  
template < typename T > LJ6l3)tpD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ol K+|nR  
  { _K&Hiz/'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dBwoAq`'  
} +v~x_E5FP  
bU[_YuJbM  
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。 d}%-vm} 0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ftKL#9,s(  
;%Px~g  
return l(rhs) = r; NG`Y{QT6N  
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。 =XtQ\$Pax  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^i r)z@P?V  
O c.fvP^ZD  
template < typename Tp > O._\l?m  
class constant_t R58NTPm  
  { %ZcS"/gf  
  const Tp t; 9|3sNFGX  
public : W/3sJc9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E%( s=YhW  
template < typename T > Ex Q\qp3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4*L* "vKa  
  { >28l9U  
  return t; N:CQ$7T{ j  
} j0j!oj)7I  
} ; %% /8B  
1Q!kk5jE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rB{w4  
下面就可以修改holder的operator=了 cly}[<w!  
7#W]Qj  
template < typename T > ZyDNtX%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~o/k?l  
  { SQhVdYU1'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Faa>bc~E  
} wdAKU+tM  
)[J @s=  
同时也要修改assignment的operator() Mk0x#-F  
 '6})L  
template < typename T2 > 7{(UiQbf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]jY^*o[  
现在代码看起来就很一致了。 -8Hc M\b  
z9g ++]rkJ  
六. 问题2:链式操作 o2=):2x r{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8sU5MQ5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &F/-%l!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8zpzVizDG  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "\O7_od-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Wu`Dp;&l  
x.Egl4b3  
template < typename T > %)r:!R~R  
struct result_1 J <;xkT1x  
  { <ch}]-_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N$=9R  
} ; ErJ/h?+  
#g0_8>t  
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: #HH[D;z  
&A*E)T#>#  
template < typename T > %\(-<aT  
struct   ref :o ~'\:/  
  { +R L@g*`  
typedef T & reference; >{q+MWK  
} ; oe.Jm#?2.  
template < typename T > FZn1$_Svr  
struct   ref < T &>  ?ueL'4Mm  
  { sT"ICooc  
typedef T & reference; j6EF0/_|e  
} ; -seLa(8F  
u:lBFVqk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [5p3:D  
c+E\e]{  
template < typename T > iN. GC^l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5I,NvHD4  
  { tM;cvc`/  
  return l(t) = r(t); n@ SUu7o  
} %3~ miP  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 qR!ZtJ5j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wh..QVv  
b@&uwSv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2oEuqHL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gm2|`^Xq$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?gU raSFU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 87[ ,.W  
最后的布局是: ?4U4o<   
                Add B)[RIs  
              /   \ P7b"(G%  
            Divide   5 l[IL~  
            /   \ W{.:Cf9  
          _1     3 $*G3'G2'iS  
似乎一切都解决了?不。 zN!yOlp5  
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。 rP'%f 6  
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。 $.pCoS]i  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =WUL%MfW  
2w3LK2`ZL  
template < typename Right > i KQj[%O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u-|%K.A  
Right & rt) const TK18U*z7J  
  { 'g,_lF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gJX"4]Ol#}  
} AV2Jl"1)z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 esA^-$  
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。 WN{8gL&y  
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。 ^8~TsK~  
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。 P8ej9ULX,  
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。 @}H'2V  
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? MYvz%7  
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: t2{(ETV  
-e(<Jd_=  
template < class Action > -s2)!Iko&  
class picker : public Action *Vq'%b9  
  { ]Ss63Vd  
public : g2TK(S|#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r3U7`P   
  // all the operator overloaded >^`#%$+  
} ; 9&=%shOc+x  
gizY4~ j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1}|y^oB\-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]^.`}Y=`g  
*~6]IWN`  
template < typename Right > q`{@@[/ (y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w9GY/]  
  { 75^*4[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gdb0e]Vt+  
} 5)S;R,  
A\rY~$Vr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T_c`=3aO  
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。 "?6*W"N9  
ef{Hj[8  
template < typename T >   struct picker_maker *vRHF1)L  
  { .Qn#wub  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M5+R8ttc  
} ; =/|GWQ j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =Xr{ Dg  
  { ,e1c,}  
typedef picker < T > result; uGXvP(Pg'  
} ; ,?j!c*  
k7*-v/ *S  
下面总的结构就有了: B^dMYFelJ  
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。 xC _3&.  
