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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q}W6?XDu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lKI1bs]i  
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, *(s+u~, I  
Q<d\K(<3?:  
4*l ShkL  
E*7B5  
  class filler 4CS 9vv)9R  
  { `l1{BU  
public : ]}8<h5h)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ._-^ 58[  
} ; 2<yi8O\  
_C&2-tnp  
<m`HK.|~  
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: I_'S|L  
}-)2CEj3L%  
[U]*OQH`e  
A"\kdxC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4t|g G`QW7  
b3MgJT"mN  
LSNa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %U)/>Z  
5l2Ph4(  
22`W*e@6h  
gT'c`3Gkz  
二. 战前分析 f3|ttUX  
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。 RhnSQe  
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 -$?xR](f  
wS <d8gw  
ln'7kg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ly}6zOC\  
  /* --------------------------------------------- */ .Hl]xI$;+  
vector < int *> vp( 10 ); -B9C2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mgL~ $  
/* --------------------------------------------- */ R?(0:f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F5gL-\6  
/* --------------------------------------------- */ ?7@B$OlU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j=r`[B m  
  /* --------------------------------------------- */ :f ybH)*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,<zGvksk  
/* --------------------------------------------- */ )~T)$TS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Av^{$9yl  
 3p"VmO  
\ZigG{  
S WVeUL#5  
看了之后,我们可以思考一些问题: =2\k Jv3  
1._1, _2是什么? Ps+0qqT*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 tjBs>w  
2._1 = 1是在做什么? I0(BKMp&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (8qMF{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5CueD]  
>:Na^+c  
Y]P'; C_eP  
三. 动工 efy65+~GG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  >zFe)  
`g<@F^x5  
6,G1:BV{K  
BdG~y1%:  
template < typename T >  nk>  
class assignment 3DV';  
  { .|JJyjRA+  
T value; a57Y9.H`o  
public : xM8}Xo  
assignment( const T & v) : value(v) {} A)kx,,[  
template < typename T2 > ]U!vZY@\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4{(uw  
} ; X,IjM&o"Y  
sHyhR:  
?FVX &{{V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w>p0ldi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C$vKRg\o  
A`T VV  
{2vk<  
lTv I;zy  
  class holder ,3.E]_3 xX  
  { ]{{A/ j\  
public : &W-L`aFd0  
template < typename T > wOOBW0tj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dQYb)4ir  
  { V8ZE(0&II}  
  return assignment < T > (t); wdS^`nz|  
} +wXrQV  
} ; {(w/_C9  
AV Gu*  
Yc3\NqQM  
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: O%H_._#N`  
l9lBhltOH  
  static holder _1; 1"?KQU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k*(c8/<.d  
u pg?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gS_)(  
而不用手动写一个函数对象。 vp? 87h  
t 9&xk?%{  
'3 w=D )  
"^F#oo%L  
四. 问题分析 :6S!1roi  
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。 1 !bODd  
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。 Y (x_bJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U&yXs'3a&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .+MJ' bW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QG*=N {% 5  
t.$3?"60~  
五. 问题1:一致性  H;s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| FB9PIsFS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /vll*}}  
1 0lvhzU  
struct holder DZ92;m  
  { &)JQ6J_|\  
  // 'DO^($N  
  template < typename T > _ui03veA1  
T &   operator ()( const T & r) const 5XySF #  
  { Q1jU{  
  return (T & )r; Ig}G"GR  
} lT#&\JQ  
} ; #qrZ(,I@n  
6!dbJ5x1  
这样的话assignment也必须相应改动: k!3X4;F!_  
SNV~;@(h  
template < typename Left, typename Right > )Fx"S.Ok  
class assignment 7zXFQ|TP  
  { oW(lQ'"  
Left l; $}V<U m  
Right r; 3I&=1o  
public : ?%% 'GX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }IO<Dq=[  
template < typename T2 > Se<]g$eK?5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jWJq[l  
} ; 5LdVcXf  
:,g nOfV=  
同时,holder的operator=也需要改动: "X0"=1R~  
Oo |*q+{  
template < typename T > w F6ywr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v,y nz'>)  
  { g\S@@0T{0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (DJLq  
} :Rv ?>I j  
mR@|]T  
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。 vw5f.8T;w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z:DEET!c'k  
o`5p "v r  
return l(rhs) = r; ph{p[QI:{X  
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。 PPk\W7G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <~;;iM6  
'{dduHo  
template < typename Tp > *p:`F:  
class constant_t .Uq?SmK  
  { b~X^vXIv%%  
  const Tp t; wmKM:`&[5  
public : )]WWx-Uf'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5I/wP qR[  
template < typename T > x2x) y08  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1{l18B`  
  { Ri4t/H  
  return t; kR$>G2$!  
