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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fINM$ 6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l:HO|Mq  
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, ~|J6M  
D 2!ww{t  
LTtfOcrt  
-r-`T s  
  class filler 1"odkM  
  { &r<<4J(t  
public : z4-AOTo2y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MO#%w  
} ; jgbw'BBu  
u'K<-U8H  
>/bl r}5 H  
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: lGLZIp  
RFK N,oB  
\\)-[4uC  
/2HwK/RZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %k$C   
dIO\ lL   
}UGPEf\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J*U(f{Q(  
 74Q?%X  
g>im2AD+e  
^1cqx]>E  
二. 战前分析 Y5MHd>m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 m'qMcCE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^m1Rw|  
//+UQgl6  
TVFGonVY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %okEN !=  
  /* --------------------------------------------- */ sa#"@j)  
vector < int *> vp( 10 ); ,+X8?9v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |nt J+  
/* --------------------------------------------- */ Pucf0 #  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XbH X,W$h  
/* --------------------------------------------- */ `z=MI66Nl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <![T~<.  
  /* --------------------------------------------- */ ZY/at/v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,OasT!Sr  
/* --------------------------------------------- */ p-7dJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v}_$9&|S  
/BIPLDN6  
If&p$pAH?  
C3_*o>8  
看了之后,我们可以思考一些问题: M}5C;E*  
1._1, _2是什么? gN]`$==c[  
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。 MW$9,[  
2._1 = 1是在做什么? z{n=G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r\Nn WS J  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 J5o"JRJ"  
So8P 8TCK  
UJm`GO  
三. 动工 ]DUH_<3"E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: []2GN{m  
z H \*v'  
e.jgV=dT-  
!J71[4t  
template < typename T > {[9^@k  
class assignment WWO jyj  
  { TRq~n7Y7C  
T value; !c&^b@ yw  
public : ( ~OwO_|3  
assignment( const T & v) : value(v) {} d)G-K+&B  
template < typename T2 > U=yD!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uo{QF5z]  
} ; =az$WRV+7!  
aFSZYyPxwv  
Fu`g)#Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I&xRK'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q.|2/6hD7[  
{'ZnxK'  
o&AUB` .9~  
k Z3tz?Du  
  class holder ;4_n:XUgo;  
  { ;|^fAc~9{r  
public : *@ o3{0[Z  
template < typename T > @1 +/r?b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WIGb7}egR  
  { t!=S[  
  return assignment < T > (t); <7&b|f$CL  
} k@Tt,.];  
} ; cnc$^[c  
0PfFli`2;  
@<PL  
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: 4Oy c D  
_YJwF1e+M  
  static holder _1; NWpRzh8$u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j>T''T f  
!^7:Rr _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [Vf|4xcD  
而不用手动写一个函数对象。 P:=AD W c  
Ov|j{}=L=9  
%qQ(@TG  
5R Hs  
四. 问题分析 }Q=Zqlvz  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _SaK]7}m!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a9I8W Q   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {k*_'0   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qa~[fORO[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !eq]V9  
^ UzF nW@a  
五. 问题1:一致性 at*=#?M1?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| xpxm9ySwu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FX^E |  
xr/ k.Fz  
struct holder TGNeEYr  
  { L$xRn/\  
  // -Gpj^aBU  
  template < typename T > Dk-L4FS  
T &   operator ()( const T & r) const c`.:"i" k3  
  { r&[~/m8zl  
  return (T & )r; EyeLC6u  
} T82_`u  
} ; YZ>cE#  
g)9/z  
这样的话assignment也必须相应改动: -0`hJ_(  
n`,Q:  
template < typename Left, typename Right > kUt9'|9!  
