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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z&;zU)Jvd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kuKnJWv  
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, +SZ%&  
zR3lX}g  
CYTuj>Ww  
! 4qps$p{  
  class filler =,/A\F  
  { O]$*EiO\  
public : v;N1'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q%X:5G?  
} ; Kd ryl   
xy-$v   
"2vNkO##  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "FLD%3l  
)$lSG}WD  
[+:mt</HN  
8vX*SrM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cW~6@&zp  
+ aXk^+~j  
A^= Hu,"e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )"i>R ~*  
R5'Z4.~  
x]%4M\T``  
1S)0 23N  
二. 战前分析 5w,YBUp  
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。 =A6u=  
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 /RXk[m-  
RB$ 8^#  
XCqfAcNQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X"qbB4 (I  
  /* --------------------------------------------- */ )@lo ';\  
vector < int *> vp( 10 ); dZ]\1""#H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :+gCO!9Y  
/* --------------------------------------------- */ ( F"& A?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $U"P+  
/* --------------------------------------------- */ 5Ky9Pz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P7BJ?x  
  /* --------------------------------------------- */ pRk'GR]`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); No92Y^~/  
/* --------------------------------------------- */ zOdasEd8!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hF=V ?\  
b$`4Nn|  
"|l oSf@  
x"C93ft[  
看了之后,我们可以思考一些问题: L[[H&#\  
1._1, _2是什么? ]TTJrC:  
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。  JY050FL  
2._1 = 1是在做什么? 1WA""yb  
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。 ReG O9}  
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。 ~V$5m j   
as!|8JE`  
<4A(Z$ZX)  
三. 动工 Dk{nOvZu<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )V+Dqh,-g  
XGrxzO|{  
:+Je989\[C  
fY+ .#V  
template < typename T > !PP?2Ax  
class assignment 2Nt]Nj`  
  { 8KdcLN@  
T value; NYV0<z@M2M  
public : ]I*#R9  
assignment( const T & v) : value(v) {} ])ZJ1QL1  
template < typename T2 > GPhwq n{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y8CYkJTAD-  
} ; <wGT s6  
1.OXkgh  
BxN#Nk~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s].Cx4VQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v_ F?x!  
~(doy@0M  
WaO;hy~us  
"@'9+$i6  
  class holder GH)+yD[o  
  { "@<g'T0  
public : vH\nL>r  
template < typename T > P6Z,ci17  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5<ya;iK  
  { Fe>#}-`  
  return assignment < T > (t); [z t&8g  
} 9Qm{\  
} ; NZ? =pfK\s  
ha'm`LiX  
.;sPG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :95_W/l  
Dg4^ C  
  static holder _1; |8?{JKsg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g<jK^\e W  
sN/Xofh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); = |zyi|  
而不用手动写一个函数对象。 CMf~Yv  
Jx[e{o)o  
|vE#unA  
n7<-lQRaxZ  
四. 问题分析 KD<`-b)7<  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X~VZ61vNu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 24k}~"We  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \e vgDZf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~9 nrS9)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RR {9  
8y )i,"  
五. 问题1:一致性 BiAcjN:Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5 `mVe0uI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d`*vJ#$> 2  
, Vr6  
struct holder ( {62GWnn_  
  { ~oyPmIcb  
  // nr6[rq  
  template < typename T > g5]DA.&(  
T &   operator ()( const T & r) const #.K&]OV/88  
  { {_D'\i(Y_  
  return (T & )r; n m$G4Q  
} qt)mUq;>  
} ; N^>g= Ub  
3Q6#m3AWY  
这样的话assignment也必须相应改动: v<4X;4p^  
W# /Ol59  
template < typename Left, typename Right > [IW7]Fv<F  
class assignment U;Wmx  
  { 0 N^V&k   
Left l; r F - yD1  
Right r; }jXUd=.Nu  
public : mQ)l`w Gh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?q6eV~P  
template < typename T2 > {uG_)GFr0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B)iJH  
} ; [! o -F;  
 6<GWDO  
同时,holder的operator=也需要改动: XP1_{\  
Ku# _   
template < typename T > Sy~Mh]{E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ke!O^zP92  
