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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +e>G V61  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 exSwx-zxI  
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, $/Wec,`&  
PC@H Nto{  
EhO\N\p(Q=  
pHVDug3  
  class filler o(v`  
  { Z{(Gib~{N  
public : !^L}LtqHI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} as 3uz  
} ; 9VaSCB  
|af<2(d  
;QuxTmWp^  
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: :.H@tBi*E  
OdyL j  
_`QMEr?  
jyg>'"W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sdXchVC  
.w\4Th#  
HWoMzp5="3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &flcJ`  
< :eKXH2  
PTpCiiA@  
$aXYtHI  
二. 战前分析 T5pc%%q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2mj>,kS?c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4mBM5Tv  
UlN}SddI9  
L}8 }Pns?&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #9"lL1  
  /* --------------------------------------------- */ b N>Ar  
vector < int *> vp( 10 ); rf$[8d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \2@9k`  
/* --------------------------------------------- */ J=^5GfM)J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $a\X(okx  
/* --------------------------------------------- */ tvzO)&)$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _jkJw2+s\  
  /* --------------------------------------------- */ *X|%H-Q:H`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Dh{P23}  
/* --------------------------------------------- */ FGwgSrXL7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,V4pFQzL  
QKz2ONV=)  
Q(8W5Fb?  
c$A}mL_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6x;"T+BSSS  
1._1, _2是什么? ?1]B(V9nBq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 TKw>eGe  
2._1 = 1是在做什么? )Knsy  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 z9#jXC#OdN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 f}FJR6VO  
R<h0RKiM@  
OK}8BY  
三. 动工 gJOswN;([  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )[sSCt]  
#@5 jOi  
;NJM3g0I  
g=v[@{9Pw  
template < typename T > E\}Q9, Z$  
class assignment kr1^`>O5  
  { 5o(=?dXm4  
T value; p|*b] 36  
public : =(k0^ #++G  
assignment( const T & v) : value(v) {} hU2 N{Ac  
template < typename T2 > e8]mdU{)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H~*[v"  
} ; &P8Q|A-u  
f;ycQc@f  
QPF[D7\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |4Q><6"G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ',RR*{I  
K&Q0]r?  
v:j4#pEWD  
wIbc8ze  
  class holder C$B?|oUJc  
  { ,%m$_wA$  
public : gD fVY%[Z  
template < typename T > :\1&5Pm]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9Bmgz =8  
  { }S&SL)  
  return assignment < T > (t); L/cbq*L  
} [c6_6q As  
} ; }KkH7XksF  
F{<r IR  
.^1=*j(;  
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:  6Ue6b$xE  
]7"mt2Q=3  
  static holder _1; X]CaWxM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BQ&h&57K  
/L[:C=u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8|Y^z_C  
而不用手动写一个函数对象。 ~yf5$~Z  
{gi"ktgk  
1Kebl  
u09OnP\  
四. 问题分析 kp;MNRc  
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。 eS Fmx  
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。 [K9q+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I3aEg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z KWi9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S"Zs'7dy`  
anV)$PT=  
五. 问题1:一致性 /ci.IT$Q^  
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?| khu,P[3>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !p9F'7;Y<  
D{z=)'/F  
struct holder gf@'d.W}  
  { aA yFu_  
  // ->#7_W  
  template < typename T > &k{@:z  
T &   operator ()( const T & r) const AU$5"kBE  
  { h/w- &7t  
  return (T & )r; 42Ffx?Qmv  
} {5z?5i ?D  
} ; >\p}UPx  
,!py n<_  
这样的话assignment也必须相应改动: @',;/j80  
da^9Fb  
template < typename Left, typename Right > < ?nr"V  
class assignment /iQ>he~fy  
  { bKaV]Uy  
Left l; SO&;]YO  
Right r; EX5kF  
public : ?%0i,p@<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q Y fS-  
template < typename T2 > " 7 4L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]V]o%onW  
} ; ,^,J[F  
bU,& |K/  
同时,holder的operator=也需要改动: LtvyWc`  
) D`_V.,W  
template < typename T > |Z/ySAFM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &boBu^,94  
  { q.X-2jjpx:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @<sP1`1  
} Z,&ywMm/G  
5LK>n-  
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。 ]- `{kX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \%VoX` B  
g?+P&FL#I  
return l(rhs) = r; Yb\36|  
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。 Q& \k"X1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v>P){VT  
?d%}K76V<  
template < typename Tp > ixkg,  
class constant_t 5~? J  
  { abv]  
  const Tp t; cS[`1y,\3  
public : 0nuFWV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A,/S/_Q=  
template < typename T > 5VcYdu3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ']NM_0  
  { ouI0"R&@  
  return t; M;bQid@BG  
} S{H8}m|MW  
} ; m ;vNA  
5f5`7uVJF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yiUdUw/  
下面就可以修改holder的operator=了 uQNoIy J)  
1WKDG~  
template < typename T >  h 2zCX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sOW|TN>y\  
  { J.d `tiN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mB~&nDU  
} PrcM'Q  
b +_E)4  
同时也要修改assignment的operator() v]!7=>/2  
J5"*OH:f  
template < typename T2 > hU{%x#8}lK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EKf4f^<  
现在代码看起来就很一致了。 k4P.}SJ?  
