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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZxoAf;U~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I4Rd2G_  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ;y]BXW&l&  
S]g`Ds<  
c.{t +OR  
$*qQ/hi  
  class filler e\95X{_'  
  { ,/Al'  
public : As+^6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e3=-7FU  
} ; <d~IdK'\x  
.`~=1 H\R"  
k`=&m"&#  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "}^}3"/.  
 CT[CM+  
Cm%xI& Y  
6QX2&[qWS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fK10{>E1  
EncJB  
.9$ 7 +  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i'MpS  
eeCrHt4;  
c^8csQ fG  
:$^cY>o  
二. 战前分析 CH] +S>$  
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。 @WTzFjv@?4  
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  
NU(YllPB  
i _YJq;(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w'&QNm>  
  /* --------------------------------------------- */  Fm`c  
vector < int *> vp( 10 ); (3QG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Lem:zXj  
/* --------------------------------------------- */ \!df)qdu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]^v*2!_(  
/* --------------------------------------------- */ <4RP:2#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9PWqoz2c  
  /* --------------------------------------------- */ +OfHa\Nz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q)93 +1]  
/* --------------------------------------------- */ L%31>)8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O=\`q6l  
9k3RC}dEr  
Xo ,U$zE  
FSHC\8siS  
看了之后,我们可以思考一些问题: xF7q9'/F  
1._1, _2是什么? C~8;2/F7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e3}o3c_  
2._1 = 1是在做什么? 6w*q~{"(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 );1UbqVPD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 M:cW/&ZJ  
<a)L5<#  
ghDOz 3  
三. 动工 w/Y6m.i1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F.@U X{J  
Y<[jUe`O;  
%C~LKs5oH  
/=~o|-n8@  
template < typename T > #6F/:j;  
class assignment a:}&v^v  
  { 0/,Dy2h  
T value; [hXnw'Im/  
public : g<jgR*TE`  
assignment( const T & v) : value(v) {} q+cx.Rc#  
template < typename T2 > Z{rD4S @^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !y-,r4\@`  
} ; wfrSI:+>  
JQk][3Rv  
>SaT?k1E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;}QM#5Xdt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2; ~jKR[~  
2pV@CT  
`;v>fTcy  
q.Vcb!*$  
  class holder l t{yo\  
  { ;/)u/[KAv  
public : vz}_^8O  
template < typename T > N!YjMx)P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a@niig  
  { P#N@W_""YD  
  return assignment < T > (t); x5"F`T>Y  
} 0)nY- f0  
} ; o.x<h";  
6[SE*/E@L  
@zAav>  
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: j6r.HYX!  
0 \}%~e  
  static holder _1; {aVL3QU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L__J(6,V2  
*8#]3M]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X2S:"0?7  
而不用手动写一个函数对象。 ZGbY  
EViQB.3w\  
m8C scC Z}  
aW@J]slg  
四. 问题分析 " UxKG+   
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。 p!RyxB1.|  
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。 aOK,Mm:iO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X9/]< Y<!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XR.Sm<A[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,G%?}TfC)  
+?R !  
