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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DP-euz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L3 VyW8Y  
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, P-*=e8z{  
J@4,@+X  
HbUadPr  
$S(q;Y  
  class filler ]L?DV3N  
  { (!iGQj(m  
public : #]_S)_Z-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1qgzb  
} ; (8?5REz  
w]Fi:kV  
_;x7vRWmN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0s%rd>3  
}F;Nh7?  
Wt8=j1>  
~ ""?:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Hswgv$n  
|!=KLJUA  
Jc74A=sT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -Z/'kYj?U  
6d% |yl  
iO?Sf8yJ:  
7Hm/ g  
二. 战前分析 `Y5{opG7-  
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。 a| s64+  
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 #ivN-WKCl  
/j`v N  
f|&ga'5g&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]*Tnu98G}  
  /* --------------------------------------------- */ _?IP}}jA:  
vector < int *> vp( 10 ); (H*d">`mz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y,OwO4+y\  
/* --------------------------------------------- */ g\n0v~T+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B&Igm<72x  
/* --------------------------------------------- */ my|UlZ(qg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1sHaG  
  /* --------------------------------------------- */ =yZiBJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 01-n_ $b  
/* --------------------------------------------- */ nYv`{0S+m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Oy `2ccQ#  
(fYrb# ]!y  
z12c9k%s  
i7RW8*  
看了之后,我们可以思考一些问题: ONkHHyT  
1._1, _2是什么? M\f1]L|8d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4X prVB  
2._1 = 1是在做什么? F|seBBu  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &d8z`amP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =`oQcIkz  
:le"FFfk  
2' 8$I}h  
三. 动工 *YI>Q@F9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9u->.O: p  
;Npv 2yAab  
^z^ UFW  
:<}.3Q?&  
template < typename T > xg>AW Q  
class assignment jP-=x(  
  { ji|`S\u#b  
T value; h{sY5d'D  
public : LE" t'R   
assignment( const T & v) : value(v) {} yM8<)6=  
template < typename T2 > J3$Ce%<   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KP[H&4eoC  
} ; 5>e3srKu  
Dn#GoDMJ[  
oiS>:de%tc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H3?HQ>&O7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O+o4E?}  
jC)lWD  
&Vtgh3I  
\"r*wae  
  class holder y+C.2 ca  
  { 8w[nY.#T  
public : _Q:739&  
template < typename T > qhPvU( ,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V@(7K0  
  { --~m{qmy  
  return assignment < T > (t); ly{Q>MBM  
} 0F\ e*{gc  
} ; @"`{gdB$  
2`o}neF{  
J01Y%W  
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: AxN.k  
;I#S m;  
  static holder _1; x 7;Zwd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y,*>+xk,  
_uR-Z_z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W:8*Z8?7  
而不用手动写一个函数对象。 {\?zqIM  
#()u=)  
g]z[!&%Ahs  
%>cl0W3x  
四. 问题分析 B~/LAD_  
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。 _V9 O,"DDc  
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。 tkG0xRH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bs%lMa.o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q]\bJV^/U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4@wH4H8  
F=29"1 ._  
五. 问题1:一致性 *hT1_  
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?| 6PS #Zydb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ua@rp3fr  
}^Unx W  
struct holder Y]5\%JR  
  { @[qGoai  
  // Q/%(&4>'y  
  template < typename T > Ch1+YZG  
T &   operator ()( const T & r) const aN.t) DG}J  
  { {ZS-]|Kx  
  return (T & )r; $Yr'`(Cbc  
} hm%'k~  
} ; 2>.2H  
R|%R-J]  
这样的话assignment也必须相应改动: Y=oj0(Q*  
93Yo }6>  
template < typename Left, typename Right > fwojFS.K  
class assignment 5!55v  
  { I$Q%i Z{  
Left l; i4Y_5  
Right r; *aXZONym  
public : ?/_8zpW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0,T'z,  
template < typename T2 > |EJ&s393&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >@yHa'*9S  
} ; 3&D;V;ON}_  
&=sVq^d@qe  
同时,holder的operator=也需要改动: s<I[)FQVr  
XIu3n9g^#  
template < typename T >  '8NKrI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1@nGD<,.  
