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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q!8aYw+c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^/$bd4,z  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 0\yA6`}!  
+Rd;>s*.Y  
`9p;LZC1K  
a.s5>:Ct  
  class filler g,5Tr_  
  { zM|Y X<  
public : C.9l${QU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ABnJ{$=n#  
} ; %pImCpMR  
6n$g73u<=3  
GUqBnRA8j  
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: @L5s.]vg=  
V82N8-l  
 F]KAnEf  
xU;;@9X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _air'XQ&!  
7,EdJ[CR$  
Ya-kM UW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D1 f}g  
w|8T6W|w  
ORo,.#<  
(<xl _L:*.  
二. 战前分析 !$8 e6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ps3jw*QZ{5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8iUj9r_  
# Q61c  
'P3jUc)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0ZJt  
  /* --------------------------------------------- */ xg_9#  
vector < int *> vp( 10 ); 5? 1:RE(1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &`Ek-b!7  
/* --------------------------------------------- */ 0}I aWd^4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O p,_d^  
/* --------------------------------------------- */ |t uh/e@dx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |'N)HH>;  
  /* --------------------------------------------- */ [^2c9K^NK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0hM!#BU5K  
/* --------------------------------------------- */ R>n=_C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ($r-&]y  
$irF  
Ud'/ 9:P  
`ehcj G1nY  
看了之后,我们可以思考一些问题: i9j#Tu93 f  
1._1, _2是什么? fu $<*Sa2  
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。 <#F@OU  
2._1 = 1是在做什么? /K\]zPq  
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。 %{;1i  
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。 8zzY;3^h;  
.I nDyKt  
&*8_w-  
三. 动工 /m CE=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EN;s 8sC!  
G#nZ%qQ:I  
~X!Z+Vg  
Wg!JQRHtT  
template < typename T > {Etvu  
class assignment 0*yD   
  { cZlDdr%  
T value; EE$\8Gx']!  
public : )uu1AbT +e  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9vI<\ Xa  
template < typename T2 > T1=T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZfP$6%;_  
} ; SZ(]su:  
(]N- HN]v  
L(+I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U;#9^<^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @p ZjJ<9QM  
ZGj ^,?a  
NWS3-iZ|8  
Zi= /w  
  class holder y$[:Kh,  
  { _kXq0~  
public : K$/&C:,Q  
template < typename T > &$g{i:)Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;7E c'nC4  
  { &OsO _F  
  return assignment < T > (t); <sli!rv  
} y,s`[=CT  
} ; h yK&)y?~  
f@Yo]FU  
,9Si 3vn  
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: D1R$s*{  
uN8RG_Mb  
  static holder _1; 2mEvoWnJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mLm?yb:  
|wINb~trz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qV7 9bK  
而不用手动写一个函数对象。 y ~n1S~5cI  
g+A>Bl3#  
O+OUcMa,  
J"~!jrzBh(  
四. 问题分析 YpI|=mv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 6|n3e,&A2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o2~P vef  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Dl@Jj?zc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `3yK<-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z@,[a  
d$hBgJe>N  
五. 问题1:一致性 Q|xa:`3?  
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?| TyhO+;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GRh430V [  
|p.|zH  
struct holder JIPBJ  
  { w)C5XX30;  
  // S#:l17e3  
  template < typename T > uH]oHh!}j  
T &   operator ()( const T & r) const c{ ([U  
  { rXP~k]tC  
  return (T & )r; _;M3=MTM9  
} ,pIh.sk7s*  
} ; vb6kr?-i*  
i&YWutG  
这样的话assignment也必须相应改动:  stQ_Ke  
Swr4De_5  
template < typename Left, typename Right > Z C<+BKS  
class assignment -}3nIk<N  
  { Vh{(*p  
Left l; Z@(KZ|  
Right r; g%<n9AUl  
public : LUdXAi"f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !_P&SmK3  
template < typename T2 > ;SIWWuk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eG7Yyz+t$  
} ; Y>6N2&Q  
)2a)$qx;  
同时,holder的operator=也需要改动: pX+4B=*  
S$ffTdRz  
template < typename T > h4#'@%   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1mD)G55Ep  
  { dci<Rz`h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5;+KMM:zb  
} _b$ yohQ  
M|NQoQ8q  
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。 XBoq/kbw!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |az2vD6P  
te4=  
return l(rhs) = r; k!Q{u2  
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。 eR0$CTSw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DD2K>1A1  
.+,U9e:%  
template < typename Tp > Wy%FF\D.Y  
class constant_t >n^780S|  
  { T*nP-b  
  const Tp t; zz /4 ()u  
public : :bm%f%gg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &d0sv5&s  
template < typename T > 4jt(tZS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v& bG`\!  