五. 问题1:一致性 NkL>ru!b9  
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?| rIo)'L$uU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3*;S%1C^  
iIO_d4Z  
struct holder ra>jVE0 `  
  { !K5D:x  
  // gaa;PX  
  template < typename T > ^7$V>|  
T &   operator ()( const T & r) const a?5R ;I B  
  { 5"o)^8!>  
  return (T & )r; 2nA/{W\hC  
} [ r;hF  
} ; ?VP07 dQTe  
F` "bMS  
这样的话assignment也必须相应改动: V1!;Hvm]+  
Q]"u?Q]  
template < typename Left, typename Right > G@I/Dy  
class assignment ,~^BoH}  
  { M@?,nzs K  
Left l; 04wO9L;  
Right r; HDV$y=oHh  
public : vivU4:uH3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y`Km96 Ui  
template < typename T2 > ~n )<L7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q>H f2R  
} ; TOvpv@?-  
$TR#-q  
同时,holder的operator=也需要改动: -/z#?J\  
d-BUdIz  
template < typename T > HMrl!;:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %jRqrICd  
  { t!JD]j>q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y[WL}:"93  
} zy!mP  
[H&Z / .{F  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <oP"kh<D4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cJ#|mzup  
}6#u}^gy  
return l(rhs) = r; PShluhY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Al1BnFB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wS%aN@ay3  
whdoG{/  
template < typename Tp > 'X@>U6s  
class constant_t "FfIq;  
  { }8,[B50  
  const Tp t; ~w9.}   
public : i$b Het  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i<uWLhgh1$  
template < typename T > 5^+QTQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N@>o:(08  
  { w +~,Mv\  
  return t; sn6:\X<[  
} ^KO=8m( )J  
} ; $b=4_UroS  
~!A*@a C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O!=ae|  
下面就可以修改holder的operator=了 ;4] sP^+  
~|t 7  
template < typename T > `PVr;&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2^.qKY@g@  
  { X \GB:#:X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yQ{xRtNO  
} rs?"pGz;  
1y)|m63&  
同时也要修改assignment的operator() 2&Hn%q)  
? pkg1F7  
template < typename T2 > ;[}<xw3):  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a$K.Or}  
现在代码看起来就很一致了。 G*x"drP  
:6}y gL*i  
六. 问题2:链式操作 asQXl#4r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9=wt9` ?  
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。 %:~LU]KX  
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。 fZ)M Dq  
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。 Z F&aV?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pf'-(W+  
+>,4d  
template < typename T > Mc #w:UH[  
struct result_1 eJv_`#R&Of  
  { 5C^oqUZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; paG^W&`;  
} ; w?LDaSz\t  
G6?+Qz r  
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: $%ts#56*  
Vs0T*4C=n  
template < typename T > j>KJgSs]&\  
struct   ref ?k7z 5ow  
  { Hi{1C"%  
typedef T & reference; J4 Tc q  
} ; (g8<"< N?  
template < typename T > Cb5Rr +K=  
struct   ref < T &> |9X$@R  
  { 3TDjWW;#~  
typedef T & reference; i{9_C/  
} ; |_7AN!7j  
H]XY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :"pA0oB  
kkz{;OW  
template < typename T > +U:U/c5Z^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  3~mi  
  { {d%% nK~  
  return l(t) = r(t); S3G9/  
} gq^j-!Q)Q<  
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。 `~hB-Z5dI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N`JkEd7TT  
yi*2^??` 1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 dV( "g],  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ky^p\dMh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7t@r}rC,K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d\_$Nb*  
最后的布局是: Pr%Y!|  
                Add TBGN',,  
              /   \ ey~5DY7  
            Divide   5 yyj?hR@rZ  
            /   \ ][jW2;A  
          _1     3 )5479Eb_  
似乎一切都解决了?不。 zv^km5by  
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。 W@vt6v  
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。 IYo{eX~=  
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: /mM#nS  
j!It1B  
template < typename Right > /5l"rni   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J*nQ(*e  
Right & rt) const $hn=MOMc  
  { xE2sb*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /s'7[bSv  
} 'K L" i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 * 7<{Xbsj^  
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。 907N;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。 &7i o/d\/  
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。 q, 8TOn  
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。 :oYz=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? Q (3Na6  
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: _5nS!CN  
P0B`H7D  
template < class Action > LR:v$3 G(  
class picker : public Action Qcy /)4Hfg  
  { ;yvx-  
public : -&Cb^$.-x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z4^O`yS9+  
  // all the operator overloaded fbG+.'  
} ; *t)Y@=k3>  
]f3[I3;K  
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。 R 2{kS  
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: va>u1S<lO  
BrHw02G  
template < typename Right > H'Oy._,]t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e={X{5z0  
  { iOFp9i=j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,[} XK9  
} @%oHt*u  
o#D;H[' A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _|'e Az   
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。 8(6(,WwP}  
D <16m<b  
template < typename T >   struct picker_maker )g()b"Z #>  
  { Yq$KYB j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2ncD,@ij  
} ; ^Uj\s /  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _5t~g_(1OK  
  { uPmK:9]3R  
typedef picker < T > result; yobcAV`  
} ; bPlqS+ai_  
RjcU0$Hi  
下面总的结构就有了: u/I|<NAC,  
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。 j$<sq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2`Ojw_$W7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k%|Sl>{Ir  
至此链式操作完美实现。 D(' w<9.  