  { hWJc A.A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W6>uLMUa  
} y%AJ>@/;  
MS)bhZvO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W>49,A,q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Lr&tpB<  
#v<+G=r*O  
return l(rhs) = r; kDQXP p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Cm>F5$l{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sy55w={  
bvKi0-  
template < typename Tp > }2{#=Elh  
class constant_t XDQ1gg`  
  { Ky|0IKE8Z  
  const Tp t; HB^azHr  
public : %mJ)pMV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tIw4V^'|  
template < typename T > cm<3'#~Q?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PGDlSB^O  
  { IU}`5+:m  
  return t; vY koh/(/u  
} 8Sa<I .l  
} ; <Th.}=  
&~EOM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aMWNZv  
下面就可以修改holder的operator=了 +{Ttv7l_2  
@nK 08Kj-  
template < typename T > }ls>~uN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AmHIG_'  
  {  LvaF4Y2v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l0f6Lxfz  
} t s&C0  
C;|Ru*  
同时也要修改assignment的operator() 191)JWfa  
_'Z@ < ,L  
template < typename T2 > bV ym  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6IA~bkc}  
现在代码看起来就很一致了。 D KOdqTW  
? p]w_l  
六. 问题2:链式操作 a,.9eHf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W-MQMHQ  
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。 tfO _b5g  
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。 EW)]75o{QF  
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。 >*&[bW'}?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *KNR",.  
6k-]2,\#  
template < typename T > TSeAC[%pL  
struct result_1 G 8@%)$A  
  { U}NNb GQj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '(?@R5a  
} ; zT@vji%Y  
*ZHk^d:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  -H{{  
k~R_Pq S  
template < typename T > 0W@C!mD~  
struct   ref 7J)-WXk  
  { 4&tY5m>  
typedef T & reference; wx<DzC  
} ; mY-r:  
template < typename T > vg<_U&N=-r  
struct   ref < T &> @E1N9S?>  
  { FYzl-7!Y  
typedef T & reference; ,ua]h8  
} ; =^6]N~*,D  
I3$v-OiL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I3A](`  
Mb-C DPT  
template < typename T > +K&ze:-Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mIOx)`$  
  { fZg Z  
  return l(t) = r(t); O\x Uv  
} wEk9(|  
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。 avdi9!J2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H}A67J9x  
CpA=DnZ  
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 R5Ti|k.~Y"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Xf:-K(%e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [mX\Q`)QP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <[(xGrEZV  
最后的布局是: 97Whn*  
                Add  </7J:#  
              /   \ xHHG| u  
            Divide   5 p=p,sJ/@  
            /   \ ,w c|YI)E  
          _1     3 V_h, UYN  
似乎一切都解决了?不。 5'6Oan7dL:  
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。 *c.*e4uzF  
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。 |ML|P\1&V  
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: pX"f "  
I~EJctOG  
template < typename Right > k |M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const fAXF_wj  
Right & rt) const ~r+;i,,X  
  { ?z p$Wz;k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u`7\o~$  
} 90 (JP-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j&u{a[Y/}  
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。 PU[] Nw  
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。 7iT#dpF/A  
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。 ("ql//SL  
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。 @}qMI   
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? .*i.Z   
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: L `3x0u2  
B/AS|i] sM  
template < class Action > 5V]!xi  
class picker : public Action 0.qnbDw_  
  { ]9F$/M#  
public : =[`B -?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *7FtEk/l  
  // all the operator overloaded H+6+I53  
} ; f }P6P>0T  
7\HjQ7__  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6C7|e00v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: S8 .1%sw  
Z7J8%ywQ  
template < typename Right > [2ez"4e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B _k+Oa2!  