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。 N)E'k%?,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W%ix|R^2]  
至此链式操作完美实现。 g~K-'Nw  
YK8l#8K  
gM1:*YK  
七. 问题3 EB+4]MsD  
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。 u"v$[8  
"[["naa  
template < typename T1, typename T2 > '!Va9m*w7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B &Z0ZWx  
  { =r]_$r%gR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oSMIWwg7G  
} F'{T[MA  
^8oN~HLZ  
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: p + JOUW  
R6;229e  
template < typename T1, typename T2 > \ :@!rM  
struct result_2 0W6= '7  
  { 79)iv+nf\l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |Zn,|-iW  
} ; %iIr %P?  
l@UF-n~[  
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? >/C,1}p[  
这个差事就留给了holder自己。 `ZC -lAY  
    olo9YrHn  
su\Lxv  
template < int Order > p,8:(|(  
class holder; O>X!78]#K  
template <> js)E:+{A,  
class holder < 1 > iN u k5  
  { <4?(|Vh[m]  
public : ;erxB6*  
template < typename T > !&KE">3Qu  
  struct result_1 65 &+Fv  
  { }VH` \g}  
  typedef T & result; z9AX8k(B6  
} ; E0r#xmk  
template < typename T1, typename T2 > :]\-GJV5  
  struct result_2 ='eQh\T)  
  { wjID*s[  
  typedef T1 & result; 9WoTo ,q  
} ; 2+(SR.oGq  
template < typename T > fEK%)Z:0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =1B;<aZH!  
  { v%c--cO(S4  
  return (T & )r; :Z;kMrU  
} "NSY=)fV  
template < typename T1, typename T2 > p_g8d&]V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P)=$0kR3  
  { =snJ+yn!  
  return (T1 & )r1; bb/A}< zD  
} m:;`mBOc3  
} ; k lr1"q7  
![%:X)?  
template <> ^jo*e,y:  
class holder < 2 > BXl Y V"  
  { 3XjY  
public : Rwmr[g  
template < typename T > w01\KV  
  struct result_1 :(jovse\  
  { NTM.Vj -_h  
  typedef T & result; jA%R8hdr_  
} ; .YS48 c  
template < typename T1, typename T2 > Bb5RZ#oa  
  struct result_2 ^j_t{h)W(0  
  { PTA_erU  
  typedef T2 & result; vN)l3  
} ; QN~9O^  
template < typename T > -Ze2]^#dl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -S $Y0FDV  
  { )Oj%3  
  return (T & )r; /Q9iO&Vu  
} @2A&eLw LH  
template < typename T1, typename T2 > Z oKXao  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6k\8ulHw  
  { /(A rA=#  
  return (T2 & )r2; _3Q8R}  
} %i9*2{e#~  
} ; .TRp74  
\G]vTK3  
qZ+^ND(I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 pXxpEv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1QuR7p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v|r#  
XM*%n8q7#N  
return l(i, j) = r(i, j); ivl_=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UazUr=| e  
<Dp[F|r  
  return ( int & )i; Nf{tC9l  
  return ( int & )j; mt3j$r{_  
最后执行i = j; }&*,!ES*  
可见,参数被正确的选择了。 KA0_uty/T  
w8AHs/'r  
F1zsGlObu}  
h)C `w'L  
OOX}S1lA  
八. 中期总结 Q pbzx/2h  
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: Wp$'#HhB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3HmJixy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SE!0f&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m&r?z%  
L[:b\ O/p,  
< G:G/  
ob.=QQQs  
w!^{Q'/,Q  
-r"h [UV)  
九. 简化 iYxpIqWw  
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。 5PCKBevV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +q3E>K9a  
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: Wd_KZ}lX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lAPvphO  
  +-*/&|^等 L9)nRV8  
2. 返回引用。 vb Mv8Nk  
  =,各种复合赋值等 ];o[Yn'>o  
3. 返回固定类型。 ~~'UQnUN4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zc#aQ.  