>8* 0"Q  
6SJryf~w  
七. 问题3 KBe\)Vs  
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。 A(2\Gfe  
__3s3YG  
template < typename T1, typename T2 > ]52.nxs~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2`[iTBZ=^  
  { MMQ^&!H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xA&RMu&  
} e #5LBSP  
j_ \?ampF  
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: zc`gm~@  
o#^(mGj_.  
template < typename T1, typename T2 > *%nV<}e^_=  
struct result_2 =hP7 Hea(N  
  { 9i=HZ\s3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &(Yv&j X  
} ; G[bWjw86O  
x @a3STKT  
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? z AZ+'9LB  
这个差事就留给了holder自己。 ]U,c`?[7#  
    nB &[R  
2m*g,J?ql  
template < int Order > #hQ#_7  
class holder; Rs +),  
template <> *3Vic  
class holder < 1 > C)a;zU;9  
  { UG!528;7  
public : 7eR%zNDa  
template < typename T > eXYf"hU,  
  struct result_1 l!d |luqbA  
  { !lnRl8oV  
  typedef T & result; vg"$&YX9"  
} ; -r'/PbV0  
template < typename T1, typename T2 > \{@n >Mh  
  struct result_2 BKV,V/*p  
  { P&=H<^yd  
  typedef T1 & result; ,u<oAI`  
} ; 2LTMt?  
template < typename T > .,9e~6}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0D s W1  
  { =-m"y~{>3  
  return (T & )r; S=@bb$4-T  
} yU{Q`6u T  
template < typename T1, typename T2 > X1C &;5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,8`CsY^1  
  { TS Ev^u)3  
  return (T1 & )r1; F*['1eAmdY  
} F*, e,s  
} ; u(Kof'p7  
N+9W2n  
template <> O!U8"Yr$  
class holder < 2 > e a3f`z  
  { *I6W6y;E=  
public : !LX)  
template < typename T > @4]} J-3  
  struct result_1 }I3m8A  
  { J P1XH k  
  typedef T & result; xo.k:F  
} ; [a[.tR38e  
template < typename T1, typename T2 > %jErLg  
  struct result_2 =A]*r9  
  { Q{:=z6&  
  typedef T2 & result; Re<@ .d  
} ; c.eUlr_ {  
template < typename T > {y%cTuC=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &~K4I  
  { B~h3naSe  
  return (T & )r; :?P>))vT%  
} (Zz8 ldO  
template < typename T1, typename T2 > kc7,F2=F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wsEOcaie  
  { @j`gx M_-O  
  return (T2 & )r2; oB$c-!&  
} F.cKg~E|e  
} ; s|[CvjL#0  
i1 >oRT{Z  
o6/"IIso3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 HPc~wX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [aF"5G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wec_=E qK0  
''?iJFR  
return l(i, j) = r(i, j); V)Sw\tS6g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {XEX0|TZ  
fda)t1u\8  
  return ( int & )i; =1+/`w  
  return ( int & )j; <]f{X<ef  
最后执行i = j; jYk5]2#A  
可见,参数被正确的选择了。 <  UD90}  
~$jRn(2  
P}=U #AV4  
\#!B*:u  
mfx-Ja_a  
八. 中期总结 cb5T-'hY  
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: .x'?&7#(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p|>m 2(|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O<P(UT"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ):]5WHYg  
!<vy!pXg  
G$[Hm\V  
 c+upoM  
&>xz  
Y~k,AJ{ ^  
九. 简化 #H]c/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  Pm"nwm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m(w9s;<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &,tj.?NCn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~5o2jTNy`p  
  +-*/&|^等 6F_:,b^  
2. 返回引用。 ~wQ M ?h  
  =,各种复合赋值等 u&Yd+');  
3. 返回固定类型。 W1JvLU5L*r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _`lPLBr6  
4. 原样返回。 *RmD%[f  
  operator, +45.fo  
5. 返回解引用的类型。 Py\/p Fvg  
  operator*(单目) E> N[  
6. 返回地址。 XzBlT( `w  
  operator&(单目) iXLH[uhO;  
7. 下表访问返回类型。 QIfP%,LT  
  operator[] aA]wFZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pa'N)s<  
  operator<<和operator>> j dkqJ4&i  
a1shP};pK  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pf&U$oR4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i_:#][nWX  
3X#Cep20a  
template < typename Left > QJSi|&Rx&?  