  { %`%xD>![  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _jw A_  
} $XqfwlUu/4  
@)8QxI^3[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .EC/[fM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xg}RpC!  
gc:qqJi)X  
return l(rhs) = r; Lc|5&<8ZG1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ];waK 2'2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .(Gq9m[~8H  
o0~+%&  
template < typename Tp > =a`l1zn8=  
class constant_t g8yWFqE!T  
  { `A.!<bO)]  
  const Tp t; <}RU37,W  
public : 5#zwd oQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g1Q^x/  
template < typename T > G4Zs(:a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !8"516!d|p  
  {  H}NW?  
  return t; ExDH@Lb  
} Jy'ge4]3  
} ; 8k$iz@e  
rO% |PRP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?Uzs^rsb  
下面就可以修改holder的operator=了 "h/{YjUS  
 J9oGw P  
template < typename T > xo0",i f8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y8I$J BO  
  { A/W-'%+`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ex8mA6g  
} P5ii3a?R  
X6mY#T'fQ  
同时也要修改assignment的operator() |X9YVZC  
K1Tq7/N  
template < typename T2 > Eb`U^*A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A6'G%of  
现在代码看起来就很一致了。 Urhh)i  
=5EG}@  
六. 问题2:链式操作 jNN$/ZWm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "Hmo`EB0  
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。 NDhHU#Q9  
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。 w$H=GF?"  
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。 >JFAE5tj&2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #F5O>9hA  
^5biD9>M  
template < typename T > }%EQ  
struct result_1 93%U;0w[Nw  
  { Y%$57,Bu n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VdR5ZP  
} ; wO!k|7:Z  
AigL:4[  
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: $|!VP'VI  
{A4"KX(U  
template < typename T > A%n l@`s,  
struct   ref #.0^;M5Nh  
  { /<Cl\q2 A  
typedef T & reference;  tFvti5  
} ; :8U=L'4  
template < typename T > xtKWh`[&  
struct   ref < T &> vBd^=O  
  { 0fnd9`N!0  
typedef T & reference;  OvU]|4h  
} ; -IJt( X|  
`gy]|gS#b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -p`hevRr  
KcVCA    
template < typename T > w,]cFT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,,oiL  
  { Vw=eC"  
  return l(t) = r(t); =^4 vz=2  
} )'M<q,@<(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mFOuE5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <tAn2e!  
_s!(9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 in-/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8ON$M=Ze$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oh<[8S7]C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RNuOwZ1m  
最后的布局是: ;Gxp'y  
                Add 3a9Oj'd1M  
              /   \ nH*U  
            Divide   5 cS,(HLO91  
            /   \ zT0rvz1),M  
          _1     3 +o)S.a+7  
似乎一切都解决了?不。 E0}`+x  
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。 [i.2lt#]  
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。 yowvq4e  
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: JP9eNc[  
wFpt#_fS  
template < typename Right > ="3Hc=1?R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BOn2`|oLuF  
Right & rt) const [#n ~ L6  
  { 2(LS<HqP[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NFPW#-TF  
} @! ^c@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I(/W+ o  
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。 -O3^q.   
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。 r#rQ3&Vn  
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。 #b []-L!  
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。 ? )-*&1cv  
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? ^V v7u@y  
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: Afo(! v  
|h(!CFR  
template < class Action > 7Q} P}9n  
class picker : public Action #\iQ`Q<B  
  { u&".kk  
public : |vA3+kG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T5,/;e  
  // all the operator overloaded S0 M-$  
} ; ^]^Y~$u  
X1!m ]s(I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dx}()i\@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "jmi "O*  
# SV*6  
template < typename Right > !NK8_p|X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EUmQn8  
  { .Ff;St  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XCoN!~  
} ho ?.\Jq  
-MJ6~4k2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  9mwL\j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 j% !   