} !+T\}1f7d  
} ; OLh`R]Sd  
|$"2R3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !$Aijd s5  
下面就可以修改holder的operator=了 ]T|9>o!  
Ot}fGiio  
template < typename T > )OQhtxK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rE0?R( _  
  { h07Z.q ;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L1=3_fO  
} K*iy^}  
,<?iL~> %  
同时也要修改assignment的operator() \Zc$X^}vN  
D`p&`]k3v  
template < typename T2 > ?~~sOf AP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w}+#w8hu  
现在代码看起来就很一致了。 x{4Rm,Dxn  
GslUN% UJr  
六. 问题2:链式操作 NbOeF7cq+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j1 _ E^  
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。 \{r-e  
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。 Ft%HWGE  
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。 vzV,} S*c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !w iW#PR  
U |I>CDp  
template < typename T > $jT&]p  
struct result_1 } 8ZCWmd  
  { 5v"r>q[ X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uD4=1g6[s  
} ; 1=BDqSZ@9  
Td#D\d\R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }s)MDq9  
)"k>}&'  
template < typename T > lyGQ6zlSn  
struct   ref UjibQl 3:m  
  { 272j$T  
typedef T & reference; ]=\Mf<  
} ; m|q?gX9R  
template < typename T > A4LGF  
struct   ref < T &> Z$ qFjWp  
  { 3t<XbHF9  
typedef T & reference; ] jbQou@  
} ; GMmz`O XN  
g8^\|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $r`K4g  
h(}$-'g  
template < typename T > tP; &$y.8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )|;*[S4  
  { ` nBCCz'Y!  
  return l(t) = r(t); `$og]Dn;  
} zNSix!F  
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。 iVq4&X_x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ").MU[q%Y  
.d< +-w2Mu  
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 <viIpz2jh%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u@|izRk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .K?',x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }e3M5LI1L  
最后的布局是: .C^1.)  
                Add &`>[4D*  
              /   \ e$F]t *)Xa  
            Divide   5 z;1y7W!v  
            /   \ %bI(   
          _1     3 |8I #`  
似乎一切都解决了?不。 8r '  
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。 .DSn H6O  
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。 Xx{ho 4qq  
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: wX}N===  
;\`~M  
template < typename Right > 8 vNgePn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gfQ&U@N  
Right & rt) const *8}Y0V\s  
  { =4GJYhj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (]wi^dE  
} b?Wg|D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3L/qU^`  
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。 =a rk?<E  
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。 (H*-b4]/  
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。 "8K>Yu17  
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。 R'a%_sACj>  
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? 2m. RM&TdB  
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: H <CsB  
i^P@?  
template < class Action > N;,?k.vU  
class picker : public Action 97:1L4w.(  
  { ?fv?6r  
public : qGMM3a)Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ';` fMcN  
  // all the operator overloaded Ke-Q>sm2Q  
} ; kN uDoo]z  
z9:@~3k.  
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。 G yZYP\'S+  
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: x_1JQDE  
}*Qd]\fy  
template < typename Right > 51yI W*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "sLdkd}dj  
  { ={' "ATX(U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~XGO^P"?  