4. 原样返回。 >) PcK  
  operator, ;O7<lF\7o  
5. 返回解引用的类型。 9i+SU|;j  
  operator*(单目) w[wrZ:[  
6. 返回地址。 RBzBR)@5   
  operator&(单目) U: Q&sq8U  
7. 下表访问返回类型。 =XT}&D6  
  operator[] ?KfV>.()  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j5>3Td.  
  operator<<和operator>> v= I 'rx  
{m+(j (6-  
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。 o=VDO,eS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zcNv T  
]RJcY1  
template < typename Left > 5 J9,/M0  
struct value_return )9 QeVf  
  { k9<P]%  
template < typename T > ]2P*Z6Az  
  struct result_1 L.@o  
  { .-g++f(_i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KDX34Fr1  
} ; \{ui{8+G  
nZ 0rxx[V?  
template < typename T1, typename T2 > U&\8~h  
  struct result_2 <X_I`  
  { 3o=K?eOdg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pkL&j<{  
} ; Yw\PmRL"p  
} ; fc #zhp5bX  
zLxO\R!d  
"NamP\hj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hkq[xgX  
ZsPT!l,  
下面我们来剥离functor中的operator() t:G67^<3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C"P40VQoo  
,:QzF"MV  
return l(t) op r(t) 'bXm,Ed  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1c} %_Z/  
return op l(t) A%pBvULH  
return op l(t1, t2) #X(KW&;m  
return l(t) op .;0?r9  
return l(t1, t2) op jCMr[ G=  
return l(t)[r(t)] Q~A25Jf .  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2=TQU33#  
Uva b*9vX  
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: (*Jcx:rH  
单目: return f(l(t), r(t)); .(0'l@#fT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -&u2C}4s  
双目: return f(l(t)); &K_"5.7-56  
return f(l(t1, t2)); y[s* %yP3l  
下面就是f的实现,以operator/为例 .}>DEpc:n  
9o]h}Xc  
struct meta_divide N{u4  
  { lIg;>|'Z5&  
template < typename T1, typename T2 > j~eYq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6mnj!p]3  
  { z;_fO>u:  
  return t1 / t2; y-TS?5Dr]  
} L`$MOdF{_  
} ; ^nYS @  
",c(cYVW  
这个工作可以让宏来做: cboue LEt  
H\\0V.}!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $vC!Us{z  
template < typename T1, typename T2 > \ "?Eh_Dw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s\6kXR  
以后可以直接用 .&AS-">Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~L G).  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8]N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3JiJ,<,7  
1Y"[Qs]"mU  
v(T;Y=&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y7yh0r_  
4Lo8Eue  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {jX h/`  
class unary_op : public Rettype gF@51K  
  { p#9.lFSX  
    Left l; w a!g/ \  
public : |-Z9-rl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MOuI;EF  
>g ]S"ku|  
template < typename T > aN7VGc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bY4~\cP.  
      { 3d^zLL  
      return FuncType::execute(l(t)); sD,[,6(  
    } ;~Ke5os=s  
*<yKT$(+_  
    template < typename T1, typename T2 > mX)UoiXue  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )SMS<J  
      { %t&5o>1C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4+t9"SD  
    } c]`}DH,TJ  
} ; Ds4n>V,o  
#:{Bd8PS  
HL;y5o?  
同样还可以申明一个binary_op S{7*uK3$  
4#$~gTc@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }|rnyYA  
class binary_op : public Rettype hKq#i8py  
  { NGD?.^ (G  
    Left l; v,N*vqWS  
Right r; fZ2>%IxG}  
public : P;D)5yP092  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Z MbTsm  
~7Ey9wRkD  
template < typename T > aVI/x5p~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zPp?D_t  
      { YN1P9j#0d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +'9l 2DI;  
    } q<L>r?T[  
Ht UFl  
    template < typename T1, typename T2 > };[~>Mzl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | I_,;c  
      { <KF|QE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e&G!5kz!  