class assignment %)D7Dr  
  { ]| y H8m  
Left l; |-fx 0y   
Right r; xD=D *W  
public : k +Oq$Pi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `O{Uz?#*x  
template < typename T2 > W!k6qTz)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IMZKlU3  
} ; ttnXEF  
4.'EEuRw\}  
同时,holder的operator=也需要改动: + LwoBn>6  
>D<=9G(a  
template < typename T > t}7wR TG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m}9V@@  
  { v#|c.<].  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z aF0nov  
} "{_"Nj H  
VO Qt{v{1|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d eoM~r9s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .y/b$|d,  
{yHfE,  
return l(rhs) = r; L\ %_<2  
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。 xgz87d/<:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |^Es6 .~  
2M?lgh4"  
template < typename Tp > {nefS\#{  
class constant_t .6 NSt  
  { dYd~9  
  const Tp t; E/ZJ\@gzD  
public : [,^dM:E/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3kCbD=yF  
template < typename T > aS vE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $O'2oeM  
  { <o+ 7U  
  return t; e<4z)  
} k~f+LO  
} ; iyYY)roB  
Wp}9%Mq~Jy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `M ygDG+u  
下面就可以修改holder的operator=了 _}@n_E  
2g6_qsqi  
template < typename T > dyzw J70K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sjI[Vq  
  { Q!X_&ao )O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qz+d[%Q}x  
} cqY.^f.  
7;'.5,-3c  
同时也要修改assignment的operator() 'c0'P%[5A  
MQ(/l_=zQ  
template < typename T2 > kA%OF*%|6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )O@^H   
现在代码看起来就很一致了。 s}#[*WOc  
i @9 Qb  
六. 问题2:链式操作 `A'I/Hf5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qTHg[sME  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (4ci=*3=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 tH,K\v`f  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rtL9c w5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LnTe_Q7_  
fsJTwSI["  
template < typename T > SKSAriS~  
struct result_1 xrVZxK:!  
  { Da8$Is;n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y- <PsP-I  
} ; {<}I9D5  
?PE1aB+{:  
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: CESe}^)n  
>\7RIy3  
template < typename T > &lh_-@Xz  
struct   ref 3]`qnSYBv  
  { !|<f%UO  
typedef T & reference; *KjVPs  
} ; pm W6~%}*  
template < typename T > _X%6+0M  
struct   ref < T &> H"FflmUO  
  { ( X 'FQ  
typedef T & reference; B`Or#G3ph  
} ; 1s} ``1>  
+?j?|G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bOxjm`B<  
bpF@}#fT  
template < typename T > |T$a+lHMD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eW"x%|/Q7  
  { D;^ZWz0  
  return l(t) = r(t); vQBY1-S  
} dVVvG]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ife,h s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [Yx-l;78  
/R(U>pZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8 g# Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v[, v{5b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >^T,U0T])  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |P.  =  
最后的布局是: n$hqNsM  
                Add HV*:<2P%D  
              /   \ vN0L( B  
            Divide   5 a(x.{}uG,  
            /   \ }uvKE|umj  
          _1     3 U| 41u4)D  
似乎一切都解决了?不。 0K$WSGB?6j  
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。 UYcyk $da  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M=\d_O#;Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (iCZz{l@~  
Nn,vdu{^2  
template < typename Right > K{= r.W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [I++>4  
Right & rt) const '#McY'.D T  
  { iO?gF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c+E//X|  
} SrQ4y`?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &v3D" J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f#;ubfi"z  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 L_ Xn,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 sxN>+v11z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 PtRj9TT  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4 [5lX C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Sr ztTfY  
g/U$!d_  
template < class Action > OUlxeo/  
class picker : public Action fz<|+(_>J  
  { H;TOPtt2  
public : 33{;[/4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qXP1Q3  
  // all the operator overloaded 7E!";HT  
} ; ]|C_`,ux  
1*!c X  
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。 dr,B\.|jC  
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: D% v:PYf  
FhY{;-W(T  
template < typename Right > ]Efh(Gb]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +?"HTDBE||  
  { #|{BGVp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i_[ HcgT-  
} Q8;x9o@p  
F1?CqN M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ks49$w<  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d$"G1u~%  
jpYw#]Q  
template < typename T >   struct picker_maker fH#F"^ A  
  { g)Vq5en*   
typedef picker < constant_t < T >   > result; "%.|n|  
} ; SQdz EF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z`86-Ov  
  { X \b}jo^96  
typedef picker < T > result; a<57(Sf  
} ; ;e#>n!<u  
{~j /XB  
下面总的结构就有了: aWHd}%  
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。 (B>yaM#5  
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~Yy"Ec;p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v{mv*`~nA\  
至此链式操作完美实现。 Hl^aUp.c  
3JlC/v#0  
T=eT^?v  
七. 问题3 k8InbX[  
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。 2|0Je^$|  
;H7EB`  
template < typename T1, typename T2 > %K&+~CJE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %mK3N2N$  
  { 8~&F/C*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l]a^"4L4`o  
} lF; ziF  
=Q/w%8G  
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: W;3 R;  
1?D8|<  
template < typename T1, typename T2 > " jl1.Ah  
struct result_2 Z-4K?;g'k  
  { X;s 3y{ku  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~=`f]IL  
} ; =,&u_>Dp  
G]L0eV  
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? jGk7=}nw  
这个差事就留给了holder自己。 ^#a#<8Jz  
    MAuM)8_P/|  
ppwd-^f3j  
template < int Order > w$DG=!  
