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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GVT+c@Gx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iol.RszlZ|  
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, HF9d~7R  
;Zb+WGyj  
IiG~l+V~  
^Tbw#x]2  
  class filler lS.*/u*5  
  { 1>$ fLbmkI  
public : 6>! ;g'k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ho#]i$b}f2  
} ; _VFxzM9f  
-z]v"gF?Px  
o7N3:)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [:geDk9O#'  
Tti]H9g_  
N'nI ^=  
=FkU: q$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $*ujX,}xG  
zT[[WY4  
:^+ aJ]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K8{Ub  
F2yc&mXyk  
0p\cDrB ?  
^Jb=&u$  
二. 战前分析 zK`z*\  
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。 \K+LKa)  
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 }v[*V   
z\Vu`Y z  
Fa`/i v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &BnK[Q8X  
  /* --------------------------------------------- */ F.)b`:g  
vector < int *> vp( 10 ); x4jn45]x@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {umdW x.*  
/* --------------------------------------------- */ u?[dy n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JHpaDy*  
/* --------------------------------------------- */ T!.6@g`x>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R=jIVw'  
  /* --------------------------------------------- */ u 9Wi@sO#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :jB8Q$s  
/* --------------------------------------------- */ Z `FqC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m&xyw9a  
LMchNTL  
0?3Ztdlb  
>'4Bq*5>  
看了之后,我们可以思考一些问题: sfSM7f  
1._1, _2是什么? tSK{Abw1B  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .l$'%AG:~  
2._1 = 1是在做什么? dALJlRo"  
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。 $gm`}3C<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %zx=rn(K  
8<}f:9/  
|7Z7_YWs  
三. 动工 PYDf|S7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'ojI_%9<  
VkCv`E  
TY[{)aH{S  
V_JM@VN}Kk  
template < typename T > RX.n7Tb  
class assignment trL:qD+{(  
  { ; ]GSVv:  
T value; ~W'>L++  
public : wehZ7eqm  
assignment( const T & v) : value(v) {} uop|8n1  
template < typename T2 > f5jxF"oGNo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _ F&BSu  
} ; g3@Qn?(j!  
]*a3J45  
{7!WtH;-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )En*5-1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]r;-Lx{F  
Gj]*_"T  
z-*/jFE  
z_vFf0  
  class holder 1*aw~nY0  
  { NLHF3h=?1p  
public : !\.%^LK1  
template < typename T > c`w YQUg(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P#5&D*`}h  
  { `~'yy q  
  return assignment < T > (t); GaMiu! |,  
} |IL..C  
} ; MY1 1 5%  
%dMq'j  
sFaboI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <%fcs"Mb  
OM,-:H,  
  static holder _1; B>, O@og  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CO!K[ q#  
AW;"` ].  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }r:H7&|&  
而不用手动写一个函数对象。 4%/iu)nx  
0`:B#ten  
#w3cImgp2  
 u!TVvc  
四. 问题分析 ;C,D1_20Z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {Muw4DV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &Pu}"M$[MH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _]W {)=ap  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ar4@7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HY[eo/nM1d  
S<"T:Y &  
五. 问题1:一致性 _h1n]@ d5  
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?| N0EJHS,>e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C.M]~"e  
s,Uc cA@  
struct holder t>[K:[0U  
  { ~Ti  
  // I9GRSm;0<  
  template < typename T > JR='c)6:  
T &   operator ()( const T & r) const D^1H(y2zp  
  { b= <xzvy  
  return (T & )r; V_*TY6  
} nzI}w7>VU  
} ; _l}"gUtiw  
Q$_S/d%*  
这样的话assignment也必须相应改动: 5yO %|)  
NsYeg&>`  
template < typename Left, typename Right > v^_OX $=,  
class assignment H2oAek(  
  { |pB[g> ~V  
Left l; NWCJ|  
Right r; /L,VZ?CmtK  
public : `* !t<?$i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V<f76U)  
template < typename T2 > KCG-&p$v@s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |`d5Y#26  
} ; r9@4-U7v&  
xB=~3  
同时,holder的operator=也需要改动: oW]~\vp^0  
h\GlyH~  
template < typename T > h?H:r <  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -' 7I|r  
  { :G?6Hl)~)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &y-(UOqbkP  
} Q)oO*CnM!-  
S0+nQM%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {1 fva^O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Zr`pOUk!4  
`8$gaA*  
return l(rhs) = r; Z~O1$,Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Aa^%_5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kI5`[\  
Y{~[N yE  
template < typename Tp > fv?vO2nj  
class constant_t ^Y"c1f2  
  { !9+xKr99  
  const Tp t; '5j$wr zt  
public : QAiont ,!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5AV5`<r.  