  { oKb"Ky@s  
  return t; p6Z|)1O]  
} -We9 FO~  
} ; 0(*L)s,5  
f7y.##WG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j+@3.^vK  
下面就可以修改holder的operator=了 `BVmuUMm  
]f0OmUHR5i  
template < typename T > 7i!VgV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t1]/Bw`j/  
  { Vd(n2JMtG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z:4_f:70  
} { :1X N  
@$~IPg[J  
同时也要修改assignment的operator() em'ADRxG+  
-]+pwZ4g  
template < typename T2 > \5 rJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M~N/er  
现在代码看起来就很一致了。 SnR2o3r-Of  
J>5rkR@/  
六. 问题2:链式操作 R<U]"4CBx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $ dF3@(p  
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。 BM`6<Z"3q  
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。 5dB62dqN  
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。 ] |nW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R3;%eyu  
*= ?|n   
template < typename T > 15hqoo9!  
struct result_1 a{.q/Tbt  
  { I}m20|vv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xEk8oc  
} ; "i\#L`TkzX  
g4 eW<  
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: 3 ye  
9 @xl{S-  
template < typename T > z}B 39L  
struct   ref J|].h  
  { kw@^4n+M  
typedef T & reference; ( *Xn"o  
} ; A4cOnG,  
template < typename T > U(9_&sL  
struct   ref < T &> ^:]$m;v]  
  { p |1u,N  
typedef T & reference; a5GLbanF  
} ; # )y/aA  
" X8jpg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  -X71JU  
r`.N?  
template < typename T > [IQ|c?DxpL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q+y\pdhdO  
  { &'x~<rx  
  return l(t) = r(t); 0=#>w_B  
} S.)Jp -&K  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }&t>j[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !7 dct#4  
r]UF<*$  
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 V@!)Pw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \1Xk[%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dniU{v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6oNcj_?7?q  
最后的布局是: lU%}_!tp3/  
                Add  D**GC  
              /   \ L_NiU;cr%  
            Divide   5 e[fOm0^.c  
            /   \ *B"Y]6$  
          _1     3 ylKK!vRHT  
似乎一切都解决了?不。 v$W[(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +ti ?7|bK<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j 0pI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [YfoQ1  
w_xca(  
template < typename Right > ~DI$O[KpR%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /N"3kK,N  
Right & rt) const =d<RgwscJ  
  { q.VYPkEib  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /v8Q17O?e  
} IB/3=4n^|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1!~cPD'F  
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。 K"H\gmV_ g  
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。 ) ;\c{QF  
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。 AQlB_ @ b  
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。 -f)fiQ-<  
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? FT@uZWgQ=  
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: _!R$a-  
15\m.Ix  
template < class Action > x8PT+KC  
class picker : public Action r8J7zTD&  
  { fI613ww]  
public : KLg1(W(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3}0\W.jH  
  // all the operator overloaded `za,sRFR  
} ; g[3LPKQ  
]R#:Bq!F  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DAB9-[y+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [|DKBJ  
HUi?\4  
template < typename Right > #]kjyT0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !Qe ;oMqy}  
  { Nr4:Gih  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?Gki0^~J  
} lmvp,BzC  
hfaU-IPcFX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )U?_&LY)[M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :"\,iH  
RZm%4_p4s  
template < typename T >   struct picker_maker  uZS:  
  { CJBf5I3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L>1hiD&  
} ; xc:E>-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PgWWa*Ew  
  { &X$T "Dp  
typedef picker < T > result; lW&(dn)}  
} ; ~2w&+@dV%  
+jGHR& A t  
下面总的结构就有了: Z<-_Y]4j  
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。 %9J@##+  
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。 ` p\=NP!n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N{;!xI v  
至此链式操作完美实现。 h:YD $XE  
\k.`xG?  