class holder; ]yyU)V0Iu  
template <> c0!Te'?  
class holder < 1 > ?Ia4H   
  { Ux_EpC   
public : gZw\*9Q9  
template < typename T > RE ![O  
  struct result_1 Du)B9s  
  { T$gkq>!j<E  
  typedef T & result; K:}h\ In  
} ; (A7T}znG  
template < typename T1, typename T2 > *)j@G:  
  struct result_2 (/T +Wpy?  
  { XoDJzrL#  
  typedef T1 & result; L/qZ ;{  
} ; ,3wI~ j=  
template < typename T > #rhVzN-?)W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2LCc  
  { Nb gp_:{  
  return (T & )r; $s e !8s"  
} Y;fuh[#  
template < typename T1, typename T2 > A m2*-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '4af ],  
  { }U2[?  
  return (T1 & )r1; Z 7`5x  
} I?f"<5[0  
} ; kA1RfSS  
+V2C}NQ5R  
template <> bcq@N  
class holder < 2 > -(6eVI  
  { .[edln  
public : pO\ S#GnX  
template < typename T > o&CghF  
  struct result_1 b cC\  
  { \ua9thOG  
  typedef T & result; y.jS{r".  
} ; o:Ln._bj  
template < typename T1, typename T2 > RM)1*l`!E  
  struct result_2  ]a78tTi  
  { qv.[k<~a>  
  typedef T2 & result; IJ hxE  
} ; MNkKy(Za  
template < typename T > ' " Bex`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V %i<;C  
  { %0NLRfp  
  return (T & )r; ;])I>BT[  
} dz8-):  
template < typename T1, typename T2 > Bfbl#ZkyL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jIKBgsiF/  
  { j1'\R+4U  
  return (T2 & )r2; CoKiQUW  
} Us1@\|]  
} ; !.9l4@z#  
5r'=O2AZX  
Sq?,C&LsA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 EJO.'vQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C#Y,r)l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4DvdE t  
.8-PB*vb  
return l(i, j) = r(i, j); )8:n}w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <inl{CX/  
b21}49bHN  
  return ( int & )i; k"t >He  
  return ( int & )j; C,[ L/!  
最后执行i = j; N0]z/}hd@  
可见,参数被正确的选择了。 B<A:_'g  
_wMc*kjJO  
mG X\wta  
3 Q@9S  
n1_ %Td  
八. 中期总结 @v"T~6M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: H1Q''$}Z.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mk<m6E$L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C2NzP& FD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {>S4 #^@}  
ldP3n:7FS  
[qSQ#Qzi2i  
k9cK b f@  
tzZ|S<e6=\  
6!@0VI&P  
九. 简化 tAaYL \~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *8/VSs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6{L F-`S%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: V!mWn|lf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "@(58nk  
  +-*/&|^等 OO$|9`a  
2. 返回引用。 ACgt" M.3F  
  =,各种复合赋值等 $\+"qs)  
3. 返回固定类型。 \Ph]*%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) II&<  
4. 原样返回。 5qGGu.$Ihi  
  operator, ehU"*9  
5. 返回解引用的类型。 ; /=L  
  operator*(单目) u]R$]&<  
6. 返回地址。 T{ok +$w2  
  operator&(单目) av$  
7. 下表访问返回类型。 ]Uu aN8  
  operator[] CK=ARh#|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vfb<o"BQk  
  operator<<和operator>> @?m+Z"o|z  
5H~@^!7t  
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。 Dp^95V@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #iiwD|  
(Bsw/wv  
template < typename Left > li@k Lh  
struct value_return Ur n  
  { :u AjV  
template < typename T > tO7I&LNE  
  struct result_1 -E:(w<];  
  { n7@j}Q(&?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @$Yb#$/  
} ; rj}(muM,R  
D6Dn&/>Zp  
template < typename T1, typename T2 > Rw/Ciw2@?  
