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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .IAHy)li"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .&yWHdQC:  
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, |z7Crz  
u, SX`6%  
7jg(j~tQ  
;'18  
  class filler ?xTeio44  
  { v!'@NW_  
public : $5"-s]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NW>:Lz ?"  
} ; em9]WSfZ@`  
lSbM)gL  
)J6b:W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: B oj{+rE0  
J%[N-  
k&"qdB(I  
{FmFu$z+[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UUEDCtF)  
gMK3o8B/  
-K'84 bZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nPIR 1Z  
!/(}meZj  
{)[g  
zt?w n* _  
二. 战前分析 H=BR -  
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。 1H[;7@o$e  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 A`/7>'k/q[  
+#db_k  
%C][E^9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); awW\$Q  
  /* --------------------------------------------- */ K$vRk5U  
vector < int *> vp( 10 ); 5F+ f'~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #<>E+r+  
/* --------------------------------------------- */ ,H(vD,54g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NGQIoKC  
/* --------------------------------------------- */ i@j ?<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^yZSCrPGI  
  /* --------------------------------------------- */ VM|)\?Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4_:e+ ql  
/* --------------------------------------------- */ W2(=m!:U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r$eL-jQmn  
k#+^=F^)I  
8A]q!To  
>Ez}r(QQ^  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]Oh>ECA|D  
1._1, _2是什么? (qONeLf%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7IW7'klkvD  
2._1 = 1是在做什么? e/D\7Pf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %a^!~qV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ip\g ^ia  
&|FG#.2yw  
= |zLr"  
三. 动工 3lgy X/?o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TEyPlSGG  
J@{ Bv%  
;.m[&h 0  
,qh  
template < typename T > BeCr){,3  
class assignment m,fr?d/;  
  { 2YEn)A@8  
T value; S?WUSx*N  
public : bbA<Zp  
assignment( const T & v) : value(v) {} S%|' /cFo  
template < typename T2 > ?& ^l8gE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LYKm2C*d  
} ; ?Ir6*ZyY  
t?&ajh  
P9~kN|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yE/I)GOQjs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fP*C*4#X  
8u23@?  
0drc^rj !  
,FPgs0rrS  
  class holder BNLall  
  { p`C5jfI  
public : 2)H|/  
template < typename T > y!Eh /KD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  KX@Fgs  
  { artS*fv3r  
  return assignment < T > (t); t*$@QO  
} v2SsfhT  
} ; s @9#hjv2  
";%1sK  
g-`NsqzD  
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: L>*|T[~  
3KZ h?~B  
  static holder _1; #-8/|_*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |MGw$  
,s<d"]<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IEj`:]d  
而不用手动写一个函数对象。 -rrg?4  
@bE?WXY  
34:=A0z  
HkCme_y"  
四. 问题分析 dv: &N  
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。 @B <_h+  
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。 o qTh )  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -R]S)Odml  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -. G0k*[d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5^i ^?  
g [K8G  
五. 问题1:一致性 "5FeP;  
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?| NiF*h~ q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 23m+"4t  
-8: @xG2  
struct holder e!y t<[ph  
  { C$ 5x*`y  
  // e78}  
  template < typename T > :JmNy <  
T &   operator ()( const T & r) const [o "@*kf  
  { GWsFW[T?~  
  return (T & )r; yCVBG  
} .FyC4"b=c  
} ; -`JY] H  
scmb DaOn  
这样的话assignment也必须相应改动: `K.yE0^i  
?uLqB@!2  
template < typename Left, typename Right > J=Z"sU=  
class assignment .T2I]d  
  {  K!j2AP3  
Left l; ;F- kE4w  
Right r; 7Udr~ 0_)  
public : }0o0"J-$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} psBBiHB[L  
template < typename T2 > CS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /$KW$NH4z  
} ; 78kk"9h'  
Qoc-ZC"<6  
同时,holder的operator=也需要改动: L!5HE])<)  
"lm3o(Dk  
template < typename T > sj1x>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k 'o?/  
  { +Aq}BjD#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )!Bv8&;e  
} H Zc;.jJ  
3UEh%Ho  
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。 R~o?X ^^O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $t^`Pt*:u  
pAYuOk9n  
return l(rhs) = r; ;)*Drk*t,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (,k=mF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !^%b|=[  
aO{k-44y  
template < typename Tp > %NuS!v>  
class constant_t e |!i1e!  