?Z7`TnG$uf  
七. 问题3 GM%+yS}(P  
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。 }02`ve*   
jwDlz.sW!  
template < typename T1, typename T2 > 9-KhJq%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }}AIpYp,P  
  { ,c p2Fac  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I&;>(@K  
} .f\LzZ-I:  
~[g(@Xt  
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: 21uK&nVf^l  
~s!Q0G^G  
template < typename T1, typename T2 > )'_[R@ThB  
struct result_2 b(H{i}{]  
  { rs&]46i/p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q$Gs;gz^(  
} ; B0fOAP1  
n~N>;m P  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]gk1q{Ql<  
这个差事就留给了holder自己。 ze+YQ F  
    };/QK*  
 zUfq.   
template < int Order > /`*{57/3  
class holder; liKlc]oM  
template <> eU yF<j  
class holder < 1 > Jl Do_}  
  { Kc MzY  
public : 9u B?-.  
template < typename T > :!`"GaTy  
  struct result_1 e w^(3&  
  { /{i~CGc ;"  
  typedef T & result; F"@%7xy  
} ; aF{_"X2  
template < typename T1, typename T2 > X'Ss#s>g  
  struct result_2 <n2@;` D  
  { RZOK+!H:  
  typedef T1 & result; WRh5v8Wz0  
} ; e7vm3<m4  
template < typename T > 4CNrIF@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D*XrK0#Z`  
  { *]6g-E?:@  
  return (T & )r; D'"  T'@  
} 51#*8u+L  
template < typename T1, typename T2 > RJrz ~,}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SK<Rk  
  { 3[YG BM(  
  return (T1 & )r1; @T'^V0!-q:  
} t un}rdb  
} ; \iuR+I  
lSj gN~:z  
template <> p8 rh`7  
class holder < 2 > l& :EKh  
  { tcD7OC:"6  
public : ( ;FxKm<P@  
template < typename T > D JP6Z  
  struct result_1 2;}leZ@U  
  { ~6[?=mOi'  
  typedef T & result; p@ <Q?  
} ; &OMlW _FHR  
template < typename T1, typename T2 > Njq}M/{U  
  struct result_2 o-,."|6  
  { vwCQvt  
  typedef T2 & result; L.Y3/H_  
} ; 8Sbz)X  
template < typename T > ,UNb#=it  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZoW1Cc&p  
  { 6EqA Y`y  
  return (T & )r; TBj2(Z  
} X8Z?G,[H  
template < typename T1, typename T2 > cG|fau<G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U( YAI%O  
  { +&GV-z~o  
  return (T2 & )r2; Y-VDi.]W  
} ]z'&oz  
} ; 4>JSZ6i#n  
Kkvc Zs'4m  
7- B.<$uC  
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> >。 <I+kB^Er  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dbp\tWaW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: om3 %\  
E)"19l|}B  
return l(i, j) = r(i, j); peQwH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B}e/MlX3M  
a)_3r]sv^  
  return ( int & )i; m4:c$5  
  return ( int & )j; L*@`i ]jl  
最后执行i = j; 3Cf9'C  
可见,参数被正确的选择了。 BI'>\hX/V  
cc@W 6W  
LC%o coc  
S|85g1}t  
*t@A-Sn  
八. 中期总结 87 Z[0>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #mxOwvJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !Sc"V.o @!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L^J4wYFTO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]e>qvSuYh  
)M0YX?5A R  
inP2y?j  
c[dSO(=  
gf|uZ9{  
~q$]iwwqT  
九. 简化 [FFr}\}bY  
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。 0w?da~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M4^G3c<  
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: q<3nAE$?=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ? SFBUX(p  
  +-*/&|^等 !fh (k  
2. 返回引用。 _NDQ2O  
  =,各种复合赋值等 z0"t]4s  
3. 返回固定类型。 <Ap_#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X! d-"[  
4. 原样返回。 ^y+k6bE  
  operator, mdi!Q1pS  
5. 返回解引用的类型。 {u'szO}k  
  operator*(单目) _v!7 |&\  
6. 返回地址。 $)lkiA&;  
  operator&(单目) Xs03..S  
7. 下表访问返回类型。 Tz @<hE  
  operator[] ``MO5${  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K'A+V  
  operator<<和operator>> Cxf K(F  
0~|0D#klB  
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。 aLk3Yg@X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?]Yic]$n  
ot0teNF  
template < typename Left > ddn IKkOp  
struct value_return 5100fX}  
  { ak(s@@k  
template < typename T > -(vHy/Hz.  