  { 0QcC5y;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hR(\%p  
} 8`Ih> D c  
EIug)S~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m -]E|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D?A3p6%  
=^3 Z L  
template < typename T >   struct picker_maker Nz1u:D]  
  { 1UdET#\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bWv2*XC  
} ; -Ph"#R&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kT^|%bB[i  
  {  OXDEU.  
typedef picker < T > result; xU9T8Lw  
} ; C)hS^D:  
\3q Z0  
下面总的结构就有了: DXyRNE<G[C  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &65I 6  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [SJ3FZ<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~'lYQ[7  
至此链式操作完美实现。 46 [k9T  
r|av|7R  
[$]qJ~kz  
七. 问题3 wjy<{I  
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。 nOTe 3?i>  
0(qtn9;=2  
template < typename T1, typename T2 > b,hRk1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y+)qb);  
  { #V9do>Cu%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s'B$/qCkR  
} gk hmQd  
4LXC;gZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,,8'29yEq  
%_ (Xn  
template < typename T1, typename T2 > 2=,O)g  
struct result_2 ,8@q2a/  
  { __%){j6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WU\Bs2  
} ; aOhi<I`*  
UX24*0`\~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &iO53I^r/  
这个差事就留给了holder自己。 @Ta0v:Y  
    @+>t]jyz  
zX8'OoEH*9  
template < int Order > sq_ yu(  
class holder; fA)4'7UT  
template <> P" aw--f(  
class holder < 1 > R+# g_"1@p  
  { _a\$uVZ  
public : +<Y1`kV)  
template < typename T > "Wg5eML 0  
  struct result_1 bQ`2ll*(  
  { 6 m%/3>q  
  typedef T & result; f?lnBvT|b  
} ; uWLf9D"  
template < typename T1, typename T2 > AzMX~cd  
  struct result_2 <YAs0  
  { 0`4Fa^o]h  
  typedef T1 & result; 8vx#QU8E/  
} ; PG{"GiZz=  
template < typename T > zP>=K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const awgS5We|  
  { 2m,t<Y;  
  return (T & )r; ts &sr  
} _^h?JTU^  
template < typename T1, typename T2 > H<Zs2DP`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2OwO|n  
  { V^kl_!@  
  return (T1 & )r1; i\zN1T_  
} >mMmc!u>G  
} ; QV8;c^EZ  
@4wN-T+1  
template <> \ccCrDz  
class holder < 2 > 2NF#mWZ(s  
  { 6'|NALW  
public : S[y?>  
template < typename T > &ER,;^H `6  
  struct result_1 :?$<:  
  { =k2"1f~e  
  typedef T & result; 4Y{&y6  
} ; ogJ>`0 +J  
template < typename T1, typename T2 > 2f2.;D5g_'  
  struct result_2 -v~XS-F  
  { ;'oi7b  
  typedef T2 & result; `cqZ;(^  
} ; 2(>=@q.1H  
template < typename T > H8$";T(I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *cc|(EM  
  { r'J3\7N!u  
  return (T & )r; wb6$R};?  
} u\@ L|rh  
template < typename T1, typename T2 > fj[tm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vW03nt86  
  { oT^r  
  return (T2 & )r2; qD> D  
} D}K/5iU]a  
} ; 0zqTX< A  
0@2pw2{Ru  
vA#?\j2  
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> >。 ~f[91m!+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #*;Nb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mG+hLRTXP  
J!*Pg<  
return l(i, j) = r(i, j); FUKE.Uxd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bn8?-  
Lz;E/a}s  
  return ( int & )i; c$]NXKcA  
  return ( int & )j; ii]'XBSVd  
最后执行i = j; AV?<D.<  
可见,参数被正确的选择了。 QLAyX*%B  
nwAx47>{  
b}jLI_R{  
`-)Fx<e  
IP+1 :M  
八. 中期总结 T#w *5Qf  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m#(ve1E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0-w^y<\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Is !DiB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [8C6%n{W  
7<c&)No;  
z/t:gc.  