  { +Z+]Tqo  
  const Tp t; D<:9pLD(  
public : j`bOJTBE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :?zOLw?(  
template < typename T > F C"dQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q;U[f6JjE  
  { s;L7 _.hH@  
  return t; Z^b1i`v  
} ^#Shs^#  
} ; G'%mmA\  
VHy$\5oYg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8ARpjYZP  
下面就可以修改holder的operator=了 a`}HFHm\2,  
Pp?J5HW  
template < typename T > ^ `!6Yax?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2`x[y?Tn  
  { W n|w~{d{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r__uPyIMG/  
} nlKWZYv  
0h* AtZv_  
同时也要修改assignment的operator() ]cbY@U3!2  
SOd(& >  
template < typename T2 > 2$|WXYY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y'{0|Xj  
现在代码看起来就很一致了。 0nC%tCV'  
ZT!DTb B  
六. 问题2:链式操作 dx|j,1e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `6'fX[j5  
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。 A^G%8 )\  
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}Jcj  
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。 ~G"5!,J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 94A re<  
rB-&'#3%  
template < typename T > 1aKY+4/G  
struct result_1 %ZZ\Xj  
  { 2\_}81 hM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lO[[iMHl<  
} ; Go8 m  
GC.   
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: \ 7jK6;R<  
y<MXd,eE  
template < typename T > ? 3Td>x  
struct   ref b8(94t|;U  
  { Bf.@B0\  
typedef T & reference; uN2Ck  
} ; (k4>I"x)  
template < typename T > S U04q+  
struct   ref < T &> xwq {0jY  
  { !A qSG-  
typedef T & reference; +TL5yuA  
} ; Bg {"{poy  
dL!PpLR$2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X&b)E0]pR  
p{gJVP#l'Z  
template < typename T > h{#Hwp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yal T6  
  { _46 y  
  return l(t) = r(t); @uXF(KDX  
} qf-0 | w  
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。 yP. ,Dh s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f5'Cq)Vw_  
_XvSe]`f`  
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 A&XI1. j6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u[k0z!p_ c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e'Njl?>3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8`M) r'5  
最后的布局是:   
                Add XnR9/t  
              /   \ KPTp91  
            Divide   5 +es|0;Z4yP  
            /   \ =MMU(0 E  
          _1     3 ai0am  
似乎一切都解决了?不。 H}vq2|MN  
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。 W~b->F  
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。 ^26vP7  
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: ^N# z&oh  
Vh=10Et  
template < typename Right > F)XO5CBK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,%Sf,h?"^  
Right & rt) const l<X8Ooan#{  
  { ?y"= jn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0q}k"(9  
} O7,)#{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A}"aH  
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。 D6z*J?3^#&  
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。 *e/8uFX  
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。 ey!QAEg"X1  
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。 t:$^iUrx  
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? K%i9S;~  
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: 7UnB]-:.  
#ATV#/hW  
template < class Action > Xlg 0u.  
class picker : public Action *M^(A}+O  
  { !N"Y  
public : V\|V1c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \A#YL1hh  
  // all the operator overloaded ^&8FwV]  
} ; 0[L)`7  
1>)q 5D  
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。 5-[bdI  
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: NLnfCY-h  
m0M;f+^  
template < typename Right > SobOUly5{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i`st'\I  
  { /u&{=nU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n=_jmR1  
}  iup "P  
^ s.necg0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (:h#H[F  
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。 "Qci+Qq  
{>r56 \!F  
template < typename T >   struct picker_maker vHmsS\\~9  
  { _-6IB>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )y#~eYn  
} ; !TwH;#U w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Gq)E,Ln&d  
  { f?Am)  
typedef picker < T > result; P,RdY M06  
} ; F'Lav?^  
P70]Ju  
下面总的结构就有了: .).}ffhOL  
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。 A(2!.Y 2?*  
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。 #0uD&95<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zt3y5'Nk  
至此链式操作完美实现。 yH<a;@C  
(^lw<$N  
5`t MHgQO  
七. 问题3 I7C*P~32{n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W|,Y*l  
qZ=%r u  
template < typename T1, typename T2 > P \k5%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 31-:xUIX  
  { &Cykw$s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }.S4;#|hw  
} {vf4l4J(  
-ufO,tJRLL  
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: ibj3i7G?  