  struct result_1 )nUdU = m  
  { _3/u#'m0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L&\W+k  
} ; ]U?nYppV  
}$ y.qqG  
template < typename T1, typename T2 > G[64qhTC  
  struct result_2 m&)/>'W   
  { rH}|~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $LP(\T([  
} ; Nr|Gw @+  
} ; eI8o#4nT  
UZdnsG7  
hf`y_H+\7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WowKq0sn  
N,`@Q7  
下面我们来剥离functor中的operator() h ldZA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c`E>7Hjr-  
#MC#K{Xd  
return l(t) op r(t) &;Ncc,jb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K,4Ig!  
return op l(t) z#{Y>.b  
return op l(t1, t2) ,&[o:jTk  
return l(t) op I4Do$&9<D  
return l(t1, t2) op [P2>KQ\  
return l(t)[r(t)] SKG U)Rn;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Np\NStx2  
3u@,OE  
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: #}A"yo  
单目: return f(l(t), r(t)); ={g"cx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pte\1q[N  
双目: return f(l(t)); q <}IO  
return f(l(t1, t2)); |d0X1(  
下面就是f的实现,以operator/为例 }Qo]~/  
b9g2mWL\T  
struct meta_divide 1P)K@j  
  { [Rj4= qq=  
template < typename T1, typename T2 > 4LSs WO<@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |W@ ~mrO  
  { N"9^A^w8k  
  return t1 / t2; tI^91I  
} f6r!3y  
} ; a1,)1y~  
 ?K-4T  
这个工作可以让宏来做: PKlR_#EB?  
.ATpwFal  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3.movkj  
template < typename T1, typename T2 > \ ]& D dy&V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C  eEhe  
以后可以直接用 }B%9cc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *r.% /^@  
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 >s<Bu'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。。。) N8]DzE0%  
[I;C 6p  
U|wST&rU|  
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 2j f!o  
;CO qu#(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 ;'s9s"  
class unary_op : public Rettype 8UB2 du@?  
  { 'IU3Xu[-.  
    Left l; G}U <^]c  
public : uQG|r)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EH".ki=e  
r'noB<| e  
template < typename T > 2)BO@]n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fb Bu^]^S  
      { =8_b&4.:&  
      return FuncType::execute(l(t)); QRQ{Bq}#  
    } gY+d[3N  
?;#Q3Y+  
    template < typename T1, typename T2 > `yR/M"u6T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bAlty}U  
      { 8kKL=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k;qS1[a  
    } CG uuadNI  
} ; #x 6/"Y2  
m{oe|UVcmr  
2UQF:R?LQ  
同样还可以申明一个binary_op qt:B]#j@  
xst-zfkH`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5$i(f8*  
class binary_op : public Rettype 7,)E1dx -V  
  { #-%D(=&I  
    Left l; M|nLD+d~8  
Right r; E2|M#Y  
public : Av.`'.b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1PVZGZxAgv  
'qVlq5.  