  struct result_2 _$!`VA%  
  { pVY4q0@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q@3B{  
} ; _g65pxt =Z  
} ; &u("|O)w$  
sLNNcj(Cy>  
ZxI]I1)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &eU3(F`.  
f P+QxOz  
下面我们来剥离functor中的operator() `6UtxJSx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W5 |j1He&  
),yH=6  
return l(t) op r(t) *G\=i A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E_]k>bf\  
return op l(t) loLKm]yV  
return op l(t1, t2) A4}#U=3tI  
return l(t) op G#|Hu;C6"  
return l(t1, t2) op %TDXF_.[  
return l(t)[r(t)] IEc>.J|T&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4? v,wq  
?@>;/@  
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: !M,h79NM  
单目: return f(l(t), r(t)); RN vQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BO]=vH  
双目: return f(l(t)); 2Sjt=LOc="  
return f(l(t1, t2)); S{- f $Q*  
下面就是f的实现,以operator/为例 RvR:e|  
a&N%|b K  
struct meta_divide lAz2%s{6  
  { TH YVT%v  
template < typename T1, typename T2 > 9N^+IZ@l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x_k S g  
  { JA< :K0  
  return t1 / t2; LfHzT<)|  
} z|Ap\[GS  
} ; Ox~ 9_d  
5=Suj*s{D#  
这个工作可以让宏来做: BW>5?0E[4(  
RT/qcS^Oz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "Tv:*L5  
template < typename T1, typename T2 > \ KXq_K:r?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GZ"&L?ti  
以后可以直接用 Vha'e3 o!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TOrMXcn!/  
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 dHq#  
(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。。。) BKX 9 SL]  
O2% `2h  
A=y"x$%-_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C 0>=x{,v  
/'\;8A$J`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Q5+l.%  
class unary_op : public Rettype 7OE[RX8!f  
  { >T QZk4$  
    Left l; <ZVZ$ZW~D  
public : XGhwrI^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u1N1n;#  
*Q5x1!#z #  
template < typename T > vtZ?X';wh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^SAq^3^P!  
      { EX+,:l\^  
      return FuncType::execute(l(t)); sl^n6N  
    } ami09JHy  
xDUaHE1co  
    template < typename T1, typename T2 > {>h97}P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :!']p2B  
      { vd(dNu&,<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Zih ?Bm  
    } O_AGMW/2+  
} ; C\A49q  
!k-` eJ|  
$_FZn'Db6  
同样还可以申明一个binary_op }[v~&  
m8HYW zN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M~p=#V1D  
class binary_op : public Rettype 6__K#r  
  { puF%=i  
    Left l; tr=@+WHp  
Right r; :XYy7xz<  
public : auL^%M|$R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mW +tV1XjG  
F@EJtwLd5y  
template < typename T > )x[HuIRaa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hk9U&j$  
      { >0T Za  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uy9!qk  
    } 0m&3?"5u  
\iga Q\~  
    template < typename T1, typename T2 > ] D6|o5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pX_b6%yX(  
      { +$,dwyI2t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q1T@oxV  
    } /< QSe  
} ; uLK(F B  
?(D}5`Nfu  
)5GQJiY  
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 mgcN(n1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2*Q3.2 Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u*2JUI*  
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。 ]| WA#8_|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]EN&SWh  
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。。。 $20s]ywS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h'!V8'}O?  