template < typename T > P~Cx#`#(V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <C0~7]XO  
  { %<cfjo  
  return t; 5e^t;  
} 0zR4Kj7EE  
} ; RGrra<  
JY4sB8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A8bDg:G1i  
下面就可以修改holder的operator=了 ;E? Z<3{  
^^MVd@,i  
template < typename T > Lw EI   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FSnF>3kj-  
  { 8P8@i+[]W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0'ha!4h3Z  
} wGfU@!m  
RtZK2  
同时也要修改assignment的operator() 7VWq8FH`  
5c*kgj:x  
template < typename T2 > |> mx*G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WVPnyVDc  
现在代码看起来就很一致了。 Kfho:e,  
Dk$[b9b  
六. 问题2:链式操作 LIM cZh;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #sLyU4QV  
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。 )%D2JC  
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。 @SH%l]  
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。 Un{hI`3]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yEm[C(gZ  
^_dYE]t  
template < typename T > {<XPE:1>Y  
struct result_1 =b+W*vUAw  
  { h`X>b/V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3\J-=U  
} ; @k_xA-a  
D@ :w/W  
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: C(( 7  
F2QX ^*  
template < typename T > &gdtI  
struct   ref )%e`SGmp  
  { 2u0C ~s  
typedef T & reference; _=ani9E]uF  
} ; >^vyp!  
template < typename T > L`>uO1O  
struct   ref < T &> fI:j@Wug  
  { \nQV{J  
typedef T & reference; NYS |fa  
} ; {Vy2uow0  
}:NE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .QRa{l_)  
7s#,.(s  
template < typename T > {%Mt-Gm'd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d51.Tbt#%7  
  { ;9w: %c1  
  return l(t) = r(t); B J,U,!  
} 2%0J/]n\A"  
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。 PGTi-o}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ` drds  
KjK.Sv{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 k@HV wK'y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O5^!\j.WR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i"eUacBz/-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y*!J +A#  
最后的布局是: 6.X| . N  
                Add q/I':a[1  
              /   \ :by EXe;3  
            Divide   5 ySyA!Z  
            /   \ @=@7Uu-  
          _1     3 !`j}%!K!  
似乎一切都解决了?不。 U&DD+4+28:  
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。 fB~BVYi  
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。 +6cOL48"  
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: ";:"p6?  
u=epnz:<  
template < typename Right >  U/v }4b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tbbZGyg5b  
Right & rt) const rGPFPsMQ]  
  { zoFCHs r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,{{e'S9cy  
} DI/yHs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *AEN  
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。 CxyL'k  
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。 LQy`,-&  
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。 FT0HU<." 1  
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。 mIJYe&t7)  
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? }= )  
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: zCOzBL/1q  
p[kEFE,%  
template < class Action > aZK%?c  
class picker : public Action ko-:) z  
  { $w,&h:.p  
public : /, G-1E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wWaO"N]  
  // all the operator overloaded TF_~)f(`  
} ; JA .J~3  
v;!f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 a>1_|QB.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0FL PZaRP  
lJe=z  
template < typename Right > Q& p'\6~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9NX/OctFa'  
  { Dwvd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nYfZ[Q>v  
} i+`N0!8lY  
+mc0:e{WF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1trk  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4g^nhJP$  
Iu<RwB[#Q  
template < typename T >   struct picker_maker 58T<~u7  
  { MiB"CcU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u$A*Vsmr  
} ; _*(n2'2B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =&kd|o/i  
  { N~<H`  
typedef picker < T > result; q-3,p.  