} '^'4C'J  
Z4FyuWc3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b ABx' 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。 fs4pAB#F  
"cjZ6^Hum  
template < typename T >   struct picker_maker Mr'}IX5  
  { Du3OmXMk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BqZ^I eC$  
} ;  [+$l/dag  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z:f0>  
  { Cpaeo0Oq  
typedef picker < T > result; Vzy]N6QT{  
} ; GypZ!)1  
8xhXS1  
下面总的结构就有了: 4mOw[}@A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 PpMZ-f@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7SzY0})<U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K#M h  
至此链式操作完美实现。 g!n1]- 1  
 p>v,b&06  
-Hzn7L  
七. 问题3 m%V+px  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZCPK{Ru QE  
bHlG(1uf  
template < typename T1, typename T2 > J#Fe"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }]vj"!?a  
  { m^ zx &  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m}.ru)^p  
} { frEVHw  
WO*yJ`9]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zO{$kT\r&  
)6)|PzMQ'  
template < typename T1, typename T2 > j)\&#g0u6  
struct result_2 Fk D  
  { mOwgk7s[ J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; > 7!aZO  
} ; _dqjRhu  
Qo  
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? rh2pVDS  
这个差事就留给了holder自己。 FW7+!A&F  
    vZ 4Z+;.  
@RotJl/>  
template < int Order > etf ft8  
class holder; La%\- o  
template <> 7UHqiA`L  
class holder < 1 > ?97MW a   
  { Z_' %'&Y  
public : q?z6|]M|u  
template < typename T > nzy =0Ox[  
  struct result_1 ]6OrL TmP  
  { gT @YG;  
  typedef T & result; IcL3.(!]l  
} ; d;S:<]l'  
template < typename T1, typename T2 > ->wY|7  
  struct result_2 ;]fpdu{  
  { `.a L>hf  
  typedef T1 & result; /og}e~q  
} ; wlqV1.K  
template < typename T > u#p1W|\4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EC1q#;:  
  { ,2JqX>On>Y  
  return (T & )r; ZJ"*A+IJx[  
} fLI@;*hL0  
template < typename T1, typename T2 > ;KQ'/nII  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2BH>TmS  
  { N(Y9FD;H  
  return (T1 & )r1; {%D "0*^  
} jbIWdHZ/US  
} ; Z.6`O1OY}?  
wdBytH6r.  
template <> ?3SlvKI}H`  
class holder < 2 > ?f']*pD8  
  { z+" :,#  
public : ~b\7 qx_a9  
template < typename T > v ;MI*!E  
  struct result_1 _zh}%#6L  
  { UShn)3F  
  typedef T & result; U]vNcQj  
} ; (/YC\x?  
template < typename T1, typename T2 > u4VQx,,  
  struct result_2 ]&/jvA=\l,  
  { ibzYY"D:  
  typedef T2 & result; rShi"Yw  
} ; *(?YgV  
template < typename T > C*Ws6s>+z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BT>*xZLpS  
  { Aog 3d\1$  
  return (T & )r; 0nx <f>n  
} C,2IET  
template < typename T1, typename T2 > h83ho  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D\({]oj]  
  { 1+eC'&@Xjt  
  return (T2 & )r2; -D:J$d 6R<  
} W}L =JJo},  
} ; eE7 R d>  
jLr8?Hyf  
|D]jdd@!a2  
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> >。 q 4 Ye  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |<y[gj4`T/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KH pxWq  
KXw \N!  
return l(i, j) = r(i, j); &tMvs<q,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @1n0<V /  
VPN@q<BV  
  return ( int & )i; 7/Lbs  
  return ( int & )j; czMLvPXRx  
最后执行i = j; bSz6O/A/  
可见,参数被正确的选择了。 LV8,nTYvE  
d,<ctd  
}i[i{lKj  
t ?bq ~!X  
/SMp`Q88  
八. 中期总结 S\0"G*  
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: ULU ]k#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #S<>+,Lk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }GkEv}~t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nWXI*%m5  
:Hd?0eZ|  
CWBsiL f  
(3]7[h7  
$Fr2oSTT)  
M8juab%y  
九. 简化 rcI(6P<*  
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。 ;uoH+`pf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E/U1g4S  
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: t:=Ui/!q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O')Ivm,E  
  +-*/&|^等 Kq{s^G  
2. 返回引用。 ~S-x-cZ  
  =,各种复合赋值等 ?WAlW,H>  
3. 返回固定类型。 $%1[<}<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0A 4(RLGg  
4. 原样返回。 f[|xp?ef  
  operator, TqQ>\h"&_  
5. 返回解引用的类型。 :hMuxHr  
  operator*(单目) )3)L  
6. 返回地址。 mnil1*-c0  
  operator&(单目) kJDMIh|g  
7. 下表访问返回类型。 d+&V^qLJ  
  operator[] (5yg\3Jvp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "sg$[)I3n  
  operator<<和operator>> i}wu+<Mk  
hJd#Gc~*M  
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。 :nwcO3~`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GuDus2#+  
+,|-4U@dl  
template < typename Left > Rb9Z{Clq>  
struct value_return d9Q%GG0]  
  { 3[V|C=u0  
template < typename T > 3Ji,n;QLm  
  struct result_1 *f4KmiQ~ %  
  { \!SC;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (9cIU2e  
} ; r`S]`&#}(  
j ^_ G  
template < typename T1, typename T2 > 2iH ,U  
  struct result_2 #Jm_~k  
  { k*-+@U"+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hfc^<q4a.  
