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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Bpgl U=Qr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gqs8$[o  
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, ."R 2^`  
W46sKD;\^W  
d; M&X!Y  
/ZczfM\  
  class filler *"#>Ov>  
  { GB -=DC6  
public : a7+BAma<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s:jwwE2  
} ; HJ2]xe09  
Z#F2<*+Pe  
FOZqN K  
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: ^}WeBU  
@g{=f55  
u+Li'Ug  
C}Khh`8@5.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &t4j px  
mJT7e  
ua0k)4|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sh"} c2  
w,\Ua&>4  
"^u|vCqw  
s~GO-v7  
二. 战前分析 k -SUp8}g  
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。 Dr;@)  
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 w}'E]y2.  
xQN](OKG  
|h.he_B+7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XpM#0hm  
  /* --------------------------------------------- */ `+<5QtD  
vector < int *> vp( 10 ); pdE=9l'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kJ~^  }o  
/* --------------------------------------------- */ )q#b^( v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %1#5 7-  
/* --------------------------------------------- */ hX;xbl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KB-7]H  
  /* --------------------------------------------- */ VQX#P<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6OVAsmE  
/* --------------------------------------------- */ $ @^n3ZQ4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %DiZ&}^Ck  
%N!Y}$y  
iJq}tIk#2'  
/$B<+;L!#  
看了之后,我们可以思考一些问题: vHao y  
1._1, _2是什么? 50CU|  
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。 N?~K9jGx(  
2._1 = 1是在做什么? ?4xTA  
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。 =6? 3c\  
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。 H*l8,*M}  
0|d%@  
eX}uZR  
三. 动工 VDscZt)y8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C[~b6 UP  
gvz&ppcG  
sB /*gO  
Fm*O&6W\@A  
template < typename T > s7=]!7QGS!  
class assignment -FJ 5N}R  
  { 65MR(+3  
T value; k{9s>l~'  
public : 5HmX-+XpK  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xmtq~}K>  
template < typename T2 > 7XdLZ4ub  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @ij}|k%*  
} ; &C?]n.A  
5?QR  
]` 3;8,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c,e 0+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _pW\F(+8  
'*W/Bett  
514;!Q4K  
aN.Phn:  
  class holder c>I^SY(r%  
  { mw.9cDf  
public : JgEpqA12  
template < typename T > aWW|.#L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rlW  
  { )V+ ;7j<"D  
  return assignment < T > (t); >?I[dYzut  
} C7,Ol0`v  
} ; /f_lWr:9l  
U2!9Tl9".  
{ImZ><xe/  
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: wz;IKdk[  
Dk8" H >*  
  static holder _1; q S2#=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N-;e" g  
l9#vr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M" %w9)@  
而不用手动写一个函数对象。 '@rGX+"  
v dyu=*Y  
iYBs )  
|odl~juU  
四. 问题分析 O']-<E`1k  
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 ^T0(\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。 $--W,ov5j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hb IRE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K6_{AuL}4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lY0^Z  
|no '^  
五. 问题1:一致性 *cJ GrLC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f0}+8JW5h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zR">'bM:  
d+Pfi)+(I  
struct holder BY6QJkI9x  
  { PWx2<t<;9  
  // &`GQS|  
  template < typename T > StA5h+[m  
T &   operator ()( const T & r) const wF[^?K '  
  { jbGP`b1_  
  return (T & )r; KE6[u*\  
} H/Y ZwDx,i  
} ; Il>!C\hU  
,J~kwJ$L  
这样的话assignment也必须相应改动: cl30"WK!  