} ; Yv}V =O%  
pf_(?\oz>  
下面总的结构就有了: G}MJWf Hl  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 6xLLIby,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 '"# W!p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zUw=e}?:  
至此链式操作完美实现。 e MX?x7  
&f2'cR  
Z?IwR  
七. 问题3 HY (|31  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D_n(T ')  
)0RznFJ+X  
template < typename T1, typename T2 > X- xN<S q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JYE[ 1M  
  { L.5 /wg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !KYX\HRW  
} ,!m][  
3_AVJv ;N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d&z^u.SY  
xy/B<.M1  
template < typename T1, typename T2 > _]g?3Gw7!  
struct result_2 ]KsL(4PY  
  { ^xB=d S~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Gw\-e;,  
} ; h5vvizruy  
jJ(()EJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !R{C  
这个差事就留给了holder自己。 82mKI+9&"  
    //[zUn  
x)+3SdH  
template < int Order > Sqt '}  
class holder; 4 w$f-   
template <> y":Y$v,P  
class holder < 1 > `V(z z  
  { `pB]_"b  
public : H)eecH$K  
template < typename T > .BaU}-5  
  struct result_1 )Ha`>  
  { "4 Lt:o4x  
  typedef T & result; Qxw?D4/Y  
} ; 5)IJ|"]y  
template < typename T1, typename T2 > 9GH11B_A  
  struct result_2 u{Z 4M3U  
  { +lK?)77f  
  typedef T1 & result; G4VdJ(_  
} ; :n@j"-HA  
template < typename T > 9KqN .  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C(RZ09,.S  
  { m1](f[$  
  return (T & )r; >EMsBX  
} e@Cv')]B  
template < typename T1, typename T2 > o~ v   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jp'XZ]o\  
  { +Wr"c  
  return (T1 & )r1; I U Mt^z  
} ^rHG#^hA  
} ; `|{6U"n  
X=sC8Edx  
template <> zc}qAy'<  
class holder < 2 > -uE2h[X|  
  { ^oL43#Nlo  
public : `{1&*4!  
template < typename T > gM0^k6bB8  
  struct result_1 uQ}0hs  
  { `oDs]90  
  typedef T & result; sHt PO[h  
} ; ;8?i  
template < typename T1, typename T2 > 2l7Sbs7  
  struct result_2 /b44;U`v5-  
  { hI&ugdf  
  typedef T2 & result; 2+Y 8b::  
} ; M;14s*g  
template < typename T > *{ =5AW}o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2jMV6S9  
  { 72YL   
  return (T & )r; "*ot:;I  
} y([""z3<w  
template < typename T1, typename T2 > %Ydzzr3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M[;N6EJH  
  { Qh 3V[br  
  return (T2 & )r2; QG|KZ8uO  
} vf |lF9@U  
} ; } Fw/WD  
gK`o ;` ^  
+IRr&J*P  
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> >。 pPC_ub  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0:,8Ce  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X2 Z E9b  
yq?7!X  
return l(i, j) = r(i, j); R%(ww  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Hy?+p{{G  
tt|v opz  
  return ( int & )i; $. ;j4%%  
  return ( int & )j; S%+$  
最后执行i = j; YTQom!O  
可见,参数被正确的选择了。 )Mtw9[  
UL46%MFQ\  
@,Re<%\  
&ye,A(4  
7]i=eD8  
八. 中期总结 X_j=u1*5  
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: 3eqVY0q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >N&C-6W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QGWfF,q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oAMB}a;  
\Mujx3Fmvx  
<@Lw '  
h-^7cHI}  
L>,j*a_[  
@YH<Hc  
九. 简化 CL~21aslI  
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。 MzF9 &{N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;AFF7N>&  
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: z%F68 f73  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~#doJ:^H3  
  +-*/&|^等 -y@5% _-  
2. 返回引用。 #^\q Fj  
  =,各种复合赋值等 Ws+Zmpk%  
3. 返回固定类型。 SS4'yaQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HjX!a29Wf  
4. 原样返回。 *\UxdL 22  
  operator, c|kQ3(  
5. 返回解引用的类型。 ;[)t*yAh  
  operator*(单目) liYR8D |  
6. 返回地址。 ^G(/;c*=  
  operator&(单目) Gk.;<d  
7. 下表访问返回类型。 % d%KH9u  
  operator[] a^9-9*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aCL_cVOMR  
  operator<<和operator>> W?(^|<W  
Fu K(SP3  
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。 ";)SA,Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .szs?  