ZIr&_x#e  
template < typename T1, typename T2 > =" Sb>_  
struct result_2 &l-1.muQ  
  { 7Z7e}| \W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N*$L#L$*  
} ; dd> qy  
+3wVcL  
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? 3@*orm>em  
这个差事就留给了holder自己。 lKT<aYX  
    DnI31!+y  
p*ic@n*G  
template < int Order > yE{(Ebm  
class holder; m]"13E0*x  
template <> ;&$Nn'~a  
class holder < 1 > *Y\C5L ]  
  { [G#PK5C  
public : !M*$p Qi}  
template < typename T > 1[U`,(C1  
  struct result_1 sCrOdJ6|  
  { %xuJQuCqf  
  typedef T & result; "> ]{t[Ib  
} ; I/vQP+w O  
template < typename T1, typename T2 > zu52]$Vj  
  struct result_2 }^a" >$DU  
  { -+)06BqF}  
  typedef T1 & result; Xc H_Y  
} ; 8}_M1w6v  
template < typename T > |9*8u>|RC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :41Ch^\E  
  { 8H7=vk+  
  return (T & )r; +5xVgIk#  
} g*-%.fNA  
template < typename T1, typename T2 > *^=zQ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M4rK  
  { ?#]wx H,  
  return (T1 & )r1; +> Xe_  
} wRsh@I<  
} ; JK=0juv<E  
2M$^|j:[  
template <> @q/E)M?  
class holder < 2 > l1#F1q`^t  
  { zg+6< .Sf  
public : j.O+e|kxU  
template < typename T > hg Pzx@  
  struct result_1 UVz}"TRq.  
  { q>5 K:5  
  typedef T & result; ve&"x Nz<  
} ; EZb_8<DH  
template < typename T1, typename T2 > =6H  
  struct result_2 NR9=V  
  { FhJtiw@  
  typedef T2 & result; UY~N4IR8  
} ; fMl uVND  
template < typename T > \\iX9-aI<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mnm 7{?#[  
  { /c|X:F!;X#  
  return (T & )r; rZ:-%#Q4  
} 0hv}*NYd  
template < typename T1, typename T2 > 2|}`?bY]i`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^=@`U_(,G  
  { ;&OVV+y  
  return (T2 & )r2; Ra)AQ n  
} 2Y1y;hCK  
} ; z;Yo76P  
&OXm^f)K  
D&-cNxh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @|6#]&v`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5v_vv'~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k^ Qd%;bdF  
.g?Ppma  
return l(i, j) = r(i, j); cP2n,>:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )l6(ss!J  
h\lyt(.s  
  return ( int & )i; hq*"S -N  
  return ( int & )j; =x3T+)qCNX  
最后执行i = j; 5iZx -M  
可见,参数被正确的选择了。 %@MO5#)NI  
kps}i~Jb  
3{H&{@Q  
T o$D [-  
(;cKv  
八. 中期总结 #I}w$j i  
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: Dj9ecV`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <TEDqQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]QSQr *  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iT=h }>  
vWVQ8S.  