;^lVIS%&{  
template < typename T >   struct picker_maker `4}zB#3  
  { ,*a8]L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %Y:'5\^lC  
} ; >Be PE(k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <^|8\<J  
  { I,QJ/sI  
typedef picker < T > result; @~'c(+<3  
} ; 8Z:NT_Ss  
BgJ;\NV  
下面总的结构就有了: /A[AHJ<[?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y _>HQs,:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;2@MPx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FVT_%"%C9  
至此链式操作完美实现。 J:)Q)MT24:  
-7TT6+H)  
lMB^/-Y  
七. 问题3 {HNGohZt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ["Ep.7=SU  
6GMQgTY^  
template < typename T1, typename T2 > F N;X"it.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Erl"X}P  
  {  nsij;C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i*..]!7e  
} z<ptrH  
0wB ?U~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }E[S%W[  
tx}{E<\>$  
template < typename T1, typename T2 > }:5r#Cd  
struct result_2 &`Q0&8d5  
  { }7+G'=XI/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i>_V?OT#5  
} ; +*a:\b" fx  
z(i B$;M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \evK.i*KfA  
这个差事就留给了holder自己。 nORm7sa9  
    XB UO  
 r75,mX  
template < int Order > {6~v oVkj  
class holder; C^K?"800  
template <> Q?L-6]pg  
class holder < 1 > fxXZ^#2wX  
  { 25t2tj@S  
public : ?W1( @.  
template < typename T > E).N u  
  struct result_1 L,p5:EW8.  
  { <<6i6b  
  typedef T & result; 5'?K(Jdmp  
} ; bT,]=h"0  
template < typename T1, typename T2 > U P GS  
  struct result_2 acdaDY  
  { M'$n".,p  
  typedef T1 & result; WM*[+8h  
} ; |0ACapp!  
template < typename T > gsGwf[XdJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q*ZqY  
  { {1'XS,2  
  return (T & )r; iyc}a6g  
} qm4 Ejc<  
template < typename T1, typename T2 > F4M<5Yi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =S4_^UY;  
  { j5|PQOK  
  return (T1 & )r1; D0v!fF ~  
} -i:Zi}f  
} ; he8y  
Ms=x~o'  
template <> $L)9'X   
class holder < 2 > ]$Ky ZHj{  
  { D\ HmY_  
public : A?ma5h  
template < typename T > u^s{r`/  
  struct result_1 =&U JFu  
  { NYM$0v`0YK  
  typedef T & result; $fPf/yQmC  
} ; k+ 5:fB)z  
template < typename T1, typename T2 > 0V{-5-.  
  struct result_2 V?kJYf(<  
  { D*|h c  
  typedef T2 & result; s+2\uMwf*  
} ; J1cD)nM<A  
template < typename T > XG@_Lcv*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L}P<iB   
  { |F-_YR  
  return (T & )r; [a53H$`\5  
} ZtlF]k:MV  
template < typename T1, typename T2 > 67+ K ?!,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?9mFI(r~  
  { 1t+]r:{  
  return (T2 & )r2; oil s;*q  
} R{NmWj['Mg  
} ; 'C]zB'H=  
6 K P  
282 m^ 2  
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> >。 |fYNkD 8z1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w1KLQd:yq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z2i?7)(?;A  
Mc>]ZAzr  
return l(i, j) = r(i, j); 8c3`IIzAS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z'O$[6m6  
mhH[jO)  
  return ( int & )i; F2:+i#lE  
  return ( int & )j; ;El"dqH   
最后执行i = j; M}!7/8HUC  
可见,参数被正确的选择了。 Wy.2*+5FX0  
Sir7TQ4B  
.M!6${N);  
)7<JGzBZ1  
,}2M'DSWa  
八. 中期总结 x|<rt96 6A  
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: /(8Usu?g.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;+>-uPT/1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oJ ,t]e*q=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x/ {  
 :J`:Q3@  
l}j5EWe  
SouPk/-B80  
@aN<nd`q)  
n7i;^=9 mM  
九. 简化 IFlDw}M!9  
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。 3o9`Ko0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 / *Z( ;-  
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: T3u%V_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )TnxsFC  
  +-*/&|^等  0$b)@  
2. 返回引用。 {-2I^Ym 5i  
  =,各种复合赋值等 5rRYv~+  
3. 返回固定类型。 Tm-Nz7U^^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UpL?6)  
4. 原样返回。 k {_X%H/  
  operator, d^ L` dot  
5. 返回解引用的类型。 r"x|]nvg^  
  operator*(单目) }o0R`15dA  
6. 返回地址。 i64a]=  
  operator&(单目) *F1!=:&s  
7. 下表访问返回类型。 {(U?)4@  
  operator[] 8`Q8Mct$<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q]T{g*lT  
  operator<<和operator>> cx_FtD  
3+@p  
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。 `YVdIDl]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ):; &~  
>KH.~Jfy  
template < typename Left > <]eWr:;  
struct value_return sDTCV8"w  
  { cod__.  