[jOvy>2K]  
template < typename Left > 7_AR()CM  
struct value_return A[,[j?wC  
  { 5`ma#_zk|f  
template < typename T > ?~mw  
  struct result_1 [vIHYp  
  { g{`rWKj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jb~nu  
} ; 91Cg   
[7QIpt+FSo  
template < typename T1, typename T2 > M5SAlj  
  struct result_2 &"90pBGK  
  { W6Os|z9&|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G8JwY\  
} ; HxC_n h  
} ; Vd8BQB,Q  
.ZK|%VGW  
G 4jaHpPi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5UFR^\e  
$ }u,uI  
下面我们来剥离functor中的operator() OV l,o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nFVQOr;  
iNTw;ov  
return l(t) op r(t) %-Z0OzWe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4_`ss+gk  
return op l(t) #>SvYP  
return op l(t1, t2) ;st$TVzkn  
return l(t) op )xJo/{?  
return l(t1, t2) op "TWNit  
return l(t)[r(t)] t^|+|>S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]-6=+\]   
qR W WG&  
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: lgxG:zAC  
单目: return f(l(t), r(t)); S?Y,sl+A:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~%6GF57gC  
双目: return f(l(t)); Q%xvS,oI  
return f(l(t1, t2)); $/sQatic  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q k`yK|(0=  
QfI)+pf  
struct meta_divide 4eSV( u)4  
  { EZm6WvlxSI  
template < typename T1, typename T2 > UuV<#N)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0n <t/74  
  { P|"U  
  return t1 / t2; mUj=NRq  
} EM_`` 0^  
} ; /Z:\=0`  
\78w1Rkl  
这个工作可以让宏来做: P'prp=JD  
))M; .b.D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Pkr0| bs*  
template < typename T1, typename T2 > \ 1|za>N6[yu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _T\~AwVc<  
以后可以直接用 I2@pkVv3z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o{EWNkmj  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M PMa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e ;4y5i  
*wml 4lh  
=[O;/~J%:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FFTh}>>  
k+^-;=u 6<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t3TnqA  
class unary_op : public Rettype a0Y/,S*K  
  { ! H)D@,@&  
    Left l; !6t ()]  
public : /f!CX|U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @"*8nV#  
x(e =@/qp  
template < typename T > D`;Q?f C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B!vI^W  
      { 4uU G0o  
      return FuncType::execute(l(t)); L0_qHLY  
    } OUY 65K  
Ea%} VZ&[  
    template < typename T1, typename T2 > O -a`A.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z/ "jLfP  
      { *@'\4OO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MQR@(>TZy  
    } \Rc7$bS2H  
} ; VP4W~;UV|\  
hWGCYkuW  
&n% 3rC5{  
同样还可以申明一个binary_op `(|jm$Q  
Bc {#ia  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?#F}mOVAa  
class binary_op : public Rettype %N!2 _uk5  
  { wo;`D  
    Left l; @u./VK  
Right r; d%$'Y|  
public : Y'NQt?h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sm2 |I6  
K0xZZ`  
template < typename T > dP(*IOO.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K!q:A+]  
      { 1mw<$'pm0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~=5vc''  
    } ~F`t[p  
J4 yT|  
    template < typename T1, typename T2 > v)(tB7&`=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >$]SYF29  
      { f#:7$:{F1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g;U f?  