57}q'84  
六. 问题2:链式操作 Sq'z<}o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /_|1,x-Kx  
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。 ?~{xL"  
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。 ^b#E%Rd  
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。 (65p/$Vh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2S4z$(x3  
V_QVLW  
template < typename T > |+bG~~~%j  
struct result_1 .,,73"  
  { %Z? o]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2P}RZvUd  
} ; #wyS?FP-  
[`lAc V<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;rKYWj>IR  
Y(f-e,  
template < typename T > xd3  
struct   ref 2o/`8+eJu  
  { ^J_hkw~gO  
typedef T & reference; qr 9 F  
} ; 2vC=.1k  
template < typename T > 2 *$n?  
struct   ref < T &> wGH@I_cy>  
  { DPOPRi~  
typedef T & reference; 9vu8koL  
} ; '3Ie0QO]"%  
-Me\nu8(RF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A.b#r[  
5PPpX=\  
template < typename T > oX~CTunP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ln|${c  
  { 2'U9!. o  
  return l(t) = r(t); Dhoj|lc  
} I1~g?jpH  
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。 as4NvZ@+r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F?kVW[h?q  
w$4Lu"N :  
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 O|~'-^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !Xi>{nV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d#Ajb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]N_^{k,  
最后的布局是: 8.':pY'8"  
                Add =*Xf(mhc  
              /   \ M jTKM;  
            Divide   5 bB-v ar  
            /   \ h'p0V@!N  
          _1     3 MV}]i@ V  
似乎一切都解决了?不。 `%3p.~>  
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。 ErC[Zh"''  
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。 N3<Jh  
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: E6k&r}  
YC<I|&"  
template < typename Right > K7c8_g*>4=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f,>i%.  
Right & rt) const ex458^N_  
  { N}G(pq}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1`{ib  
} @ `D6F;R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9,CC1f  
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。 . $YF|v[=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vM/v}6;_K2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 AtDrQ<>y'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [ )~@NN  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? )g _zPt  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^E17_9?  
a7G2C oM8  
template < class Action > di2=P)3  
class picker : public Action /g''-yT7#  
  { d Al<'~g  
public : Zd ,=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V bOLTc  
  // all the operator overloaded {2^ @jD  
} ; 9AzGk=^  
,r;d{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 VYo;[ue([  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dy?|Q33Y"  
XH$|DeAFM  
template < typename Right > a HL '(<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -<]_:Kf{;&  
  { Q0\5j<'e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RJ4mlW  
} ? M_SNv  
ZS]f+}0/}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `r(J6,O  
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。 , % jTXb  
oH0F9*+W  
template < typename T >   struct picker_maker L"%eQHEC&  
  { z 5+]Z a~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +lJ]-U|P  
} ; $]JIA|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Eo&qc 17)`  
  { ,D,f9  
typedef picker < T > result; \|` Pul$  
} ; `+c9m^  
O/oYaAlFF@  
下面总的结构就有了: Z8 %\v(L  
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。 '<S:|$ $  
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。 >[4|6k|\x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .WyX/E$I^!  