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) t 7^D-l  
下面是修改过的unary_op KTv4< c]  
FW Y[=S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JJ-i_5\q  
class unary_op U|?,N0%Z1  
  { kFwxK"n@C  
Left l; 9|3o<  
  K(3&27sGN  
public : P^zy;Qs7  
A{(T'/~"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 41}/w3Z4  
8Zw]f-5x\  
template < typename T > ;"@:}_t  
  struct result_1 !FP"M+  
  { De]^&qw(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iRs V#s  
} ; Bc[6*Y,%T  
M2p<u-6 "  
template < typename T1, typename T2 > Rcf=J){D6  
  struct result_2 G#lg|# -#  
  { X+at%L=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '=#5(O%pp  
} ; *B{-uc3o  
h>W@U9  
template < typename T1, typename T2 > >BJ}U_ck  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |D<+X^0'  
  { *l-`<.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @\PpA9ebg%  
}  qpTm  
W_m!@T"@H  
template < typename T > MS{{R +&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 74]a/'4  
  { @d)LRw.I  
  return OpClass::execute(lt(t)); N&x:K+Zm .  
} v.b5iv5  
xFwXW )  
} ; ^aptLJF  
w[sR7T9*  
[Xh\m DU.  
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 pYh!]0n  
好啦,现在才真正完美了。  f`J|>Vk  
现在在picker里面就可以这么添加了: g}r^Xzd;  
Snx<]|  
template < typename Right >  #>bT<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LzE/g)>  
  { `p1DaV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :x+ig5  
} <m1sSghg  
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。 e?=elN  
n;qz^HXEJ  
!-RwB@\  
!7c'<[+Hm  
|[ocyUsxX  
十. bind `j:M)2:*y  
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。 W>:kq_gT  
先来分析一下一段例子 A$<>JVv  
pyF5S,c  
lM+ xU;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {_7Hz,2U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PI63RH8e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +f|6AeE  
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。 |Ng"C`$oqv  
我们来写个简单的。 x< S\D&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z5pc3:  
对于函数对象类的版本: 6Hn)pD#U  
`Hd9\;NJ  
template < typename Func > fkG##!  
struct functor_trait ZOn_dYjC  
  { >-zkB)5<,#  
typedef typename Func::result_type result_type; L~ 2q1  
} ; Qg>0G%cXU  
对于无参数函数的版本: Y'JL(~|  
`*d{PJTv  
template < typename Ret > 48k 7/w\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?} X}#  
  { - `4Ty*K  
typedef Ret result_type; Jh^8xI,`C  
} ; Wvb Eh|y  
对于单参数函数的版本: VY_f =  
FF3&Y^+^"  
template < typename Ret, typename V1 > RF!'K ko  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wibwyzo  
  { /.2qWQH  
typedef Ret result_type; /W0E(8:C)  
} ; Oj-r;Tt_G}  
对于双参数函数的版本: '+6 <U[ L  
9M]^l,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fa yKM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c>rKgx  
  { 7$#rNYa,z  
typedef Ret result_type; 44j,,k  
} ; ;le0QA Pf  
等等。。。 D>Ua#<52q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '{CWanTPi  
]'e A O  
template < typename Func > gZ*hkKN6  
struct func_return ZqFUPHc  
  { Y!it!9  
template < typename T > *k4+ioFnKE  
  struct result_1 ([tG y  
  { !")WZq^`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'xk1o,;  
} ; IW mHp]  
,0h3x$l)   
template < typename T1, typename T2 > q#|r   
  struct result_2 %:%MUdl6  
  { 4ODX 5If  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W.p66IQwL&  
} ; U&s(1~e\  
} ; {IrJLlq  
7~D`b1||  
4/f[`].#W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5)8 .  