YP vg(T  
]qk/V:H:  
\|9KOulr  
九. 简化 r&-I r3[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +qEvz<kch  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )SYZ*=ezl.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s% ~p?_P   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J#y?^Qm$)<  
  +-*/&|^等 /A) v $Bv=  
2. 返回引用。 >}ozEX6c2  
  =,各种复合赋值等 dc0Ro,  
3. 返回固定类型。 $0K%H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wy%F   
4. 原样返回。 WtTwY8HC  
  operator, _"`U.!3*  
5. 返回解引用的类型。 x 1"ikp}  
  operator*(单目) '2%/h4jY  
6. 返回地址。 $zBG19 [%  
  operator&(单目) M('cG  
7. 下表访问返回类型。 OcLg3.:L  
  operator[] GF9ZL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t=AE7  
  operator<<和operator>> !#l0@3  
R4[. n@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !tm|A`<g#<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^p'D<!6sK  
S^j,f'2  
template < typename Left > KB[QZ`"%!  
struct value_return +tU Q  
  { fM ^<+o@  
template < typename T > Dbz]{_Y;  
  struct result_1 sfI N)jh  
  { 4f {+pf^R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (("OYj  
} ; E {>`MNj  
I7G,`h+H  
template < typename T1, typename T2 > VMHC/jlX@r  
  struct result_2 =x H~ww (D  
  { JXm?2 /  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D^$OCj\  
} ; #ZTLrq5b  
} ; 7zGMkl  
%g w{[ /[A  
#U@| J}a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3_zSp.E\l  
f:vD`Fz1  
下面我们来剥离functor中的operator() ;rHz;]si  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )4uq iA6  
3cThu43c  
return l(t) op r(t) . r `[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [H^ X"D  
return op l(t) ^:z7E1 ~  
return op l(t1, t2) $?f]ZyZr.  
return l(t) op `~nCbUUee  
return l(t1, t2) op oMc1:=EG  
return l(t)[r(t)] hdj%|~Fj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .bfST.OA  
*#h;c1aP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #r}uin*jD  
单目: return f(l(t), r(t)); e1 ^l.>2d6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z4@y?f v7s  
双目: return f(l(t)); __(V C :  
return f(l(t1, t2)); } 07r  
下面就是f的实现,以operator/为例 g;G5 r&T  
|Puj7Ru  
struct meta_divide 8\_*1h40s  
  { OjATSmZ@@  
template < typename T1, typename T2 > Cuv|6t75'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e=J*Esc@k  
  { b1)\Zi  
  return t1 / t2; %zflx~  
} K~@`o-Z[  
} ; **HrWM%?8o  
~`[8"YUL  
这个工作可以让宏来做: (&c,twa~  
BS.=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vHc#m@4o  
template < typename T1, typename T2 > \ '!@A}&]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?i%nMlcc  
以后可以直接用 a7*COh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;@4sd%L8V  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iAHZ0Du  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %rXexy!V  
+f]u5p[  
Gh iHA9.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~'{VaYk]v  
|0]YA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D-D #`  
class unary_op : public Rettype K1-+A2snhV  
  { WL/5 oj  
    Left l; 9 tAE#A  
public : NfqJ=9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e# <4/FR  
pJ6Jx(  
template < typename T > MYu`c[$jZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W1`Dx(g  
      { UQnBqkE  
      return FuncType::execute(l(t)); xy vND  
    } AHWh}~Yi  
I}_;A<U  
    template < typename T1, typename T2 > Lz?*B$h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4uPH  
      { Q-3r}jJe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iel-<(~   
    } hd8B0eD'  
} ; |zh +  
R)Q/Ff@o0  
)# p.`J  
同样还可以申明一个binary_op HS(U4   
Enu!u~1]F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _tA7=*@8  
class binary_op : public Rettype {wHvE4F2  
  { }\DAg'e)  
    Left l; <8*A\&  
Right r; }a' cm!"  
public : 3hH>U%`-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X8i[fk1.R  
x ~wNO/  
template < typename T > Q7L)f71i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !ZX&r{pJp  
      { qg|Ox*_od"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q*Y 4m8wY  
    } O/(3 87=U  
[;*\P\Xih  
    template < typename T1, typename T2 > KM5jl9Vv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g%ZdIKj!  