td&W>(3d  
template < typename Left, typename Right > ~M2w&g;1  
class assignment z^O>'9#  
  { jv?`9{-  
Left l; u.gnv dU  
Right r; 8ZE{GX.m2c  
public : T[;O K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2VA\{M  
template < typename T2 > St^s"A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (s z=IB ;  
} ; F2:?lmhL<  
sJ{NbN~`I  
同时,holder的operator=也需要改动: C1Slx !}  
:"|}oKT%mP  
template < typename T > ci <`*>l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =4 36/O`K  
  { sTU`@}}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  =6Ihk  
} b7p&EK"Hm  
z;x $tO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1nye.i~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &ScADmZP^d  
oyiEOC  
return l(rhs) = r; MyXgp>?~T  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 S1.w^Ccy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 49E<`f0  
wWQv]c%  
template < typename Tp > SoI"a^fY  
class constant_t FcB]wz  
  { #%rXDGDS  
  const Tp t; rp (nGiI  
public : c~K^ooS-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PTXy:>]M  
template < typename T > TL U^ad#9E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _p"nR  
  { .;8T*  
  return t; ]'3e#Cqeh  
} E9!u|&$S  
} ; J] ^)vxm3  
lED-Jo2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h/j+ b.|  
下面就可以修改holder的operator=了 DDsU6RyN  
VPx"l5\  
template < typename T > &'uFy0d,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q$(@  
  { L1 1/XpR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (iXo\y`z  
} N:[22`NP  
T0J"Wr>WY  
同时也要修改assignment的operator() M.iR5Uh  
{f3&s4xj=  
template < typename T2 > VHGOVH,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hr |De8#f  
现在代码看起来就很一致了。 k>I[U}h  
9=p^E#d  
六. 问题2:链式操作 })rJU/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i/N4uq}'A<  
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。 (vMC.y5  
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。 0wU8PZ Nj  
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。 $@<qaR{t\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RsIR}.*  
lS&$86Jo(  
template < typename T > 'yuM=Pb  
struct result_1 :_E q(r  
  { x2(!r3a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .>NhC"  
} ; Yj99[ c#]  
P$?3\`U;  
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: 20h|e+3  
(=c R;\s<  
template < typename T > +`O8cHx  
struct   ref :oh(M|;/2  
  { u4*7 n-(  
typedef T & reference; l3dGe'  
} ; RG1~)5AL~Y  
template < typename T > ;gfY_MXnF  
struct   ref < T &> JDrh-6Zgj  
  { RLBjl%Q>  
typedef T & reference; PYX]ld.E  
} ; WX$mAQDV  
a "uO0LOb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gmkD'CX*A  
)y&}c7xW  
template < typename T > &"]Uh   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !4cO]wh5  
  { 69AgPAv<k  
  return l(t) = r(t); H)tnxD0)  
}  Cg[]y1Ne  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~= qJSb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m2{3j[  
i j&_>   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @|kBc.(]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '# K:e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o%_MTCANy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9|#YKO\\i  
最后的布局是: ug*#rpb  
                Add T 7`9[  
              /   \ <;}jf*A  
            Divide   5 a'=C/ s+  
            /   \ ^{\gD23  
          _1     3 7DaMuh~<  
似乎一切都解决了?不。 tr3Rn :0]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6) {jHnk)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 AW3\>WC  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0T-y]&uo  
v).V&":  
template < typename Right > 3NRxf8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9i4!^DM_  
Right & rt) const DtkY;Yl  
  { ?0k(wiF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DrE +{Spm  
} 2K?~)q&t*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *c'nPa$+|S  
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。 NMq#D$T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5A(zQ'6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 h#a;(F4_7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 pUtd_8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *PQu9>1w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v,z s dr"d  