} ; {qx"/;3V  
} ; QGLm4 Wl9  
KO5Q;H  
" g_\W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3i s .c)  
cA/2,i  
下面我们来剥离functor中的operator() dUe"qH29s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {Ua5bSbh  
e,4!/|H:  
return l(t) op r(t) =r_ S MTu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mb<KZ_wYOX  
return op l(t) QPFpGS{d  
return op l(t1, t2) ^)fB "!s  
return l(t) op qA"?5j32  
return l(t1, t2) op B' :ZX-Q)  
return l(t)[r(t)] P{}Oe *9"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5:s]z#8)  
0c3G_I=  
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: -Z;:_"&9  
单目: return f(l(t), r(t)); J@Orrz2q#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H/L3w|2+  
双目: return f(l(t)); Z2$-},i  
return f(l(t1, t2)); +pF z&)?  
下面就是f的实现,以operator/为例 N7;E 2 X  
\\/X+4|o'  
struct meta_divide -_314j=`/  
  { +QHhAA$  
template < typename T1, typename T2 > >K &b,o,[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '.dW>7  
  { #Kh`ATme  
  return t1 / t2; Mq7|37(N[  
} #JW1JCT  
} ; EAq >v t83  
1gt[_P2u  
这个工作可以让宏来做: &c\8` # 6  
{==Q6BG*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qkBnEPWZy  
template < typename T1, typename T2 > \ ZO;]Zt]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v$mA7|(t!  
以后可以直接用 ~cZ1=,P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 19=Dd#Nf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sV*Q8b*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3; M!]9ms  
I+<;D sp  
=k8A7P  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +L49 pv5  
~}M{[6!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > keWgbj  
class unary_op : public Rettype "Km`B1f`  
  { K3Xy%pqR#  
    Left l; *Z0}0< D@Z  
public : @+ 2Zt%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V2y[IeSQ  
_ Po9pZ  
template < typename T > Ec[:6}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6@$[x* V  
      { ' 5Ieqpm9  
      return FuncType::execute(l(t)); ze ua`jQ  
    } y7w>/7q  
^{Vm,nAQqs  
    template < typename T1, typename T2 > cbteNA!>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <B fwR$  
      { EP8LJzd"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y%GV9  
    } P9'5=e@jB  
} ; <T}#>xHs3  
O:U@m@7  
\vT8 )\  
同样还可以申明一个binary_op ^ ID%pd  
m:^@AR1%d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kr#=u~~M  
class binary_op : public Rettype 6%'{Cq1DE  
  { mrbIoN==`  
    Left l; K)v(Z"  
Right r; :{AN@zC0\  
public : hlVP_h"z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K l4",  
"s*{0'jo  
template < typename T > kQb0pfYs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QxkfP%_g  
      { :C&?(HJ&r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); af_zZf!0  
    } 4R0_%x6vG  
t"L:3<U7  
    template < typename T1, typename T2 > \Dc\H )  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 42C:cl} ."  