$Y?[[>u  
7RCVqc"  
K_GqM9  
KmpKyc[  
九. 简化 u3C0!{v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 PM^Xh*~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b NR@d'U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: r*f:%epB%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 on.m '-s  
  +-*/&|^等 }m93AL_y  
2. 返回引用。 yi:1cLq2  
  =,各种复合赋值等 v9MliD'  
3. 返回固定类型。 D!rD-e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aE[:9{<|  
4. 原样返回。 PwC^ ]e  
  operator, Y/]J0D  
5. 返回解引用的类型。 F0KNkL>&g  
  operator*(单目) ;nw}x4Y[  
6. 返回地址。 CZ.HQc  
  operator&(单目) U"OA m}  
7. 下表访问返回类型。 RU+F~K<  
  operator[] :wz]d ~)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `P jS  
  operator<<和operator>> Lm7fz9F%  
Xu& v3Y~k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C j:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j$Vtd &  
Bxk2P<d  
template < typename Left > "O<TNSbrC  
struct value_return S4D~`"4 $/  
  { 7-MyiCt  
template < typename T > rq|>z.  
  struct result_1 x }i'2   
  { J=B,$4)9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nmoC(| r  
} ; q],/%W  
$!K,5^+  
template < typename T1, typename T2 > >=YQxm}GJ  
  struct result_2 Oee>d<  
  { ~`<_xIvrq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hr/Q?7g  
} ; Y|L]#  
} ; oB%j3aAH  
Ae'N1V  
k@Bn}r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <^"0A  
b ix}#M  
下面我们来剥离functor中的operator() ^K[[:7Aem  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~"22X`;h[G  
!uN_<!  
return l(t) op r(t) Vm%0436wOY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %$=}ePD  
return op l(t) a3^({;k!0  
return op l(t1, t2) 3`{[T17  
return l(t) op 8g6G},Y0  
return l(t1, t2) op J>^KQ  
return l(t)[r(t)] ty b-VO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ICUI0/J  
54%h)dLDy  
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: l%v2O'h  
单目: return f(l(t), r(t)); jo ~p#l.'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \g:Bg%43h  
双目: return f(l(t)); dgW/5g  
return f(l(t1, t2)); tV9K5ON  
下面就是f的实现,以operator/为例 * NdL4c~  
B8 R&Q8Q  
struct meta_divide bf$4Z: Y  
  { )Qc>NF0  
template < typename T1, typename T2 > Uc5BNk7<=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;"+]bne~  
  { F/U38[  
  return t1 / t2; ,{g B$8z^  
} *Zz hN]1  
} ; zzZ K S  
FWuk@t[<O  
这个工作可以让宏来做: (kZ2D  
T<~?7-O"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ laGIu0s {  
template < typename T1, typename T2 > \ R;F z"J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H05U{vR  
以后可以直接用 I 2*\J)|f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +{@hD+  
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 mY!&*nYn|  
(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。。。) z#t;n  
Dt]*M_  
^:,I #]  
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 >kG: MJj  
5)<}a&;{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K) {\wV="  
class unary_op : public Rettype 8eZ^)9m  
  { Hy#<fKz`!  
    Left l; p^9u8T4l1  
public : SMbhJ}\O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uI+^8-HZ;  
+4m~D`fqt[  
template < typename T > FAF+}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d9yfSZ  
      { )L%[(iI,x  
      return FuncType::execute(l(t)); _J -3{a  
    } 4: S-  
S$1dXXT  
    template < typename T1, typename T2 > I9E]zoj8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Z{0|NR  
      { /Q2{w >^DK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~6O<5@k  
    } SKrkB~%z  
} ; ~t.M!vk  
oO~LiK>  
8^av&u$  
同样还可以申明一个binary_op ;_?RPWZ;MO  
B3-;]6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q8P$Md-=b1  
class binary_op : public Rettype qo62!q  
  { "[p-Iy1  
    Left l; w} 1~  
Right r; sU 5/c|&  
public : Qlgii_?#@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ds D!)$  
O'~;|-Z<  
template < typename T > KL6FmL)HH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |XoW Z,K  
      { z 2Rg`1B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C6cEt5  
    } sqP (1|9  
?Z[`sm  
    template < typename T1, typename T2 > k^v P|*eu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V [KFZSA  
      { '+*{u]\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 95^A !  
    } +YK/^;Th  
} ; y0f"UH/   
^YwTO/Q|  
*='J>z.]  