%Ci`O hT  
template < class Action > Z^?1MJ:`  
class picker : public Action U(#)[S,  
  { eHr|U$Rpo  
public : oL?(; `"&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ? tre)  
  // all the operator overloaded +%vBDcf  
} ; +c&n7  
i oCoFj  
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。 Fr{u=0 X  
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: n^<3E; a  
{;.q?mj  
template < typename Right > ).aQ}G wx^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h_Ky2IB$  
  { 90JD`Nz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l !VPk"s  
} zO#{qF+~;  
v^;-w~?3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a#H2H`%  
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。 UUb n7&  
[KrWL;[1 <  
template < typename T >   struct picker_maker #sl_ BC9  
  { 8vFt<k}G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O:02LHE   
} ; |<nS<x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B&^WRM;7t  
  { 1~BDtHW7`n  
typedef picker < T > result; jIY    
} ; ::13$g=T9s  
v @zpF)|  
下面总的结构就有了: "E`;8SZa  
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。 %ux%=@%  
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。 QoZ7l]^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -dX{ R_*  
至此链式操作完美实现。 |Z%I3-z_DS  
Xk#"rM< Y  
/Mk85C79  
七. 问题3 @**@W[EM  
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& >(*PQ  
Z4YQ5O5  
template < typename T1, typename T2 > 8`bQ,E+2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v(ABZNIn  
  { Nda,G++5(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $@m)8T  
} ;8WgbR)ZLU  
qyXx`'e  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !'uLV#YEZ  
>r Nff!Ow  
template < typename T1, typename T2 > ^X2U A{  
struct result_2 u{%gB&nC  
  { Fv!zS.)`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rBBA`Ut@F  
} ;  y!6+jrI  
mHTZ:84  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4%l @   
这个差事就留给了holder自己。 emZ^d/A  
    En@] xvE  
`x;8,7W;B  
template < int Order > ) V}q7\G~  
class holder; k+k&}8e  
template <> .54E*V1  
class holder < 1 > f.f5f%lO~  
  {  U)oH@/q  
public : =GO/r; 4  
template < typename T > )c9]}:W&  
  struct result_1 5 `:+NwXS2  
  { U3SF'r8  
  typedef T & result; ">b~k;M?  
} ; >FtW~J"X  
template < typename T1, typename T2 > C N9lK29F)  
  struct result_2 m9*Lo[EXO  
  { \EH:FM}l,  
  typedef T1 & result; u3{gX{so  
} ; H^jFvAI,8  
template < typename T > (s?`*i:2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EZvB#cuL-  
  { X]'Hz@$N  
  return (T & )r; BKoc;20;  
} 1FfdW>ay*  
template < typename T1, typename T2 > $V"NB`T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qX'w}nJ}H}  
  { xl5n(~g)p  
  return (T1 & )r1; $YDZtS&h  
} 7mulNq  
} ; S@suPkQ<>  
nJ/wtw  
template <> F?j;3@z[A  
class holder < 2 > UN`F|~@v  
  { COS(pfC  
public : mT N6-V  
template < typename T > g*UI~rp  
  struct result_1 $@_7HE3  
  { 4}{S8fGk%  
  typedef T & result; |_l\.  
} ; >V~q`htth  
template < typename T1, typename T2 > @Z$`c{V<  
  struct result_2 @_0 g "Ul  
  { lD09(|`  
  typedef T2 & result; L2ePWctq}  
} ; !Ju?REH   
template < typename T > 2A3;#v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \Cx) ~bq<  
  { <YbOO{  
  return (T & )r; $)| l#'r  
} Zl]Zy}p*+  
template < typename T1, typename T2 > w>I>9O}(`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7^k`:Z  
  { +Ux)m4}j  
  return (T2 & )r2; NLDmZra  
} =J.)xDx*  
} ; oRM EC7!A0  
od>DSn3T  
7 q<UJIf  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )>LQ{ X.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t1HUp dHY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @aR!  -}  
02X~' To"  
return l(i, j) = r(i, j); b5YjhRimS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S~vbISl  
qE6:`f  
  return ( int & )i; +3e(psdg  
  return ( int & )j; ]B>Y  +  
最后执行i = j; b?-%Uzp<  
可见,参数被正确的选择了。 5YIi O7@4  
+MC>?rr_u  
K5(?6hr;  
e,Xvt5  
uR"srn;^  
八. 中期总结 W|=?-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7Z>u|L($m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GCrh4rxgg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |0(Z)s,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b:7;zOtF  
i;^ e6A>  
64}Oa+*s  
M;W{A)0i1  
9\*xK%T+  
Cog Lo&.  