至此链式操作完美实现。 = [os<+  
.oN Sg.jG  
bCUh^#]x  
七. 问题3 S@NhEc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3MJWCo-[  
%MZDm&f>Kk  
template < typename T1, typename T2 > O \8G~V 5"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yka&Kkw  
  { |S`yXsg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s FYJQ90it  
} 14!a)Ijl  
9k[},MM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I} fcFL8  
{<[tYZmj.  
template < typename T1, typename T2 > b:cK>fh0_  
struct result_2 -01 1U!  
  { 0P3|1=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {}&f\6OI%  
} ; Z;SG<  
R${4Q1  
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? *1S.9L  
这个差事就留给了holder自己。 *N e2l`!1m  
    }SN44 di(  
Z)T@`B6  
template < int Order > ?V:]u 3  
class holder; @ZR4%A"X4  
template <> UH&1c8y}  
class holder < 1 > rRrW   
  { %aE7id>v6  
public : (`.qG &6p  
template < typename T > ^1yTL5#:Vw  
  struct result_1 <&EO=A  
  { "|r^l  
  typedef T & result; #r^@*<{^  
} ; pjs9b%.  
template < typename T1, typename T2 > ::Q);  
  struct result_2 G|oB'~ {&  
  { u+'@>%7  
  typedef T1 & result; -L3 |9k  
} ; pXj/6+^  
template < typename T > * r4/|.l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^'53]b:  
  { P9mxY*K)%5  
  return (T & )r; "q>I?UcZ  
}  [Ro0eH  
template < typename T1, typename T2 > /Q>{YsRRB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t,1!`/\  
  { 5QFXj)hR+4  
  return (T1 & )r1; \R>5F\ 0  
} xnuv4Z}]t  
} ; `NWgETf^#  
IL2Gsj)M  
template <> O-!fOdX8_k  
class holder < 2 > Nw>T $RzS  
  { Nk7eiQ  
public : MD ?F1l"}%  
template < typename T > |]!Ky[P  
  struct result_1 $x_52 j\j  
  { LVFsd6:h  
  typedef T & result; uyRA`<&w  
} ; 7}tZ?vD  
template < typename T1, typename T2 > s!;VUr\  
  struct result_2 pg}+lYGP  
  { .UhBvHH  
  typedef T2 & result; ZDkD%SCy  
} ; rE{Xo:Cf  
template < typename T > CVSsB:H6e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s@)"IdSA(  
  { EfBVu  
  return (T & )r; !k= 0X\5L  
} &Wz`>qYL*  
template < typename T1, typename T2 > BUA6(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n:^"[Le  
  { 5ih"Nds[H  
  return (T2 & )r2; !ga (L3vf  
} Z(k\J|&9C  
} ; $,QpSK`9i  
E4v_2Q -w  
#u<o EDQ  
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> >。 51ajE2+X&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U_}A{bFG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mQ ^ @ \s  
o&XMgY~  
return l(i, j) = r(i, j); 78a-3){  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,7fc41O3V  
A{8K#@!  