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 -=CZhp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^-GzWT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K|g+W t^tQ  
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。 =w <;tb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y6r<+#V  
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。。。 |H7f@b]Sk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;u "BCW  
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) jizp\%W+  
下面是修改过的unary_op `X ;2lgL  
XAF*jevr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z c7P2@  
class unary_op rS^+y{7  
  { d2XS w>  
Left l; sp'f>F2]  
  WfF~\DlrD  
public : Bp>Z?"hTe  
N|53|H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @K:TGo,%I  
C}>Pn{wY9  
template < typename T > <1(j&U  
  struct result_1 Q"2J2211  
  { krI@N}OU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bc^ MZ~+ip  
} ; +#a_Y  
i{+W62k*  
template < typename T1, typename T2 > 12JmSvD  
  struct result_2 /3pvq%i  
  { ,q|;`?R;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1Ff Sqd  
} ; \sZT[42  
y>YQx\mK  
template < typename T1, typename T2 > g4-UBDtYt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "q,.O5q}Y  
  { -{ M(1vV(=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :t8?!9g  
} n?=d)[]  
] eO25,6  
template < typename T > DN%b!K:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8pZGu8  
  { \p%,g& ^ x  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8'}D/4MUr  
} BhcTPQsW  
nS5g!GYY,k  
} ; n#Y=y#  
Y"dUxv1Ap  
S_ELV#X  
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 2YV*U_\L  
好啦,现在才真正完美了。 v:7_ZD6kR  
现在在picker里面就可以这么添加了: T}55ZpS C&  
kl0|22"Gz  
template < typename Right > 9ER!K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @3_[NI%  
  { A<$w }Fy;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {I:nza  
} QRL+-)DMc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 z 7 s&7)a  
P1>?crw  
[42EqVR  
e_v_y$  
k`u.:C&  
十. bind abgA Ug)  
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。 zHu w[  
先来分析一下一段例子 s-"oT=  
S+* g  
%m5&Y01  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EjDr   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A]_5O8<buW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x3L0;:Fx8P  
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。 (ibj~g?U,  
我们来写个简单的。 IL&;2%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ! 0DOj["  
对于函数对象类的版本: o_@6R"|  
'U/X<LCl  
template < typename Func > i~sW_f+  
struct functor_trait E WNm }C9  
  { cI/Puh^3  
typedef typename Func::result_type result_type; yZyB.wT  
} ; k,0lA#>  
对于无参数函数的版本: agUdPl$e\  
,E3Ze*(U  
template < typename Ret > ..a@9#D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iQ#dWxw4  
  { l37) Q  
typedef Ret result_type; e.l3xwt>$  
} ; WN6%%*w  
对于单参数函数的版本: $s`#&.>c-  
o)r%4YOL  
template < typename Ret, typename V1 > eH' J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h'|J$   
  { jk9/EmV*r  
typedef Ret result_type; @ ?CEi#-  
} ; v~`'!N8  
对于双参数函数的版本: W>cHZ. _  
-(1GmU5v(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sHn-#SGm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qku}cWD9/_  
  { ]GH_;  
typedef Ret result_type; T'${*NVn  
} ; j~C-T%kYa  
等等。。。 Q)L6+gW^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q8?:L<A  
SsfHp  
template < typename Func > lSK<LytB  
struct func_return 1Q6~O2a  
  { $-p#4^dg  
template < typename T > &)Z]nNVb  
  struct result_1 >^ TcO  
  { `Ti?hQm/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }+dDGFk  
} ; fA" VLQE  
6#up BF:  
template < typename T1, typename T2 > :V ZXI#([  
  struct result_2 ukwO%JAr  
  { ?CSv;:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -4LckY=]1  
} ; >})W5Y+  
} ; y41,T&ja  
AEE&{ _[S  
~d"9?K^#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +Vw]DLWR  
bD4aSubN  
template < typename Func, typename aPicker > .Hm1ispq  
class binder_1 [I2vg<my  
  { lqZUU92;  
Func fn; s~g0VNu Y  
aPicker pk; @G?R (  
public : g\Akf  
RZbiiMC>  
template < typename T > v18OUPPX  
  struct result_1 cg).b?g  
  { 9 `T2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {N'<_%cu  
} ; f <pJ_  
a2SXg A  
template < typename T1, typename T2 > 7QM1E(cMg  
  struct result_2 ^ RIWW0  
  { LtVIvZie  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iCNJ%AZ H  
} ; JL!:`#\  
PsO>&Te2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f(E[jwy  
(,;4f7\  
template < typename T > bTc^ huP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0P^&{ek+)  
  { s}g3*_"  
  return fn(pk(t)); sj8lvIY5  
} ;&`6b:ug  
template < typename T1, typename T2 > a,eJO??  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >TG#  
  { L17{W4  
  return fn(pk(t1, t2)); 5 [X,?  