九. 简化 !TY4C`/  
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。 \s;]Tg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y]=v+Q*+  
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: ~az 6n)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (c(c MC'  
  +-*/&|^等 ?PWD[mQE\  
2. 返回引用。 Ze~ a+%Sb  
  =,各种复合赋值等 9QJ=?bIC#  
3. 返回固定类型。 >q <,FY!A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K&"Yv~h  
4. 原样返回。 `Oys&]vb  
  operator, 1W-t})!a  
5. 返回解引用的类型。 cWgiFv  
  operator*(单目) '9GHmtdO,  
6. 返回地址。 kgK7 T  
  operator&(单目) }jTEgog  
7. 下表访问返回类型。 Js qze'BGY  
  operator[] )8&Q.? T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EA75 D&>I  
  operator<<和operator>> C 0*k@kGy  
6KhHS@Z  
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。 8E/$nRfO d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AEK* w4  
[8Ub#<]]  
template < typename Left > uf`o\wqU  
struct value_return e~J% NU'&  
  { q=bJ9iJsq  
template < typename T > <(d ^2-0  
  struct result_1 MLmc]nL=  
  { =,-80WNsX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6fPuTQ}fY>  
} ; e`R*6^e  
i>T{s-3v  
template < typename T1, typename T2 > I Jq$GR  
  struct result_2 !`,6E`Y#  
  { c@ En4[a'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; * ok89 ad  
} ; ] V]~I.  
} ; JU<<,0  
ix^:qw;  
yqlkf$?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "eI-Y`O,  
j3`:;'L  
下面我们来剥离functor中的operator()  ^]wm Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +Qu~UK\   
-N5r[*>  
return l(t) op r(t) S=[K/Kf-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QfU 0*W?r  
return op l(t) GfQMdLy\Z  
return op l(t1, t2) 5#d"]7  
return l(t) op ~n]:f7?I  
return l(t1, t2) op t>&$_CSWK  
return l(t)[r(t)] ;#/b=j\pi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N3vk<sr@  
CJjma=XH  
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: / c/!13|  
单目: return f(l(t), r(t)); MnKEZ: 2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jY>KF'y  
双目: return f(l(t)); 8<)[+ @$0  
return f(l(t1, t2)); k4pvp5}%  
下面就是f的实现,以operator/为例 H) q9.Jg  
6$SsdT|8B  
struct meta_divide D8`,PXtV  
  { zfi{SO l  
template < typename T1, typename T2 > M0c"wi@S_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5/:Zj,41{  
  { 8 gOK?>'9  
  return t1 / t2; XFYCPET  
} l:Ci'=  
} ; TKoO\\  
}M'\s  
这个工作可以让宏来做: 9jaYmY]~  
3dadeu^{A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E'[pNU*"x-  
template < typename T1, typename T2 > \ 28X)s!W'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }}grJh>tGg  
以后可以直接用 f(D?g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U <4<8'  
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 M/d!&Bk  
(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。。。) 9]NsWd^^  
.j7|;Ag  
LfOGq%&  
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 x"AYt:ewuc  
 +tfmBZl^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b)@D*plS&  
class unary_op : public Rettype #: ' P3)&  
  { %PlPXoG=  
    Left l; -Rjn<bTIy  
public : ~ D3'-,n[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]3 0 7 .  
?/#HTg)!B  
template < typename T > nkN]z ^j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =5dv38  
      { K<Yh'RvTD  
      return FuncType::execute(l(t)); *XtZ;os]  
    } IA8kq =W  
.s7/bF  
    template < typename T1, typename T2 > E6)FYz7x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ku,Efr  
      { Y;&Cmi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ks7s2vK^  
    } vGm;en   
} ; +/Y )s5@<  
zb9d{e   
h3@mN\=h'  
同样还可以申明一个binary_op n=rPFp RLF  
*%Gy-5hM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /"iYEr%_  
class binary_op : public Rettype )E6m}?H5  
  { wQ.ild  
    Left l; ;HqK^[1\  
Right r; f_raICO{R  
public : 9=3V}]^M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "]MF =-v  
;=h^"et  
template < typename T > HLk}E*.mC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NTAPx=!1*  
      { _Seiwk &  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P7u5Ykc*  
    } <PV @JJ"  
3%<ia$  
    template < typename T1, typename T2 > BvX!n"QIb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gN mp'Lm  
      { B>?. Nr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $ P#k|A  
    } 'Iu$4xo`[  
} ; xO?~@5  
*vBcT.|,  
zI7-xqZ  
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 {_(;&\5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MIt\[EB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,dh*GJ{5  
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。 PjsQ+5[>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :O//A6 v  
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。。。 s/,St!A 4!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /}M@ @W  
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) f0wQn09  
下面是修改过的unary_op v`Sllv5bV  
x]a>Q),  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _HGDqj L  
class unary_op MHxv@1)K|Y  
  { I9>1WT<Yy  
Left l; W&bh&KzCW  
  &lGp /m:  
public : ZB ~D_S  
eKStt|M'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5vP*oD  
cp.)K!$  
template < typename T > <'GI<Hc  
  struct result_1 u :m]-'  
  { Q3oVl^q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G e~&Ble  
} ; 1L &_3}  
:1.$7W t  
template < typename T1, typename T2 > /3+7a\|mKr  
  struct result_2 $orhY D3gv  
  { FirmzB Il5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9.%{M#j  
} ; /ebYk-c  
 Xv:<sX  
template < typename T1, typename T2 > UTs0=:+,t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -} Z  
  { t5eux&C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IOIGLtB  
} s*]1d*B!  