      { ZD<,h` lZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *dQRs6  
    } q+DH2&E'  
} ; z6!X+`&  
_I!Xr!!)a0  
_x \Ll?,  
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 lAGxE-B^a"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h}oQr0"c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #[si.rv->  
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。 z~BB|-kp1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w Vof_'F1  
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。。。 [X I5Bu ~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cse0!7_T  
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%[D(  
下面是修改过的unary_op mSzwx/3"  
w iq{ Jo#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EW!$D  
class unary_op AVJk  
  { tL5Xfd?u  
Left l; }/LYI  
  a~%ej.)l  
public : _c&*'IY[V  
4EpzCaEZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Za} |Ee  
oaKf{$vg  
template < typename T > V ": BAn  
  struct result_1 S ~_%  
  { I45A$nV#Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k`t'P6 bU  
} ; ceOjuzY  
^AM_A>HnG  
template < typename T1, typename T2 > wv7jh~x(4  
  struct result_2 cC[n~OV  
  { <r kW4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RgO 7> T\  
} ; 2 9]8[Z,4  
79V5{2Y*U  
template < typename T1, typename T2 > K c<z;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zm:=d>D..  
  { U VLcR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =?lT&|"  
} <_>6a7ra  
Yyo|W;a]  
template < typename T > z>{KeX:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TAi\#cnl(6  
  { PHXP1)^}S  
  return OpClass::execute(lt(t)); t2:c@)  
} <d^7B9O?&w  
yjO7/< 2  
} ; 9JtvHUkO  
N|j. @K  
RmQt%a7\{  
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  LJ))  
好啦,现在才真正完美了。  )L!R~F C  
现在在picker里面就可以这么添加了: '2tEKVb  
cg.e(@(  
template < typename Right > $SXxAS1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I5A^/=bf&  
  { ]~zJ7I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h=tu +pn  
} Fs|;>Up0  
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。 YUb,5Y0  
L,Nr,QC-  
Z)A+ wM  
Tc(R-Wi  
a7|&Tbv  
十. bind ;40m goN  
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。 <f6PULm  
先来分析一下一段例子 J){\h-4  
ZX;k*OrW  
}^<zVdwp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FNM"!z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _PbfFY #  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _e_%U<\4  
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。 w3N%J>4_E  
我们来写个简单的。 T/;hIX:R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $te,\$&}  
对于函数对象类的版本: \i+h P1 mz  
,m?D\Pru  
template < typename Func > b1u'ukDP\  
struct functor_trait F"H!CJJu&  
  { DG\YZV4  
typedef typename Func::result_type result_type; ])L'Rk#4  
} ; -9I%   
对于无参数函数的版本: \Sby(l  
gJxVU41  
template < typename Ret > N)*e^Nfb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +-\9'Q  
  { P` F'Nf2U  
typedef Ret result_type; Q $0%~`t  
} ;  ;"^9L  
对于单参数函数的版本: )JQQ4D  
 {Yk20Zn  
template < typename Ret, typename V1 > mv?H]i`N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y7-:l u$9  
  { J\+gd%  
typedef Ret result_type; b6Hk20+B;  
} ; <M?#3&5A  
对于双参数函数的版本: mtQ{6u  
GKhwn&qCKb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \,gZNe&Vv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -!>ZATL<B  
  { bMZn7c  
typedef Ret result_type; g <4M!gi  
} ; Sc$wR{W<:  
等等。。。 i{ @'\}{L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +i#sS19h  
'?gI cWM  
template < typename Func > w%dIe!sV  
struct func_return K!K"}%/_  
  { XHM"agrhSQ  
template < typename T > W+ '}O<  
  struct result_1 7B\(r~f`t  
  { U<Y'.!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W7=_u+0d  
} ; \y`3LhY  
YIQ]]q8R!L  
template < typename T1, typename T2 > z~e~K`S  
  struct result_2 /_OZ1jX  
  { nvK7*-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <`_OpNxqW  
} ; niEEm`"  
} ; fKz"z{\,0  
{kl{mJ*  
^s~n[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6q[!X0u  
, ."(Gp  
template < typename Func, typename aPicker > nl9Cdi]o  
class binder_1 : KP'xf.  