} 0s .X  
} ; I/)*pzt8  
8)XAdAr  
gPcOm b  
一目了然不是么? @Zw[LIQ*  
最后实现bind c_Jcy   
0;tu}]jnN  
<|1Khygv  
template < typename Func, typename aPicker > v{pW/Fu~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'H-hp   
  { LX{mr{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K96N{"{iI%  
} #+(@i|!ifo  
>oL| nwn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #Q$e%VJ(c1  
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。 W<T Ui51Y  
(N?nOOQ  
十一. phoenix P#-p* 4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 349BQ5ND  
to(lE2`.da  
for_each(v.begin(), v.end(), x\aCZ  
(  V0!kvIv  
do_ V?"1&m& E  
[ 7[:?VXQ  
  cout << _1 <<   " , " 3hfv^H  
] {=6CL'_  
.while_( -- _1), 2?kVbF  
cout << var( " \n " ) )0zg1z  
) +Ou<-EQV  
); -%TwtO<$']  
}fL ]}&  
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: qAi:F=> X  
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 <4P.B?-/t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \ 0.!al0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /Nns3oE  
5h6-aQU[  
ce7 $# #f  
template < typename Cond, typename Actor > 5? *Iaw  
class do_while @./ @"mR<  
  { T'a&  
Cond cd; ??z&w`Yy,  
Actor act; CEJqo8ds  
public : FTu<$`!1L  
template < typename T > O)c3Lm-w  
  struct result_1 0u bf]Z  
  { f('##pND@  
  typedef int result_type; d(^3S>V|q  
} ; )kIjZ  
VVqpzDoXG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FpZ5@  
!'Ww%ZL\   
template < typename T > j43i:c;F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I5E+=.T*ar  
  { * yGlX[  
  do irMBd8WG  
    { ge#P(Itz  
  act(t); F41gMg  
  } 5")BCA  
  while (cd(t)); XsX];I{E,  
  return   0 ; cd] X5)$h  
} YGhHIziI  
} ; W?0u_F  
J]|S0JC`  
2[Xe:)d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F6" QsFG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +1Pu29B0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4MRN{W6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,irc=0M(  
下面就是产生这个functor的类: qWJa p-hb  
+f,I$&d.V  
d.k'\1o  
template < typename Actor > |sBL(9  
class do_while_actor n6{nx[%7N7  
  { lr$,=P`  
Actor act; eNrwkV^  
public : ZK8DziO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D!D}mPi[  
p<&dy^mS  
template < typename Cond > S9 @*g3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M] W5 %3do  
} ; cBU@853  
^ ?T,>ZI  
~TjTd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >Vb V<ak  
最后,是那个do_ x)T07,3:  
u HXb=U  
Ps~)l#gue  
class do_while_invoker ~HXZ-*  
  { )T@+"Pw8t  
public : S.^x)5/,,T  
template < typename Actor > aW b5w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >2tosxH M  
  { Q]-r'pYr  
  return do_while_actor < Actor > (act); P> ~Lx  
} K\$z,}0  
} do_; @4jPaqa(  
#e6x_o|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I# |ib  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a!:R_P}7  
最后来说说怎么处理break和continue g= s2t"&  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 E5$uvxCI  
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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