    } )~1QOl "~  
} ; &>UI{  
Y/1KvF4)k  
sW[8f Z71  
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 `A8nAgbe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -4|\,=j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nPp\IE}:  
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。 ^EGe%Fq*x]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P9~7GFas|  
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。。。 =W(mZ#*vdY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bce>DLF  
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) $;1#gq%  
下面是修改过的unary_op [:-Ltfr  
pp$WM\r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5;wA7@  
class unary_op 3okh'P%+  
  { #9Z\jW6b  
Left l; 0?} ),8v>  
  -POV#1s  
public : (9hCO-r  
(0jT#&#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D"^4X'6  
vd Fy}#X  
template < typename T > ?;pw*s1Atz  
  struct result_1 Q}GsCmt=)O  
  { 9ALE6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $2Y'[Dto\  
} ; LeBuPR$  
w] b3,b  
template < typename T1, typename T2 > 3.M<ATe^  
  struct result_2 :<ye:P1s  
  { {&,9Zy]"S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B#RwW,  
} ; 7%C6hEP/*W  
" N)dle,  
template < typename T1, typename T2 > T4,dhS|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 1U/{D6D  
  { ^&oa\7<'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5gnNgt~  
} ]J;pUH+u  
2GNtO!B.  
template < typename T > 0d!1;jy,T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QeP8Vl&e:  
  { L&$ X\\Lv^  
  return OpClass::execute(lt(t)); $\kqh$")  
} 4fPbwiK j  
R)% Jr.U  
} ; +]^6&MqO  
Pt~mpRl H  
R7: >'*F  
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 f/t1@d!  
好啦,现在才真正完美了。 2P9gS[Ub  
现在在picker里面就可以这么添加了: &WN#HI."]  
lhsd 39NM  
template < typename Right > iM;7V*u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WZq0$:I;R  
  { IXYSZ)z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Fm(~Vt;%u  
} |=H*" (  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 cI)T@Zg_o+  
?0_Bs4O\  
/fCj;8T3o  
1vlRzkd  
N1rBpt  
十. bind YEF|SEon0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _:ypPR J  
先来分析一下一段例子 R/8>^6  
("(:wYR%  
>%jQw.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d#yb($HAJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MxMrLiqU6l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SE= 3`rVJ  
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。 >vE1,JD)w  
我们来写个简单的。 yi`Z(j;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pp{Za@j  
对于函数对象类的版本: jQjtO"\JG  
rb_ cm  
template < typename Func > jEr/*kv  
struct functor_trait e%#(:L  
  { 6x%uWZa'  
typedef typename Func::result_type result_type; !yAg!V KY  
} ; 5 _X|U*+5  
对于无参数函数的版本: {=Y%=^!s  
d<mj=V@bd  
template < typename Ret > Bbuy y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^c?2n  
  { w'[lIEP 2$  
typedef Ret result_type; (=:9pbP  
} ; ax{+7  k  
对于单参数函数的版本: ;O=tSEe  
p9]008C89  
template < typename Ret, typename V1 > %Od?(m"&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )G$/II9d  
  { IV$pA`|V  
typedef Ret result_type; s)Bl1\Q  
} ; ycAQHY~n  
对于双参数函数的版本: ]jNv}{  
bDI#'F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bqEQP3t^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~\A(xmW}  
  { uJ jm50R<  
typedef Ret result_type; Y<%)Im6v/  
} ; ;ru=z@  
等等。。。 f\+MnZ4[Qj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >r+Dl\R  
Q]WjW'Ry\  
template < typename Func > R$( FrbC  
struct func_return o33 wePx,  
  { C?6wIdp  
template < typename T > J#DYZ>}Y  
  struct result_1 6XyhOs%/  
  { }RX[J0Prq~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L&3Ak}sh  
} ; ZuIr=`"j  
Vae}:8'}  
template < typename T1, typename T2 > Pg[XIfBva  
  struct result_2 ZdbZ^DUR<(  
  { ^`ah\L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ta`}}I  
} ; *Dx&}"  
} ; b#;%TbDF  
` #Qlr+X  
!#0Lo->OO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d?dZ=]~C  
s=0z%~H  
template < typename Func, typename aPicker > -*8|J;  
class binder_1 }Z5f5q  
  { w"Gci~]bXU  
Func fn; /wplP+w2  
aPicker pk; G gmv(!  