  return ( int & )i; 0nD=|W\@{  
  return ( int & )j; qv0 DrL,3  
最后执行i = j; iy.%kHC  
可见,参数被正确的选择了。 @ Zgl>  
3gI[]4lRH  
Z?~d']XD  
^`jZKh8)h  
;&W;  
八. 中期总结 fr'huvc  
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: Hr<C2p^a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -wf RR>)d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <h@z=ijN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l\=-+'Y  
InPy:}  
~[uV  
CmJ?_>  
Rgfc29(8  
pe!dm}!h[  
九. 简化 x'M^4{4[  
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。 I>kiah*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ra9cD"/J &  
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: ,h@R' f !  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mP)3cc5T  
  +-*/&|^等 d@D;'2}Yc  
2. 返回引用。 X@yr$3vC  
  =,各种复合赋值等 e:$7^Y,U/  
3. 返回固定类型。 /Oggt^S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sk7rU+<  
4. 原样返回。 uK;K{  
  operator, |YE,) kiF  
5. 返回解引用的类型。 ,XeyE;||  
  operator*(单目) U50s!Z t45  
6. 返回地址。 $/, BJ/9  
  operator&(单目) Y[ iDX#  
7. 下表访问返回类型。 )H;pGM:  
  operator[] C?w <$DU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F%PwIB~cy  
  operator<<和operator>> 0HHui7Yy>  
uOG-IHuF  
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。 43J\8WBn@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $c@w$2  
83  i1  
template < typename Left > Z@uTkqG)  
struct value_return %qS]NC  
  { bSrRsgKvT  
template < typename T > _}I(U?Q-C  
  struct result_1 N>A{)_k3  
  { '9*5-iO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q5p+W  
} ; ${eY9-r_%  
kfqpI  
template < typename T1, typename T2 > e~+(7_2  
  struct result_2 f=:3!k,S  
  { wovmy{K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B]^>GH  
} ;  cS D._"P  
} ; ocIt@#20 K  
#cj\~T.,,  
.1.J5>/n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9^ >M>f"  
)YzHk ;(  
下面我们来剥离functor中的operator() J+)'-OFt0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F-BJe]  
N+CXOI=6x  
return l(t) op r(t) NI5]Nz<?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >H0) ph  
return op l(t) }O,U2=Hw`]  
return op l(t1, t2) xl+DRPzl  
return l(t) op zH)cU%I@.  
return l(t1, t2) op ~Na=+}.q_  
return l(t)[r(t)] a -xW8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "t[M'[ `C  
On{~St'V  
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: gohAp  
单目: return f(l(t), r(t)); ]ZzoJ7lr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uQGz;F x  
双目: return f(l(t)); AVXX\n\_  
return f(l(t1, t2)); `y\*m]:  
下面就是f的实现,以operator/为例 ds*m6#1b  
O^.%C`*  
struct meta_divide Xh.+pJl,*  
  { {fog<1c  
template < typename T1, typename T2 > U/T4i#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xT9Yes&  
  { H-eEhI(;O  
  return t1 / t2; u.Mqj"o\  
} c%|vUAq*  
} ; cI*KRC U  
)Vwj9WD  
这个工作可以让宏来做: S5i+vUI8C  
n K+lE0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HQq`pG%m6  
template < typename T1, typename T2 > \ (Ij0AeJ#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F,*2#:Ki  
以后可以直接用  28nmQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gs[Vu@*  
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 cCM j\H@  
(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。。。) UdT&cG  
[RAj3Fr0  
>f&xJq  
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 8AT;8I<K  
2HcsQ*H] G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cyW;,uT)D  
class unary_op : public Rettype 'oleB_B  
  { B|cA[  
    Left l; \Ut6;  
public : 3c c1EQ9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f?,-j>[.=f  
~O \}/I28  
template < typename T > ?n!lUr$:y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4\p$4Hs}  
      { \% }raI;Y@  
      return FuncType::execute(l(t)); !G7h9CF|{  
    } Ci;h  
xTW3UY  
    template < typename T1, typename T2 > N<9w{zIK(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Dyym<J  
      { 31WZJm^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $Axng J c  
    } <5dH *K  
} ; x+4v s s  
iJ}2"i7M  
m&Lt6_vi  
同样还可以申明一个binary_op Z.!g9fi8>  
egfi;8]E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Osnyd+dJY  
class binary_op : public Rettype E]NY (1  
  { GGH;Z WSe  
    Left l; #C4|@7w%  
Right r; aiYo8+{!#  
public : kEO1TS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7'Lp8  
>A3LA3( c  
template < typename T > =(%*LY!Xc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D/Rv&>Jh  
      { l{8CISO*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8=:A/47=J  
    } AWO0NWTB  
PC|'yAN:  
    template < typename T1, typename T2 > C5Xof|#p|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h%' N hV  
      { ?4,@, ae&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5? Wg%@  
    } g^jJ8k,7(  
} ; ~]&B >q  
dsV ~|D6:  
7R: WX:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  ozU2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [eyb7\#   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sc%dh?m7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `4LJ;KC(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;d4 y{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6z Ay)~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jz0K}^Dj[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "=qv#mZ#9  
下面是修改过的unary_op z=qWJQ  
mmHJ h\2v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V~85oUc\-  
class unary_op QP:9%f>=  
  { .:8[wI_f  
Left l; mH)OB?+lq  
  GMBJjP&R]  
public : /jR8|sb  
^p,3)$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6+iK!&+=  
n'yl)HA~>`  
template < typename T > #7o0dE;Kg9  
  struct result_1 *<r%aeG$em  
  { |CwG3&8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N+NK`  
} ; BhLZ7*  
^#;RLSv   
template < typename T1, typename T2 >  //<:k8  
  struct result_2 p5-<P?B  
  { `gI~|A4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &mcR   
} ; "qS!B.rt:  
jn^fgH ?  