struct value_return [QIQpBL  
  { 0jt@|3  
template < typename T > 32Wa{LG;2  
  struct result_1 Myf2"\}  
  { a- lF}P\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XUA%3Xr  
} ; q| UO]V  
uR.`8s|  
template < typename T1, typename T2 > 11%Zx3  
  struct result_2  81!gp7c  
  { 6,!$S2(zT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DiskGq@T  
} ; _zkTx7H  
} ; Z&n#*rQ7[  
:o:Z   
NU"L1dK @  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e?N3&ezp  
Z`#XB2,  
下面我们来剥离functor中的operator() }}l jVUpC%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0./Rdf=-1j  
2J (nJT"  
return l(t) op r(t) c9djBUAk&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y(O~=S+<  
return op l(t) 3_>=Cv}  
return op l(t1, t2) ikO9p|J  
return l(t) op FD5OO;$  
return l(t1, t2) op -;Te+E_  
return l(t)[r(t)] g9Ty%|Q7(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fzt7@VNxc  
!$#5E1:\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %r&36d'  
单目: return f(l(t), r(t)); )$K\:w>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tBETNt7  
双目: return f(l(t)); 4y!GFhMh  
return f(l(t1, t2)); ?J-D6;  
下面就是f的实现,以operator/为例 1~E;@eK'  
:(4q\~  
struct meta_divide .*Bd'\:F/q  
  { _w2KUvG-8  
template < typename T1, typename T2 > Oc-ia)v1G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oi8M6l  
  { 79I"F'  
  return t1 / t2; mex@~VK  
} `6BQ6)7  
} ; ~S$ex,~  
b;nqhO[f}  
这个工作可以让宏来做: bP,Ka  
,(]k)ym/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ deJ/3\t  
template < typename T1, typename T2 > \ h>p,r\X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ],vid1E  
以后可以直接用 $M~`)UeV_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5bd4]1 gj  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .EvP%A m  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q29d=  
D[6wMep^n  
f0YBy<a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N`qGwNT%G  
PZ#aq~>w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U[:=7UABU?  
class unary_op : public Rettype d[*NDMO  
  { L">m2/ HG  
    Left l; zy.v[Y1!  
public : Q.\vN-(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~M1T @Mv  
%d<UMbS^  
template < typename T > cVYu(ssC4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B*P;*re  
      { %IDl+_j  
      return FuncType::execute(l(t)); +UX} "m~W  
    } 6j!a*u:}"  
7[i&EPN  
    template < typename T1, typename T2 > "{3MXAFe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NRk^Z)  
      { ]mjKF\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R/ x-$VJ  
    } P ?96;  
} ; 2wgcVQ Awa  
,dF Y]  
aC<fzUD;  
同样还可以申明一个binary_op 8ZJ6~~h  
V343 IT\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1v<uA9A%[  
class binary_op : public Rettype Ih;D-^RQ  
  { /Ao.b|mm  
    Left l; 6UuM `eu  
Right r; ~q}]/0-m  
public : Ri}JM3\J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l1%*LyD  
5d}bl{  
template < typename T > PWyFys  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2P{! n#"  
      { :U]Pm:ivTU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T(k:\z/  
    } 6)FM83zk)K  
vkW;qt}yO  
    template < typename T1, typename T2 > $N|Spp0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RER93:(  
      { ?}jjBJ&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q~X}&}UT  
    } zOJzQZ~  
} ; >R.!Qze\G  
2%MS$Fto  
3ZvQUH/{W  
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 g%D.sc)69  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 APU~y5vG (  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -cUw}  
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。 "\M3||.!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =S\pI  
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。。。 ~c\2'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SV^[)p )  
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) 9D yy&$s  
下面是修改过的unary_op tcI Z 2H%  
aDE}'d1qo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _$oE'lat  
class unary_op  AZ-JaE  
  { |8{ \j*3  
Left l; C4|79UG>s  
  &@qB6!^  
public : uFOYyrESc  
CZ(fP86e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tcq@Q$H  
|;YDRI  
template < typename T > WTZuf9:  
  struct result_1 i^rHZmT  
  { 1\5po^Oioy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nm3CeU  
} ; w}x&wWM  
YH-W{].  