template < typename T > r0379 _  
  struct result_1 oFB~)}f<v  
  { r&@#,g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 75v 5/5zRn  
} ; Bwj^9J/ob  
RJYuyB  
template < typename T1, typename T2 > fdc ?`4  
  struct result_2 'e^,#L_!o  
  { y/k6gl[`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IeLG/ fB  
} ; "toyfZq@  
} ; Q#Q]xJH  
N`1:U 4}  
2>p K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 58\Rl  
bq/ m?;  
下面我们来剥离functor中的operator() {P"$;_Y"<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D+lzISp~e  
B!0o6)u'  
return l(t) op r(t) >&6pBtC_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [tGAo/  
return op l(t) N3 .!E|  
return op l(t1, t2) c"Kl@ [1\~  
return l(t) op /{vv n  
return l(t1, t2) op _W'>?e0i  
return l(t)[r(t)] s%z\szd*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A&*lb7X  
()e.J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +dq&9N/  
单目: return f(l(t), r(t)); ];i-d7C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ) (unL`y  
双目: return f(l(t)); fDt#<f 4;  
return f(l(t1, t2)); 6My=GByC  
下面就是f的实现,以operator/为例 bO]^TRaiJ  
!#j y=A  
struct meta_divide 43-mv1>.  
  { PeGA+0bm  
template < typename T1, typename T2 > 92!1I$zi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Wjc1EW!2x  
  { bRT1~)  
  return t1 / t2; {XH!`\  
} @8E mY,{;  
} ; 8 z0j}xY%  
smvIU0:K  
这个工作可以让宏来做: Tj7OV}:  
64 9{\;*4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )w(-Xc?P  
template < typename T1, typename T2 > \ 4Xt.}S!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }tA77Cm)45  
以后可以直接用 j hf%ze  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H^z6.!$m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mz$)80ly  
(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。。。) /\34o{  
EvSo|}JA[  
oE \Cwd  
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 nJ'FH['  
gw' uY$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DjY&)oce(  
class unary_op : public Rettype c<-F_+[  
  { C1&~Y.6m  
    Left l; DuX7  
public : {`?C5<r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *'4+kj7>  
%EkV-%o*  
template < typename T > pxP,cS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]D_"tQ?i  
      { qn) VKx=  
      return FuncType::execute(l(t)); |s[kY  
    } (3a]#`Q  
Pu/X_D-#Gi  
    template < typename T1, typename T2 > HwfBbWHr'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1bjhEO W  
      { )7!q>^S{ B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jm8{@D%  
    } gZ vX~  
} ; 9n4vuBgv  
Lt`d {s  
uc;1{[5`1q  
同样还可以申明一个binary_op 7i^7sT8t  
 h0}r#L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4UwXrEQp  
class binary_op : public Rettype u~SvR~OE  
  { Hl-!rP.?0  
    Left l; ?^I\e{),c  
Right r; IxN0m7  
public : _2uRY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !bs{/?  
V&nTf100  
template < typename T > .m%/JquMFM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E57:ap)/  
      { 6r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "<['W(  
    } qJV2x.!  