template < typename T1, typename T2 > Oxv+1Ub<Dv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P{cos&X|  
  { 1aq2aLx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 80}4/8  
} kbhX?; <`  
x6ahZ  
template < typename T > 9<l-NU9 _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 088C|  
  { ^>^ \CP]  
  return OpClass::execute(lt(t)); B7!;]'&d  
} 3za`>bUN  
j7}lF?cJ2  
} ; i:d`{kJ|[  
,Aj }]h\L  
wu2:'y>n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #EG?9T  
好啦,现在才真正完美了。 1i3V!!r  
现在在picker里面就可以这么添加了: &hI>L  
vL$|9|W(  
template < typename Right > IcFK,y%1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f>niFPW"  
  { A#35]V06  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I8k  
} @h#Xix7  
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。 i=L8=8B`  
1"O&40l  
4)^vMG&  
RL*]g*  
TT7PQf >  
十. bind  P?J kP  
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。 /PqUXF  
先来分析一下一段例子 :G 5C ]'t  
6R2uWv  
4%7s259%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4.Z(:g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~^$MA$/p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g\&2s,  
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。 p+[} Hxx=  
我们来写个简单的。 u s`}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @6b[GekZ<  
对于函数对象类的版本: Q>=-ext}q  
*H" aOT^{  
template < typename Func > y9!:^kDI  
struct functor_trait M"(6&M=?  
  { sJ~P:g  
typedef typename Func::result_type result_type; c&*l"  
} ; hk} t:<  
对于无参数函数的版本: K/|  
TsD;Kl1  
template < typename Ret > v459},!P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q]#Z9H  
  { 76u{!\Jo/{  
typedef Ret result_type; X$V|+lTk  
} ; L/x(RCD  
对于单参数函数的版本: Cs4hgb|  
h0Jl_f#Y  
template < typename Ret, typename V1 > }9CrFTbx;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iyj3QLqE  
  { r6t&E%b  
typedef Ret result_type; nY0sb8lZJ  
} ; hVUIBJ/5(-  
对于双参数函数的版本: WNF9#oN|oT  
)%VCzye*{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GV8)Kor%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kA^A mfba  
  { a,n93-m(m  
typedef Ret result_type; jNc<~{/  
} ; GNU;jSh5  
等等。。。 s;1e0n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z0Xa_w=  
m*oc)x7'  
template < typename Func > HO5d%85  
struct func_return a$m_D!b~_  
  { 9m8ee&,  
template < typename T > tU:FX[&?R  
  struct result_1 f xtxu?A>  
  { o56kp3b)b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ae49n4J  
} ; I4il R$jg  
YPszk5hn  
template < typename T1, typename T2 > ezZph"&  
  struct result_2 Ttv'k*$cP  
  { O]qPmEj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rp/-Pv   
} ; -H\,2FO  
} ; O2v.  