template < typename T1, typename T2 > XZ/cREz^s  
  struct result_2 6h\; U5  
  { BqOMg$<\[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2JHV*/Q  
} ; #jw%0H;l]  
i\{fM}~W$  
template < typename T1, typename T2 > T lB+ tV>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ul|htB<1:  
  { u"kB`||(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NHzVA*f  
} &lB>G[t  
wgZ6|)!0  
template < typename T > &"X1w $  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p%e/>N.P  
  { 4TaHS!9  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6H|&HV(!R  
} l D]?9K29  
;oRgg'k<  
} ; 4aG}ex-s|  
='HLA-uT  
Ewo6Q){X  
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 DXfQy6k'  
好啦,现在才真正完美了。 7:OF>**  
现在在picker里面就可以这么添加了: [<#`@Kr  
l/bZE.GJ  
template < typename Right > ,uS}wJAX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kT&GsR/  
  { .c_qMTm"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4I;$a;R!  
} Qr[".>+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \0^Je>-:U  
s%)>O{{)  
<GoZ>  
nkz^^q`5l7  
m?`$NJST  
十. bind p 4lB#  
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。 a8Z{-=)  
先来分析一下一段例子 D;X/7 p|>  
4-q8:5  
$(pVE}J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i7xBi:Si  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qLm g18  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [L>AU; :  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 DbK-3F_  
我们来写个简单的。 2Xp?O+b#"O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qjLFgsd  
对于函数对象类的版本: THnZbh4#)  
(e[8`C  
template < typename Func > ((]Sy,rdk  
struct functor_trait f.Ms3))  
  { p}-B>v  
typedef typename Func::result_type result_type; FeuqqZ\=&  
} ; n7'X.=o7  
对于无参数函数的版本: Bfr$&?j#  
etH]-S  
template < typename Ret > "A&HNkRz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [!b=A:@  
  { hN.{H:skL)  
typedef Ret result_type; 1Ozy;;\-9  
} ; RL1cx|  
对于单参数函数的版本: |j7{zsH  
WB=|Ty ~l  
template < typename Ret, typename V1 > *`bAu *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VY'1 $  
  { # ,27,#  
typedef Ret result_type; 0o-KjX?kP  
} ; g;G.uF&  
对于双参数函数的版本: 4$jb-Aw  
kY`L[1G$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0]`%i G|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mEDi'!YE"  
  { @wOX</_g  
typedef Ret result_type; Y @[Dy  
} ; L:RMZp*bK  
等等。。。 p*" H&xA@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c~iAjq+c  
nn6&`$(Q~  
template < typename Func > 63y&MaqSJ  
struct func_return =9#cf-?  
  { =$awUy  
template < typename T > &\/p5RX  
  struct result_1 B]5G"4,  
  { Kq2,J&Ca3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o<8=@ ^T  
} ; MLn\ b0  
e-e*%  
template < typename T1, typename T2 >  a 9f%p  
  struct result_2 C.oC@P  
  { ![4<6/2gy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '"14(BvW  
} ; $oU40HA)W]  
} ; eNw9"X}g  
dUL3UY3  
k874tD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %vFoTu)2  
Z 361ko}  
template < typename Func, typename aPicker > *T{P^q.s~[  
class binder_1 $d _%7xx  
  { F~tT5?+  
Func fn; or{X{_X7  
aPicker pk; 6`Af2Y_  
public : 9py *gN#  
~]&,v|g&  
template < typename T > ts3BmfR?  