'YQ^K`lV  
    template < typename T1, typename T2 > ;Z>u]uK4+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .axJ'*~W  
      { `;KU^dH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CB V(H$d  
    } ,liFo.kT8%  
} ; MI8f(ZJK5  
ZqT8G  
R\DdU-k  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J)(KGdk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t6-He~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fKEZlrw  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /$ a>f>EJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mL\_C9k,n  
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。。。 i,#j@R@.C7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2XoFmV),F  
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) E|R^tETb  
下面是修改过的unary_op Dxp8^VL  
f};lH[B3y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > > mI1wV[  
class unary_op dL{zU4iUR  
  { 7b>FqW)%  
Left l; aC$-riP,?'  
  H}v.0R  
public : '+?L/|'  
6<aZr\Ufg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4#<r}j12z  
hd+(M[C<9  
template < typename T > `N;}Gf-'  
  struct result_1 ( X(61[Lu  
  { 5:S=gARz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q{4W@Um-  
} ; [/Q .MmnL  
^(}D  
template < typename T1, typename T2 > bcx,K b  
  struct result_2 :mP%qG9U  
  { }~B@Z\`O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h?t#ABsVK  
} ; )y~FeKh  
V2Iq k]V%y  
template < typename T1, typename T2 > FKYPkFB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Cs[]~  
  { u.\FNa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;4(ULJ*  
} *[VO03  
eXs^YPi  
template < typename T > _:N+mEF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ub/Z'!  
  { `.oWmBey\  
  return OpClass::execute(lt(t)); L@mNfLK  
} kmNa),`{s  
Bh` Y?S  
} ; a7$]" T 7  
ojmF:hR"  
'gBGZ?^N!U  
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 dUt$kB  
好啦,现在才真正完美了。 rC !!X  
现在在picker里面就可以这么添加了: RSv?imi=  
u92);1R  
template < typename Right > IKz3IR eu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const : Xe,=M(l~  
  { \,n|V3#G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T[?wbYfW  
} Uz4!O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;`")3~M3*  
3/?^d;=  
)GT*HJR(vc  
g3V bP  
8-JOfq}s  
十. bind ~mSW.jy}=-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yT$CImP73  
先来分析一下一段例子 T<o^f n,H  
EWb'#+BP  
QD8.C=2R  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  dmR>u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %yyvB5Y^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RZY[DoF8u  
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。 @Sr{6g*I  
我们来写个简单的。 {th=MldJ?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q1 t-Z; X  
对于函数对象类的版本: zh.^> `   
o [ Je  
template < typename Func > Kl\g{>{Uz  
struct functor_trait mM[KT} A  
  { .8 GX8[t  
typedef typename Func::result_type result_type; :eH*biXy}2  
} ; }]<Ghns  
对于无参数函数的版本: xmM!SY>  
'VMov  
template < typename Ret >  iH`Q4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *dAQ{E(rO  
  { *XU2%"Sc  
typedef Ret result_type; N1',`L5  
} ; 7 I$~E  
对于单参数函数的版本: '!hA!eo>J  
yjF;%A/0  
template < typename Ret, typename V1 > "^froQ{"T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \4`:~c  
  { 5wE+p<-KX  
typedef Ret result_type; JI3x^[(Z  
} ; ron-v"!  
对于双参数函数的版本: = :/4)  
`iQ])C^d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B,5kG{2!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a23XrX  
  { bo-AM]  
typedef Ret result_type; &E?TR A# E  
} ; Vr ^UEu.w?  
等等。。。 Vsj1!}X:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XsEo tW  
GXnrVI  
template < typename Func > ;],Js1 m  
struct func_return ke)}JU^"  
  { @zC p/fo3  
template < typename T > d:vuRK4+  
  struct result_1 hNRN`\5Z  
  { mXPA1#qo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \[J\I  
} ; cr`NHl/XF  
p9y@5z  
template < typename T1, typename T2 > Bjp4:;Bb  
  struct result_2 `DFo:w!k  
  { 5%jy7)8C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }> ]`#s  
} ; 0'g e}2^  
} ; KSYHG  
W%wc@.P  
Q$*JkwPQ}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *UZd !a)  
!{+a2wi  
template < typename Func, typename aPicker > aN;c.1TY  
class binder_1 -`A+Qp)  
  { 8yC/:_ML  
Func fn; hDf!l$e.  
aPicker pk; *}'3|e4w}  
public : S]Qf p,  
UrmnHc>}c  
template < typename T > ZVyJ%"(E  
  struct result_1 VeipM  
  { Pr_DMu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RI3GAd  
} ; Gspb\HJ^  
pt%*Y.)az  
template < typename T1, typename T2 > !"LFeqI$lr  
  struct result_2 =&"a:l  
  { ,ll<0Atg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @b9qBJfQ  
} ; 7NMy1'-q  
}3/|;0j$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6n:oEXM>  
+7 mUX  
template < typename T > s>I~%+V.?:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !DkIM}.  