      { }M^_Z#|,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xC'mPcU8  
    } A 0 S8Dh$  
} ; b/z'`?[  
v: giZxR  
YXgWH'i~  
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 x!OWJ/O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o1Ne+Jt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E1#H{)G  
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。 '^8g9E .4K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KuIkul9^%  
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。。。 Ih(:HFRMq6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Pb0)HlLq  
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) F ~*zC`>Y  
下面是修改过的unary_op #,t2*tM  
VIb;96$Or  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3(MoXA*  
class unary_op $I\))*a  
  { &Q2NU$  
Left l; 52da]BW<  
  T:be 9 5!,  
public : a:=q8Qy  
2=jd;2~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,m2A p\l  
fKFnCng  
template < typename T > Tw2Xe S  
  struct result_1 u9esdOv  
  { c]GQU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I).=v{@9V<  
} ; 7ESN!  
0PYvey }[  
template < typename T1, typename T2 > W/b"a?wE{  
  struct result_2 /7c2OI=\  
  { =AWX +znP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =9kj? u~  
} ; 5T~3$kuO  
7h(HG?2Y  
template < typename T1, typename T2 > 2b; rr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tm (Q@  
  { 3 %z   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jVLY!7Z4  
} _cW_u?0X:  
elN{7:  
template < typename T > 1_N~1Ik  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6XQ*:N/4al  
  { u)<Ysx8G  
  return OpClass::execute(lt(t)); C4&U:y<ju  
} H+S~ bzz  
<f7?P Ad  
} ; 6H(fk1E  
\pjRv  
_<u8%\  
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 | \ s2  
好啦,现在才真正完美了。 (%``EIc<8  
现在在picker里面就可以这么添加了: p:DL:^zx  
+ AE&GU  
template < typename Right > KC@k9e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;X?Ah  
  { $sU5=,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o0zc}mm  
} #G'S ve?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5*s1qA0^  
?b!CV   
08TaFzP81  
zvek2\*rO  
C><<0VhU  
十. bind A)b)ff ,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /e-ka{WS  
先来分析一下一段例子 [@,OG-"&  
V_)5Af3wY  
+-Z"H)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F/Rng'l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v#Cz&j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5~_eN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mF6@Y[/B  
我们来写个简单的。 g@S@d&9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7Y-FUZ.`>  
对于函数对象类的版本: /0 B07B  
Bo\a  
template < typename Func > e67c:Z  
struct functor_trait ]jVIpGM  
  { VxUvvJ{-v  
typedef typename Func::result_type result_type; )bB"12Z|8  
} ; EIq{C-(  
对于无参数函数的版本: KKeb ioW  
LY@1@O2@  
template < typename Ret > ]y1$F Ir+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _~X8/p/Qh  
  { &^CL] &/  
typedef Ret result_type; ?6gDbE%  
} ; rd&*j^?  
对于单参数函数的版本: 1S*8v 7  
F]K$u <U  
template < typename Ret, typename V1 > o 1 hdO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w%i+>\tO  
  { WL IDw@fv  
typedef Ret result_type; !uj!  
} ; 5t"bCzp  
对于双参数函数的版本: %fn'iKCB  
_Ep{|]:gw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )V[w:=*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2- Npw%;  
  { fd!pM4"0  
typedef Ret result_type; Y0P}KPD  
} ; ( )JYN5  
等等。。。 FT*yso:X/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OEy:#9<'  
N27K  
template < typename Func > _H^^2#wc/  
struct func_return $4$?M[  
  { z. _C*c  
template < typename T > \28b_,i+  
  struct result_1 SxLHFN]  
  { %T&&x2p^=?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +H)!uLva B  
} ; + ,vJ7  
]zhq.O >2{  
template < typename T1, typename T2 > zCj*:n  
  struct result_2 _-|yCo  
  { o5*74Mv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V\k5h  
} ; wa(Wit"-  
} ; T;:',T[G  
&geOFe}R  
n7`.<*:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5fvUv"m  
2kp|zX(  
template < typename Func, typename aPicker > ) <}VP&:X  
class binder_1 Fu1|b2B-x  
  { j-I6QUd  
Func fn; vZ_DG}n11  
aPicker pk; IJ #v"! D  
public : lvz:UWo  
U47k5s(J  
template < typename T > st'?3A  
  struct result_1 dp//p)B>  
  { {*ko=77$*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )K\k6HC.  