  struct result_1 }hd:avze  
  { p?,:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YFY$iN~B,  
} ; ]K(>r#'nH  
(:2,Rr1"  
template < typename T1, typename T2 > N]6M4j!  
  struct result_2 1rmK#ld"=Z  
  { ME%W,B.|"s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `$odxo+  
} ; uNSbAw3  
x O~t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ApxGrCu  
9dFSppM  
template < typename T > ZW0gd7Wh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * vMNv  
  { 3A(sT}  
  return fn(pk(t)); 42wa9UL<Ka  
} Zw`vPvb!  
template < typename T1, typename T2 > vhQIkB8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ A`@g4!  
  { ]d|:&h  
  return fn(pk(t1, t2)); R|Lr@k{6+r  
} ?-`G0(  
} ; G$B( AWL  
tgPx!5U  
<s7OY`(8   
一目了然不是么? 9j;L-  
最后实现bind D< h+r?  
L-T3{I,3  
(79y!&9p  
template < typename Func, typename aPicker > v0yaFP#kG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?zD? -  
  { P~5[.6gW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D/ SM/  
} }  :@s  
5B lptC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DKG%z~R*  
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。 Wp[R$/uT  
c3>#.NP_  
十一. phoenix $YX\&%N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k9ThWo/#u  
^" EsBt  
for_each(v.begin(), v.end(), zIyMq3  
( 0 =2D 90  
do_ 8U5L |Ny.q  
[ RvQl{aL  
  cout << _1 <<   " , " zdoJ+zRtK  
] b`=\<u8  
.while_( -- _1), 7eh<>X!TX  
cout << var( " \n " ) c<`Z[EY(t  
) f"=1_*eH  
); fJb<<6C  
B|~tW21  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S|{'.XG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }CiB+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >0W:snNK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0 s-IW  
4+Sq[Rv0  
hpxqL%r  
template < typename Cond, typename Actor > LG0z|x(  
class do_while /$ -^k[%  
  { dA`.  
Cond cd; PfaBzi9?f  
Actor act; W3XVr&  
public : jb!R  
template < typename T > FZW)C'j  
  struct result_1 F ;o ^.  
  { qH3|x08  
  typedef int result_type; BrdHTk= Vy  
} ; bOt6q/f  
!ys82  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GWNLET  
_Ra$"j  
template < typename T > 8E m X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;\F3~rl  
  { 7fVlA"x  
  do 9 a ED6  
    { E^:8Jehq  
  act(t); O>Vb7`z0<  
  } vPm&0,R*y:  
  while (cd(t)); 5Av bKT  
  return   0 ; eY)JuJ?  
} \GL!x 7s1A  
} ; p7UdZOi2  
"k)}qI{  
@WV}VKm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b h%@Lo  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l\PDou@5  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 J YA  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i`]-rM%J#  
下面就是产生这个functor的类: 8i H'cX  
q~[@(+zP5  
Xknp*(9  
template < typename Actor > uM!$`JN  
class do_while_actor i8F^ N=  
  { Qi 3di  
Actor act; Y#>'.$ (Az  
public : %h)6o99{wF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )20jZm*  
*hhPCYOm  
template < typename Cond > 9] i$`y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]SqLF!S(=  
} ; 'y(;:Kc  
*SW.K{{  
cR/-FR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OLThi[Yn  
最后,是那个do_ q .[hwm  
IFrq\H0  
::k>V\;  
class do_while_invoker k<aKT?Ek>  
  { ^6tcB* #A  
public : HgHhc&-  
template < typename Actor > >zYO1.~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]}KoW?M  
  { o5!"dxR  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;.Lf9XJ   
} mlIX>ss|7B  
} do_; .T*K4m{b0  
mN5`Fct*A>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q|*}>=NX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8Iz-YG~%3  
最后来说说怎么处理break和continue t<_Jx<{2  
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。 0* G5Vd  
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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