0Y!Bb2 m  
template < typename T > 0kC!v,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sm,%>  
  { ,GR(y^S  
  return OpClass::execute(lt(t)); C=hE@  
} M:C*?;K:  
KZDB\T  
} ; TR: D  
 "&C'K  
4H1s"mP<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =VY[m-q5  
好啦,现在才真正完美了。 u4.-AY {  
现在在picker里面就可以这么添加了: %C)U F  
o'D6lkf0  
template < typename Right > 0V`/oaW;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TH6g:YP`7  
  { NrL%]dl3/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a(BC(^1!  
} S)Ld^0w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \h #vL  
j4brDlo?@  
l"ih+%S  
tnKzg21%  
OwDjUKeN  
十. bind 5IMh$!/uc  
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。 YHeB <v  
先来分析一下一段例子 Jnv91*>h8  
S!g&&RDx  
<y`yKXzBUV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T8qG9)~3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q7#Q6-Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ui1K66{  
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。 Lw!@[;2  
我们来写个简单的。 TWxMexiW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,P9B8oIq  
对于函数对象类的版本: GH:Au  
dd$\Q  
template < typename Func > [ ra [~  
struct functor_trait %7V?7BE  
  { $1UN?(r  
typedef typename Func::result_type result_type; (cA=~Bw[=  
} ; QR^pu.k@  
对于无参数函数的版本: 6NZ f!7,B  
&G'R{s&"  
template < typename Ret > =@ON>SmPs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *4.f*3*  
  { eH1Y!&`  
typedef Ret result_type; 2gFQHV  
} ; kW/ksz0)  
对于单参数函数的版本: $]%k <|X  
vmmu[v  
template < typename Ret, typename V1 > Wje7fv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l sUQ7%f  
  { 1bvL  
typedef Ret result_type; 9`vse>,-hg  
} ; 2@A7i<p  
对于双参数函数的版本: ;N4mR6  
o]k[l ;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -4HI9Czts  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W;0_@!?mr}  
  { U;{VL!  
typedef Ret result_type; I:Z38xz-[  
} ; j&#p&`B  
等等。。。 4V[+6EV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sb8SG_c.  