0NrTJ R`  
template < typename Func, typename aPicker > &<@%{h@=  
class binder_1 rXuAixu!t  
  { .c03}RTC^  
Func fn; GeVc\$K-  
aPicker pk; @~hz_Nm@8  
public : gLV^Z6eE  
VT Vm7l  
template < typename T > 9GaL0OWo  
  struct result_1 OSj%1KL  
  { m3B \)2B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h)P]gT0f/  
} ; v/x*]c!"`  
C?S~L5a#oC  
template < typename T1, typename T2 > u,\xok"  
  struct result_2 (c<f<D|  
  { RpjSTV8Tkm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pb6 Q?QG,  
} ; Z+Xc1W^  
OK.-]()!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }d@LSaM  
T6;>O`B.r  
template < typename T > M{G$Pk8[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0T=jR{j!o  
  { uV!MW=)  
  return fn(pk(t)); W!y)Ho  
} GgT=t)}wu  
template < typename T1, typename T2 > 48;~bVr}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Na-q%ru  
  { Up'."w_zE  
  return fn(pk(t1, t2)); XQ4dohGCP  
} c_t7RWV}  
} ; ?$2q P`-  
I>\}}!  
I51M}b,[d  
一目了然不是么? FU'^n6[<B  
最后实现bind {Qm6?H  
?F9hDLX  
O-?z' @5cI  
template < typename Func, typename aPicker > f x%z| K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EmF]W+!z%  
  { F W/)uf3I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A<a2TXcIE3  
} [GOX0}$?  
NavOSlC+h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 < rv1IJ  
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。 j\nE8WH  
 Pb*q;9  
十一. phoenix s8{-c^G:R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 38<~R  
AUu5g  
for_each(v.begin(), v.end(), H7y&N5.V  
( 9t.fij  
do_ Wn2Ny jX  
[ ]j72P  
  cout << _1 <<   " , " ,.J<.#D3J  
] R%qX_m\0  
.while_( -- _1), (R,NV3m?w  
cout << var( " \n " ) A>H*`{}  
) $>nkGb%Kp  
); S.qk%NTTD  
U.d'a~pH  
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: UUZ6N ZQI  
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 e=0l<Rj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9@kc K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C#ZmgR  
$:xF)E  
u XaL  
template < typename Cond, typename Actor > 3- 4Nad  
class do_while W dei`u[  
  { iH($rSE  
Cond cd; K]*g, s+  
Actor act; *Pa2bY3:  
public : |^ 2rtI  
template < typename T > QJ[(Y@ O6a  
  struct result_1 C]aOgt/U  
  { A/ox#(!v  
  typedef int result_type; 0G+L1a-  
} ; v+|@}9|Z  
|`N$>9qN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?v0A/68s#  
%ZJ),9+  
template < typename T > ';i"?D?NAk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \=HfO?$ Ro  
  { @1/Q  
  do ^yzo!`)fso  
    { a*pXrp@  
  act(t); 0+$hkd n  
  } 5q0BG!A%T  
  while (cd(t)); xc:`}4  
  return   0 ; =1V>Vd?8.  
} #fJ/KYJU  
} ; uzat."`d'  
~}hba3&b;#  
~{52JeUcP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !gD 3CA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '8]|E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,%"\\#3S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2@"0} po#  
下面就是产生这个functor的类: ux" D ]P  
yfRUTG  
9n06n$F  
template < typename Actor > P wt ?9I  
class do_while_actor n"K {uj))  
  { ; 'b!7sMO~  
Actor act; hfl%r9o  
public : 5`OK-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;EE{ ~  
|SSf G~r  
template < typename Cond > jQH5$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !#cKF6%  
} ; 4OqE.LFu  
aPcGI  
{9m!UlTtw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~@)- qV^~  
最后,是那个do_ Vz=j )[  
\N'hbT=  
R{2GQB  
class do_while_invoker "-~D! {rS  
  { 5~<a>>  
public : IPr*pQ{;c  
template < typename Actor > (;Dn%kK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #*ZnA,  
  { !."%M^J  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;f\R$u-  
} Up1$xLSl  
} do_; c(_oK ?  
os "[Iji  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?%8})^Dd>4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q(!}t"u  
最后来说说怎么处理break和continue >8F{lbEe  
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。 E980yXJR  
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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