} ; p@NEr,GB  
of[|b{Ze4~  
template < typename T1, typename T2 > ,h^;~|GT  
  struct result_2 G5XnGl }Q  
  { qed!C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -%/,j)VKD  
} ; y?R <g^A  
66"ZH,335  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *{;A\sL  
$CQwBsYb=  
template < typename T > p-(ADQS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L/ICFa.G  
  { "]\":T  
  return fn(pk(t)); \ \mO+N47i  
} z7l;|T  
template < typename T1, typename T2 > C"m0"O>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g9lg  
  { 1^H<+0  
  return fn(pk(t1, t2)); We+FP9d%  
} L&gEQDPgq|  
} ; 3sg)]3jm2  
-m x3^  
Ci#5@Q9#w  
一目了然不是么? M:Y!k<p  
最后实现bind T=p}By3a  
\tw#p k  
,w58n%)H  
template < typename Func, typename aPicker > %Ty {1'o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HS&uQc a  
  { ;Q,).@<C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !\k#{ 1[!  
} _~#C $-T  
Nxs%~ wZ   
2个以上参数的bind可以同理实现。 hr}R,BR|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \3Ald.EqtM  
Sdu@!<?B  
十一. phoenix  [;LPeO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +fQ$~vr{'  
R^O)fL0_  
for_each(v.begin(), v.end(), 9 0if:mYA  
( H2_>Av{m  
do_ (lck6v?h  
[ ,HO/Q6;N  
  cout << _1 <<   " , " fD}]Mi:V  
]  !+VN   
.while_( -- _1), +n~rM'^4/  
cout << var( " \n " ) ^d $e^cU  
) nhxd  
); *M!YQ<7G^d  
]~ 8N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Mw7UU1 ei  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor NeZYchR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "=TTsxyM6P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;A'17B8  
ph'SS=!.  
<?@46d?C  
template < typename Cond, typename Actor > "ZB`fNE  
class do_while pQ`L=#WM  
  { Us~wv"L=UX  
Cond cd; ]T$w7puaJ  
Actor act; =<uz'\Ytv%  
public : -ddatc|  
template < typename T > qvE[_1QCc  
  struct result_1 eOO*gM=  
  { \J g#X:d  
  typedef int result_type; :H:}t>X6Vo  
} ; t4W0~7   
Ps5wQaS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KFG^vmrn  
_IGa8=~  
template < typename T > EGO@`<"h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uXa}<=O  
  { bGnJ4R3J  
  do s"!}=k X  
    { #yOY&W:N  
  act(t); c`=h K*  
  } g[)hm`{?  
  while (cd(t)); qiJ;v1  
  return   0 ; 5. UgJ/  
} Ev ,8?  
} ; e' ;c8WF3E  
PEhLzZX+  
jl29~^@}1i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oQB1fs  
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。 a m%{M7":7  
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。 \:28z  
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。 KywT Oq  
下面就是产生这个functor的类: Z4sjH1W  
r/:'}os;  
oK[,xqyA  
template < typename Actor > ~/[N)RFD  
class do_while_actor 3{E}^ve  
  { k(^b  
Actor act; 1S@k=EKM  
public : K?eo)|4)DB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'm ((G4  
Qp Vm  
template < typename Cond > :fUmMta  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^ZBkt7  
} ; Ds/zl Z  
_CT|5wQF<  
(P_+m#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w-/Tb~#E  
最后,是那个do_ 6?~pjMV  
>0$5H]1u  
>?x Vr  
class do_while_invoker o4795r,jz  
  { =]Bm>67"  
public : SS-   
template < typename Actor > U:(t9NX b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {)xrg sB  
  { >X,6  
  return do_while_actor < Actor > (act); CiF bk&-g  
} ? 'nMZ  
} do_; T[J_/DE@  
fA5# 2P{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fW`F^G1R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *n\qV*|6bI  
最后来说说怎么处理break和continue ^.7xu/T  
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。 [ j_jee  
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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