template < typename T > G/ si( LK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (YJ2- X~  
      { H2iIBGu|L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k8G4CFg}wP  
    } PY|zN|  
ZQ"dAR/y  
    template < typename T1, typename T2 > ; FI'nL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HRTNIx  
      { Qfp4}a=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O:v#M]   
    } .joCZKO  
} ; ;nlJ D#  
ZXLAX9|  
:@p]~{m:G  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 A}! A*z<9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L@RnLaoQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C;ab-gh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -qpvVLR,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HM(X8iNt  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hxdjmc-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 / 1TK+E$  
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) Dj= {%  
下面是修改过的unary_op : xg J2  
;\"5)S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C{U*{0}  
class unary_op '`tFZfT  
  { 5xT, O  
Left l; $[_5:@T%N  
  <IU   
public : ,or;8aYc#  
%cs" PS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J3+qnT8X  
,1~B7Z d  
template < typename T > ((?"2 }1r  
  struct result_1 /?BTET  
  { IUAe6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !C4)P3k  
} ; .WeSU0XG  
Q@p' nE,  
template < typename T1, typename T2 > pv4#`.m  
  struct result_2 :bo2H[U+  
  { 3hkEjR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r}Vr_  
} ; dm[JDVv|  
{Mo[C%  
template < typename T1, typename T2 > CVY-U|xFY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Y0K Wx4  
  { @WXRZEz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1A93ol=  
} MF$Dx| Tcj  
'oGMr=gp<&  
template < typename T > a^G>|+8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Ym6ey0t  
  {  Z a,o  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0(C[][a*u  
} UU}Hs}  
A?-t`J  
} ; /:-ig .YY  
; p+C0!B2  
\k$cg~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug {y|.y~vW  
好啦,现在才真正完美了。 f% 8n?f3;u  
现在在picker里面就可以这么添加了: Dd OK&  
J;V#a=I  
template < typename Right > +pUYFDwFx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lib^JJF  
  { hey/#GC*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xhCNiYJ|  
} qU&v50n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8eCh5*_$  
Q(WfWifu-|  
8z-wdO\  
]Gj%-5G  
b;`MHEzw&q  
十. bind '[[IalQ?  
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。 zzC{I@b  
先来分析一下一段例子 !!6@r|.  
t[({KbIy  
/ H GPy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?+c-m+;wj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o`~,+6] D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ieOw&  
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。 \*fXPJ4  
我们来写个简单的。 ) [)1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ju.`c->k"  
对于函数对象类的版本: dphWxB  
qe uc^+P;  
template < typename Func > gxDyCL$h3  
struct functor_trait 3!KyO)8  
  { t,~feW,  
typedef typename Func::result_type result_type; wG 5H^>6u>  
} ; /Zz [vf  
对于无参数函数的版本: uE#"wm'J  
YRaF@?^Gn  
template < typename Ret > 4SkCV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0sq?>$~Kc*  
  { Z4k'c+  
typedef Ret result_type; (>\4%(pnD  
} ; w\JTMS$  
对于单参数函数的版本: j3o?B  
_bCIVf`  
template < typename Ret, typename V1 > )C#>@W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @Y%i`}T%(  
  { p13y`sU=  
typedef Ret result_type; ^Y"|2 :  
} ; oPxh+|0?  