5pJ*1pfeo  
L~eAQR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b Us|t  
t5) J;0/  
template < typename Func, typename aPicker > TyOH`5 D  
class binder_1 #DUh(:E'`  
  { |C D}<r(N  
Func fn; <Wy>^<`  
aPicker pk; *]x_,:R6Ow  
public : a)S7}0|R  
C).2gQ G  
template < typename T > ce'TYkPM  
  struct result_1 0JXqhc9'  
  { TpP8=8_Lh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T"!EK&  
} ; l!IGc:  
``9 GY  
template < typename T1, typename T2 > ^,V[nfQR  
  struct result_2 xvDI 4x&  
  { uvB1VV4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #T\  
} ; 0M8.U  
&+r 4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} El6bD% \G  
g$3> ~D  
template < typename T > ]MAT2$"le  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A*'V+(  
  { wPnybb{  
  return fn(pk(t)); *{5>XH{ x  
}  Oh`2tc-  
template < typename T1, typename T2 > (X}@^]lpa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T~s}Nx#  
  { yVS\Q,:J9  
  return fn(pk(t1, t2)); sKfXg`0  
} wFL3& *  
} ; 84M3c  
CLN+I'uX0  
%S#WPD'Y  
一目了然不是么? Hr }k5'  
最后实现bind ow.6!tl0=h  
x~/+RF XF  
onl>54M^  
template < typename Func, typename aPicker > f0oek{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Kx6y" {me|  
  { R8<eN9bJ9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iV hJH4  
} .Z%G@X*  
>;nS8{2o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Coa-8j*R7  
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 vZ[T/  
DU{bonR`  
十一. phoenix @ yxt($G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CBHc A'L  
2P5_zND  
for_each(v.begin(), v.end(), _e'Y3:  
( {4rQ7J4Ux  
do_ jJ++h1 K  
[ o4)hxs  
  cout << _1 <<   " , " TnE+[.Qu  
] /F~X,lm*~  
.while_( -- _1), +R[4\ hC0Y  
cout << var( " \n " ) J_xG}d  
) T:!MBWYe|  
); 5 09Q0 [k  
z[&s5"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]k+m=OR{/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _;e\:7<m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D,rZ0?R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g%\L&}Jd  
qm(1:iK,0  
1^{`lK~2  
template < typename Cond, typename Actor > ._<ii2K'  
class do_while JSW&rn  
  { =n0*{~r  
Cond cd; -(;LQDG |  
Actor act; /EFq#+6  
public : @@} `hii  
template < typename T > zvf3b!}  
  struct result_1 [7W(NeMk  
  { \&q=@rJp(z  
  typedef int result_type; .3wY\W8Dr-  
} ; o3h-=t  
kx{!b3"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3jPB#%F  
X?df cS*!n  
template < typename T > Lk.h.ST  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nl@E[yA9[  
  { agsISu(  
  do cZ< \  
    { B\_[R'Pf&  
  act(t); FH\CK  
  } OFy,B-`A{  
  while (cd(t)); +1@AGJU3  
  return   0 ; =A n`D  
} NWKi ()nA%  
} ; \Ph7(ik  
C\Ayv)S #2  
pm]fQ uq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iBvOJs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ty- r&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y/R+$h(%  
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。 0.DQO;  
下面就是产生这个functor的类: - L~Uu^o  
0HbJKix!  
<abKiXA"  
template < typename Actor > -p8e  
class do_while_actor ~A >o O-0K  
  { bK=c@GXS  
Actor act; PDC]wZd/  
public : -g~~]K%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %f!iHo+Z  
7~vqf3ON4J  
template < typename Cond > <lo`q<q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GqUSVQ  
} ; )%mAZk-*;^  
3{3/: 7  
` clB43 i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .~`Y)PON  
最后,是那个do_ ! F7:i  
knSuzq%*  
=kFuJ x)f  
class do_while_invoker _T]>/}}p  
  { Q]\j>>  
public : ~`Sle xK|}  
template < typename Actor > [ud|dwP"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .,mPdVof  
  { (hf zM+2  
  return do_while_actor < Actor > (act); AMT slo  
} h5-d;RKE  
} do_; \cZfg%PN  
8p =>?wG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iz`jDa Q|1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 afm_Rrg[  
最后来说说怎么处理break和continue 'h}7YP, w  
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。 93D \R  
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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