  { }a"koL  
  return fn(pk(t)); -7IRlP&  
} HLX  #RQ  
template < typename T1, typename T2 > Sw.Kl 0M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iLO,XW?d v  
  { o&)v{q  
  return fn(pk(t1, t2)); '[vC C'  
} ~[Z(6yX  
} ; "uP~hFA7M  
JYR^k=  
lxfv'A  
一目了然不是么? tRbZX{  
最后实现bind i3vg7V.  
yS.)l  
C'6c,  
template < typename Func, typename aPicker > e8 c.&j3m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bH g 0,N  
  { %F87"v~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xQ! Va  
} IqFmJs|C  
i 2 ='>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p+;;01Z+_  
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。 5Y>fVq{U?;  
b(~#CHg  
十一. phoenix -HvJ&O.V$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o]B2^Yq;x  
6Z5$cR_vC7  
for_each(v.begin(), v.end(), TMD*-wYr  
( uBw[|,yn2*  
do_ c27Zh=;Tj  
[ ' L-h2  
  cout << _1 <<   " , " kvN<o-B  
] Xb@dQRVX  
.while_( -- _1), +bk+0k9k5  
cout << var( " \n " ) e> Dux  
) E%?> %h  
); Xdh@ ^`  
;;N#'.xD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jfYM*%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5`QfysR5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kyf(V)APPu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x@*?~1ai  
zp\_5[qJ;  
P! P` MX  
template < typename Cond, typename Actor > DAy|'%rF1-  
class do_while Y=@iD\u  
  { gZ us}U  
Cond cd; ir5eR}H  
Actor act; l-2lb&n  
public : #!>`$  
template < typename T > 0x # V   
  struct result_1 1 J[z ![Tf  
  { @9lGU#  
  typedef int result_type; *, R ~[g  
} ; ]YY4{E(9d  
r-Oz k$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w+{{4<+cd  
bYYjP.rcF  
template < typename T > s>=$E~qq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f[q_eY  
  { gX(8V*os^  
  do x[R?hS,0 t  
    { X;v{,P=J  
  act(t); 4M;S&LA  
  } Pr,C)uch  
  while (cd(t)); _MTvNs  
  return   0 ; q)PSHr=Z  
} yMOYTN@]  
} ; D >kkA|>  
UMH~Q`"  
qnzNJ_ `R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q'[~$~&`  
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。 ?sxf_0*  
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。 I#xhmsF  
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。 GYonb) F  
下面就是产生这个functor的类: 5a/3nsup5  
\5b<!Nl  
=nCV. Wf  
template < typename Actor > mo]>Um'F  
class do_while_actor bBQHxH}vi  
  { 9lX[rBZ  
Actor act; V/)3d  
public : G }M!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \rCdsN2H  
n&8N`!^o  
template < typename Cond > S;BMM8U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nb@<UbabW}  
} ; ZRUAw,T*  
4VzSqb  
s%?<:9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V{{UsEVO  
最后,是那个do_ WX+@<y}%  
t5QGXj  
FYK}AR<=  
class do_while_invoker ve4 QS P  
  { *T{KpiuP  
public : Ds\f?\Em  
template < typename Actor > aX~' gq>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const efh1-3f  
  { 2Mu(GUe;  
  return do_while_actor < Actor > (act); CF5%&B  
} N]|U-fN\  
} do_; $-)y59w"  
qt%/0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [{J1b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 os(}X(   
最后来说说怎么处理break和continue / `w'X/'VJ  
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。 -Q!?=JNtQ  
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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