  { -f2`qltjb  
Func fn; AV 5\W}  
aPicker pk; O;e8ft '|  
public : e_k _ ty`  
lhA s!\F  
template < typename T > 9>&tMq  
  struct result_1 QcG5PV  
  { EhPVK6@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .hlQ?\  
} ; QiE<[QP{g  
rK QASRF5*  
template < typename T1, typename T2 > px }7If  
  struct result_2 U?F^D4CV\  
  { hY= s9\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JM-ce8U  
} ; ?)[zLnxc&  
<%>n@A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7{^4 x#NO  
XBQ<  
template < typename T > #}!>iFBcH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r d6F"W  
  { Ls>u` hG  
  return fn(pk(t)); {p e7]P?  
} ('* *nP  
template < typename T1, typename T2 > :DMHezaU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -RH4y 2  
  { KM5DYy2 A6  
  return fn(pk(t1, t2)); +dgo-)kP(_  
} /LI~o~m1)  
} ; N+s?ZE*  
FQ^<,  
8PoHBOxpc  
一目了然不是么? 'lN*Ys iDi  
最后实现bind Z cTL#OTP  
c2/R]%`)9  
EID)o[<  
template < typename Func, typename aPicker > Z6R: rq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N* ] i G~  
  { B)"#/@!bHH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6L8tz 8  
} mS:j$$]u  
5]H))}9>d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l$-=Pqb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xxoHH#a  
f OM^V{)T  
十一. phoenix 2E3?0DL",  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q: TT4MUj<  
b =K6IX;  
for_each(v.begin(), v.end(), 9iGE`1N%E  
( Ld\LKwo  
do_ 5 dfe@$  
[ N[,VSO&  
  cout << _1 <<   " , " :kb1}Wu  
] 8<yV  
.while_( -- _1), X;OsH  
cout << var( " \n " ) KUp   
) T/GgF&i3  
); \)^,PA3  
T2 :oWjC3$  
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: 8tLT'2+H#  
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 {=bg5I0|a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]&C:>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FDF3zzP0  
<.r ]dCf  
qe5tcv}u  
template < typename Cond, typename Actor > stg30><  
class do_while !F+|Y"c  
  { U|Bsa(?nx  
Cond cd; )IFl 0<d  
Actor act; ;wJ7oj<  
public : smfG, TI  
template < typename T > ?iPZsV  
  struct result_1 /nC{)s?S'  
  { p}YI#f in/  
  typedef int result_type; %\}dbYS '  
} ; | rE!  
n|70x5Z?}J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $` Z>Lm*  
@<D'-mMt  
template < typename T > tt6. jo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yhcNE8mkQ/  
  { =vqsd4  
  do KInUe(g<9M  
    { xSpMyXrQ  
  act(t); g08*}0-k  
  } qri}=du&F  
  while (cd(t)); eJU;*] xfH  
  return   0 ; .'t (-eT,  
} 2BoFyL*  
} ; bz, Da  
2{A;du%&  
,|T*|2Gm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M82.khm~jM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {S5RK-ax  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L6|Hgrj-u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 = n+q_.A  
下面就是产生这个functor的类: %`xV'2H  
>_;kTy,  
6 gj]y^}  
template < typename Actor > |av*!i5Q  
class do_while_actor {0is wq'J  
  { &$mZ?%^C  
Actor act; Op`I;Q #%d  
public : e Wb0^8_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zKIGWH=qqm  
;_mgiKHg  
template < typename Cond > ]3n, AHA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c3=-Mq9Q  
} ; [J a)<!]<  
8[8|*8xqs  
@%6)^]m}r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cC^W2\  
最后,是那个do_ N]B)Fb  
^oS$>6|  
uQH%.A  
class do_while_invoker }x*7l`1  
  { Ct4LkmD  
public : WMW1B }Z3  
template < typename Actor > J'o DOn.M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8';m)Jc  
  { >%-Hj6%  
  return do_while_actor < Actor > (act); !Tv?%? 2l  
} CPVzX%=  
} do_; ZU=,f'bU  
r eGm>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^'m\D;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *6:v}#b[  
最后来说说怎么处理break和continue ^#]c0  
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。 xC<=~(  
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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