对于双参数函数的版本: C7l4X8\w  
}F_=.w0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )uCa]IR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > / 7 R0w  
  { 9 b&HqkXX  
typedef Ret result_type; tHJahK:"k  
} ; wWJM./y  
等等。。。 xn<x/e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tY`%vI [  
wem hP8!gc  
template < typename Func > |x ir93|  
struct func_return 9+'*  
  { ATD4 %|a9h  
template < typename T > opReAU'I  
  struct result_1 g|{Ru  
  { .V{y9e+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NE?tfj  
} ; fc^d3wH0L  
hIo ^/_K  
template < typename T1, typename T2 > J)^Kls\> t  
  struct result_2 g0s *4E  
  { NV18~5#</  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xf3/J{n3  
} ; kI^Pu  
} ; \lpvRZ\L&g  
9!Bz)dJ 3  
 LII4sf]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JF9r[%  
U;]h/3P  
template < typename Func, typename aPicker > *5" )3\/  
class binder_1 2()/l9.O'  
  { YZc{\~d  
Func fn; ^B'N\[  
aPicker pk; $btk48a7  
public : P\2x9T  
N}\3UHtO  
template < typename T > U1pwk[  
  struct result_1 pE]s>T a  
  { (+9^)No  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o[k,{`M0  
} ; Uclta  
_^NL{R/  
template < typename T1, typename T2 > p~<d8n4UH  
  struct result_2 >'{'v[qR[G  
  { b59NMGn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4^K<RSYs  
} ; jY $3   
_vOSOnU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a_Z[@W  
~J1UzUxX2  
template < typename T > 4nD U-P#f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CQET  
  { 82w=t  
  return fn(pk(t)); $+w-r#,  
} wGx*Xy1n<  
template < typename T1, typename T2 > q4KYC!b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z:<6Ck  
  { NfXEW-  
  return fn(pk(t1, t2)); WTj,9  
} Si=u=FI1e  
} ; iR{*X E   
MY z\ R \  
/~_,p,:aP  
一目了然不是么? j<-YK4.t  
最后实现bind -Z&9pI(3R~  
^r^)  &]  
LVNJlRK  
template < typename Func, typename aPicker > )uH#+IU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @l@erCw@  
  { +r 8/\'u-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?&$BQK  
} hdy N   
-e_L2<7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0)9'x)l:  
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。  pytF K)U  
8i?:aN[.1b  
十一. phoenix ? VHOh9|AT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u*<knZ~ty  
J+f*D+x1  
for_each(v.begin(), v.end(), 7\Wq:<JL  
( )\l(h%s[I  
do_ 7Ezy-x2h  
[ ,&rHBNS  
  cout << _1 <<   " , " 3W"l}.&ZJ"  
] 6e At`L[K.  
.while_( -- _1), :eW`El  
cout << var( " \n " ) MI|anM  
) >jg"y  
); OVU+V 0w1a  
rI;tMNs  
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+/m:(7[s|  
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 |Fp+9U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pcO0xrI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oC1Nfc+  
 ^#&:-4/  
ffoLCx4o0E  
template < typename Cond, typename Actor > vjO@"2YEw  
class do_while gSXidh}^  
  { :B5M#D!dO  
Cond cd; ^U]B&+m  
Actor act; ;wj8:9 ;  
public : QX|y};7\e  
template < typename T > <~-cp61z;  
  struct result_1 =.8fES  
  { v0'`K 5M  
  typedef int result_type; "/qm,$  
} ; I2<5#|CXpZ  
>sm<$'vZ/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -)$5[jM]  
)~H&YINhn  
template < typename T > #Bi8>S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nx'Yevi0$  
  {  nypG  
  do 0XUWK@)P  
    { y6N }R  
  act(t); &u~#bDh  
  } clO9l=g  
  while (cd(t)); h!q_''*;  
  return   0 ; $ {5|{`  
} !ui:0_  
} ; IO}53zn<l  
><3!J+<?  
D:vX/mf;7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~mK|~x01@  
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。 9 Aq\1QC  
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。 !OL[1_-4|K  
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。 1CpIK$/  
下面就是产生这个functor的类: kNrN72qg  
s>1Wjz2M  
IH$ZPux  
template < typename Actor > CH+mzy  
class do_while_actor YK6zN>M}E  
  { XX[CTh?O%  
Actor act; 7dtkylW  
public : s2t9+ZA+s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Uy5G,!  
#jd&f,Tt  
template < typename Cond > Y]])Tq;h5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uo[W|Q  
} ; IAzi:ct  
;kb);iT  
:XaBCF*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |h* rkLY  
最后,是那个do_ b[os0D95  
R gTrj  
o%sx(g=q6  
class do_while_invoker XAw0Nn   
  { xmNs<mz  
public : e]q(fPK  
template < typename Actor > 8m"jd+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '4]_~?&x  
  { =dDr:Y<@*  
  return do_while_actor < Actor > (act); r0(*]K:.  
} ]o3K  
} do_; EaUO>S  
|cIv&\ x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8c^Hfjr0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^< wn  
最后来说说怎么处理break和continue $BUm,  
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。 s{ dgUX  
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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