    } L0{ehpvM  
} ; B]K@'#  
}e/P|7&  
;C8'7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *)c,~R^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g->cgExj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P=K+!3ZXo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 A*I mruV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v*Qr(4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i[b?W$]7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pIh%5Z U  
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) uy~KJn?Tu  
下面是修改过的unary_op [@@Ovv  
s9 '*Vm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cc:m~e6r  
class unary_op n237%LH[  
  { CErkmod{}e  
Left l; f!}c0nb  
  :%Dw3IrOM  
public : ms'!E)  
9?)r0`:#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <$s G]l!\  
fL7ym,?  
template < typename T > ZFy>Z:&S,  
  struct result_1 1!RD kZw e  
  { |9)Q =(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ' vO+,-  
} ; hia_CuY#  
;b:Ct<  
template < typename T1, typename T2 > wVD-}n1"  
  struct result_2 (o,&P9  
  { ruM16*S{=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z<~gv"  
} ; Xidt\08s  
~y{(&7sM  
template < typename T1, typename T2 > CUOxx,V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7kM_Ijd$  
  { vVF#]t b|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4*9y4"  
} /ey[cm2#[s  
9V&%_.Z  
template < typename T > N1ZHaZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F kas*79  
  { $smzP.V  
  return OpClass::execute(lt(t)); &$fe%1#  
} F"9f6<ge  
C !81Km5  
} ; SGMLs'D   
5gWn{[[e)y  
=:(8F*Q  
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 8Z>ZjNG  
好啦,现在才真正完美了。 VIL #q  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ml8'=KN_  
ANh5-8y  
template < typename Right >  m?hC!n>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =)C}u6  
  { ( q^umw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W`] ,  
} uQ#3;sFO  
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。 !8]W"@qb  
GYot5iLg  
%&9tn0B  
6vz9r)L  
@*W,Jm3Y  
十. bind :g/HN9  
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。 `zAo IQ  
先来分析一下一段例子 j3F[C:-zY  
@"T_W(i;BI  
v"Bv\5f,Ys  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v`B7[B4K3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b9HE #*d,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =rS z>l  
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。 -nG3(n&wB  
我们来写个简单的。 O&]Y.Z9,A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +ib72j%A  
对于函数对象类的版本: R,01.N( U  
%(b`i C9  
template < typename Func > ]SpUD  
struct functor_trait Bsw5A7,-  
  { 94"R&|  
typedef typename Func::result_type result_type; pU)wxv[~  
} ; 2a2C z'G  
对于无参数函数的版本: LjjE(Yrv{  
}Tn]cL{]C  
template < typename Ret > *""'v   
struct functor_trait < Ret ( * )() > uY5&93R  
  { FLY#   
typedef Ret result_type; [Fe`}F}Co8  
} ; waXA%u50  
对于单参数函数的版本: _ I+#K M  
+r9:n(VP  
template < typename Ret, typename V1 > p_ =^E*J]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ptGM'  
  { h,<%cvU=  
typedef Ret result_type; i Nf+ -C3  
} ; J=W"FEXTL7  
对于双参数函数的版本:  Mi.xay%  
&| el8;D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HKx2QFB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R<)7,i`F  
  { YVZm^@ZVV  
typedef Ret result_type; {$4fRxj  
} ; 2 5h.u>6@{  
等等。。。 NMmk,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _QfA'32S  
 Aki8#  
template < typename Func >  {[o=df/  
struct func_return xlkEW&N&  
  { R1/ )Yy  
template < typename T > <9YRSE [Ed  
  struct result_1 3t[2Bd  
  { f&B&!&gZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U$6N-q  
} ; w<N [K>  
mZJ"e,AY  
template < typename T1, typename T2 > hT9fqH  
  struct result_2 fLAOA9  
  { c3]ZU^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D_D<N(O  
} ; OOs Y{8xM  
} ; $d%m%SZxv  
&H;0N"Fn  
G$:T!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ` :Am#"j]}  
V[Fzh\2n  
template < typename Func, typename aPicker > Xm*gH, '  
class binder_1 ~c,HE] B  
  { )P@t,mxW/  
Func fn; |i7|QLUT  
aPicker pk; 3,e^; {w  
public : Hn0 ,LH$/  
y^=\w?d  
template < typename T > rgdDkWLXC  
  struct result_1 QRhR.:M\  
  { bNp RGhlV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a_w# ,^/P  
} ; l~Hs]*jm  
5`*S'W}\>  
template < typename T1, typename T2 > K+TRt"W8&s  
  struct result_2 dGMBgj  
  { I0sd%'Ht?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hq"i0X m  
} ; ,95Nj h  
`$SX%AZA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )FGm5-K@  
Y~hBVz2g  
template < typename T > X0+$pJ60  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l_Ftt N  
  { 7NV1w*> /  
  return fn(pk(t)); L|EvI.f  
} [>Z~& cm  
template < typename T1, typename T2 > ,*%%BTnR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~~,\BhG?  