Zi|'lHr  
template < typename Func > H)(Jjk-O  
struct func_return 3EzI~Zsx  
  { L- =^GNh  
template < typename T > VoP(!.Ua>7  
  struct result_1 ,rTR |>Z  
  { [;tbNVZK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V:l; 2rW  
} ; *Jp>)>  
tb_}w@:kU  
template < typename T1, typename T2 > 6%:'2;xM  
  struct result_2 %=NqxF>>  
  { &Cdd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 67f#Z&r2k  
} ; Ho\z ^w+T`  
} ; v'Lckw@G4  
f5`exfdHE  
s<^UAdLnl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7] ~'8  
B%r)~?6DM  
template < typename Func, typename aPicker > R':a,6 O  
class binder_1 aP4r6lLv+  
  { N(F9vZOs  
Func fn; VpJ2Qpd=  
aPicker pk; GL (YC-{  
public : II[qWs>RG[  
;i,yT ?so  
template < typename T > ,9q5jOnk  
  struct result_1 BDcl1f T  
  { 'JRkS'ay  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "*TnkFTR  
} ; =k0l>)  
+fKLCzj  
template < typename T1, typename T2 > ==|//:: \  
  struct result_2 9/Q5(P  
  { VE{t]>*-u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \t )Zk2  
} ; =SLJkw&w6  
*y.KD4@{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q \0>SG  
Hh;7 hY\  
template < typename T > VIynlvy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q%KS$nP9  
  { N )&3(A@  
  return fn(pk(t)); _L&C4 <e'  
} Q2iu}~  
template < typename T1, typename T2 > Rrk3EL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x+^iEj`gk  
  { /SP^fB*y  
  return fn(pk(t1, t2)); B;_M52-B  
} .K:>`~<)  
} ; G$`/86A)  
4. R >mN[  
&~ uzu{  
一目了然不是么? N<O^%!buR  
最后实现bind *Q5/d9B8TN  
l"O=xt`m{  
]LNP"vi;  
template < typename Func, typename aPicker > <BT}Tv9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #O`n Q  
  { b+3{ bE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T2^ @x9  
} lZ E x0  
>'E'Mp.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fe`$mtPu.  
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。 Ns&SZO  
"4i(5|whp?  
十一. phoenix S,qsCnz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _[IN9ZC2G  
6?(*:}Q  
for_each(v.begin(), v.end(), }&EPH}V2n  
( CA:t](xqQ  
do_ @K2q*d  
[ #@ lLx?U  
  cout << _1 <<   " , " bIwt#:v  
] P(qUx9  
.while_( -- _1), )*$'e<?`  
cout << var( " \n " ) :Q!U;33aG  
) >a@-OJ.yOk  
); )1&[uE#L  
;v>2z!M  
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: c00a;=ji  
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 w_4`Wsn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?v `0KF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [ 98)7  
zJXU>'obe  
Tig`4d-%  
template < typename Cond, typename Actor > O,XVA  
class do_while O`Nzn~),x  
  { } n_9d.  
Cond cd; M>8#is(pV  
Actor act; m[(2  
public : [ 7Q|vu  
template < typename T > <5?.S{Z9  
  struct result_1 m03;'Nj'7#  
  { :J}L| `U9  
  typedef int result_type; D+#QQH  
} ; #k5Nnv#(J  
1kvBQ1+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O-5H7Kd-  
~S#Le  
template < typename T > d#Ql>PrY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>H#\MR  
  { Z[Uz~W6M]  
  do eBBqF!WDb  
    { mp>,TOi~s7  
  act(t); qAHQZKk  
  } 3|l+&LF!IC  
  while (cd(t)); T" XZ[q  
  return   0 ; $x#Y\dpS  
} `a98+x?JF  
} ; 7_ZfV? .  
/vBOf;L  
C.Y]PdYyj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |^8l8u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 DXsp 2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 349W0>eOT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #1&w fI$  
下面就是产生这个functor的类: 2LEf"FH0~  
[N'YFb3"O  
M')f,5i&$  
template < typename Actor > rp{q.fy'U  
class do_while_actor fu"#C}{  
  { I Bo)fE\O  
Actor act; ~\6Kq`Y  
public : x?y)a9&Hm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6"/cz~h  
^fQ ]>/u  
template < typename Cond > q`{crY30  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oGu-:X=`9  
} ; 4D0=3Vy  
T:q!>"5  
Q+ $+{g-8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +pkX$yz  
最后,是那个do_ B_aLqB]U  
dpxP  
!Z 3iu  
class do_while_invoker Sbc  
  { /YKg.DA|  
public : [daUtKz  
template < typename Actor > x4r\cL1!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [>U'P1@ql  
  { pIXbr($  
  return do_while_actor < Actor > (act);  ") q  
} LK-2e$1  
} do_; G\@ uj>Z  
 <]2X~+v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 96fbMP+7R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6F(;=iY8  
最后来说说怎么处理break和continue 7y""#-}V[r  
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。 N\1 EWi  
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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