public : HGqT"N Jr  
e>`+Vk^Jc  
template < typename T > (V2~txMh  
  struct result_1 K=|x"6\  
  { e1$T%?(&[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E.V#Bk=  
} ; 5yPw[ EY  
bup)cX^  
template < typename T1, typename T2 > Db"jzMW.  
  struct result_2 _ ;baZ-  
  { yVQ0;h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IC&>PwXb  
} ; (> O'^W\3p  
P|,@En 1!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'Fi\Qk'D@  
+&?#Gdb  
template < typename T > ?.1yNO*s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )C^ZzmB  
  { fFu+P<?"  
  return fn(pk(t)); w1q-bIU  
} VJW%y)_[  
template < typename T1, typename T2 > ug]WIG7 S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] %A mX-U  
  { ;vM&se63  
  return fn(pk(t1, t2)); t[HfaW1W  
} 5>z`==N)  
} ; 8nzDLFxp_  
m-V_J`9"  
>bQ'*!  
一目了然不是么? a,<l_#'  
最后实现bind J1P jMb}  
/)6+I(H  
quXL'g  
template < typename Func, typename aPicker > #mhR^60,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7l Q@I}i  
  { NDsF<2A4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?` ?HqR0  
} H@ab]&  
)fPN6x/e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /2 V  
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。 y5>X0tT  
{O24:'K&  
十一. phoenix nPlg5&E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 05o +VF;z  
^FO&GM2a  
for_each(v.begin(), v.end(), f]c{,LFvZ  
( TsiI5'tx  
do_ BO5\rRa0  
[ | ]#PF*  
  cout << _1 <<   " , " IIj :\?r  
] 6"@`iY  
.while_( -- _1), ck0K^o v  
cout << var( " \n " ) FU]jI[  
) p./9^S  
); ngmHiI W  
V)|]w[(Y  
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: HLYog+?  
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  .7GTL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .J?cV;:`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V{qpha4'P  
94uAt&&b(  
T#M_2qJ1=  
template < typename Cond, typename Actor > _x+)Tv  
class do_while ;ZOu-B]q  
  { xWC*DKV  
Cond cd; `MD%VHQ9U  
Actor act; +!"GYPUXy  
public : 0oT~6BGm  
template < typename T > a!?JVhD&  
  struct result_1 8.`*O  
  { },eV?eGj  
  typedef int result_type; t,D7X1W  
} ; TR7j`?  
Pk2=*{:W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y6+/_$N4|  
(FVHtZi7  
template < typename T > &/+LY_r'<I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h*X5O h6  
  { fYxdG|>{u  
  do TzSEQ S{  
    { -] @cUx  
  act(t); NeI#gJ1A  
  } >6X$iBb0  
  while (cd(t)); JE~;gz]  
  return   0 ; :OEovk(`  
} L!| `IK  
} ; dbe\ YE  
z^,P2kqK_  
%fJ~ 3mu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _P}wO8  
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。 {JGXdp:SB  
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。 jjJvyZi~J  
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。 UlNx5l+k  
下面就是产生这个functor的类: 7!;48\O]w  
m#Y[EPF=|  
%4$J.6M  
template < typename Actor > L9Z\|L5  
class do_while_actor bJ!(co6t  
  { &s0_^5B0  
Actor act; SJ7-lben3  
public : /#Gm`BT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5K#<VU*:  
xoe/I[P]U  
template < typename Cond > +T8h jOkC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z*ly`-!  
} ; D~Rv"Hh  
Tebu?bj  
'/U%-/@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VX6M4<8  
最后,是那个do_ 'hNRIM1  
V*,6_ -^l  
nN'>>'@>  
class do_while_invoker p3Z[-2I  
  { K3;~|U-l  
public : boeIO\2}P0  
template < typename Actor > Xh?J"kjof  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D b&= N  
  { oK@_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?{]"UnyVE*  
} Yc`PK =!l  
} do_; bbG!Fg=qQ?  
jJ7"9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SdXAL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F 9J9zs*,  
最后来说说怎么处理break和continue 0c GjOl  
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。 EUmbNV0u  
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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