  { ir-srVoXy  
  return fn(pk(t1, t2)); (S* T{OgO  
} %fnL  
} ; 6%~ Z^>`N  
q3TAWNzI0  
3qE2mYK  
一目了然不是么? eaCv8zdX  
最后实现bind 1|l'oTAA  
Zsc710_  
c#|!^gjf  
template < typename Func, typename aPicker > Tn< <i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vdAaqM6D  
  { f1y3l1/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0#0[E,  
} L,M=ogdb  
py VTA1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I9rWut@+  
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。 wO/}4>\  
URdCV{@42  
十一. phoenix Lqq RuKi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;D&FZ|`(u  
O@6iG  
for_each(v.begin(), v.end(), Pp3<K649  
( *cz nokq6  
do_ +KgLe>-}  
[ FY+0r67]  
  cout << _1 <<   " , " w4P?2-kB  
] !f[LFQD  
.while_( -- _1), FJomUVR.  
cout << var( " \n " ) rg64f'+Eug  
) X*hY?'Rp  
); YAQ]2<H  
 yaza  
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: A-x; ai]  
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 $ OB2ZS"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1`J-|eH=Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XFKe6:  
3cfW|J  
uMKO^D  
template < typename Cond, typename Actor > :6~Nq/hZB  
class do_while I},.U&r  
  { #pO=\lJ,  
Cond cd; `dekaRo  
Actor act; smaPZ^;; j  
public : Fv$5Zcf  
template < typename T > &~)PB |  
  struct result_1 zrVw l\&  
  { ,r^zDlS<q  
  typedef int result_type; KM li!.(b  
} ; EK`}?>'  
KK$t3e)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ea[vzD]  
 "TE F  
template < typename T > .P(k |D&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s)C5u;3!  
  { RQxL`7H  
  do /}A"F[5  
    { 2-=Ov@y2k!  
  act(t); |`vwykhezO  
  } 7niZ`doBA  
  while (cd(t)); /iURP-rl  
  return   0 ; kT)[<`p  
} V&)Jvx}^  
} ; v6=pV4k9  
M|8vP53=q  
1oU/gm$7\q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0%J0.USkM7  
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。 9/2VU< K  
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。 AB(WK9o  
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。 =2v/f_  
下面就是产生这个functor的类: z7TMg^9 #  
Z 0&=Lw  
hK^(Y  
template < typename Actor > z5.Uv/n\1  
class do_while_actor v2eLH:6  
  { jMUd,j`Opx  
Actor act; q[?xf3  
public : h [*/Tnr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `%S 35x9  
-wr#.8rzTT  
template < typename Cond > fghw\\]3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )&/ecx"2Q  
} ; oP >+2.i  
$fifx>!  
-YvnX0j+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !UHWCJ< <w  
最后,是那个do_ >_XC  
+/O3L=QyJ  
(4]M7b[S$  
class do_while_invoker :Kq]b@ X  
  { 9r2l~zE  
public : RvQa&r5l  
template < typename Actor > @vyq?H$U;N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YoDL/  
  { ri.}G  
  return do_while_actor < Actor > (act); phCItN;  
} aF8'^xF  
} do_; xhcFZTj/(  
_43'W{%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lV%oIf[OB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6_mkt|E=  
最后来说说怎么处理break和continue p"@[2hK  
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。 &|9K~#LVS  
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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