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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F?LTWm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GUe&WW:Sqk  
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, ,UdTUw~F  
e/?>6'6 5  
YdI|xu>0A^  
xl(];&A3  
  class filler GlDl0P,*r  
  { vM}oxhQ$n  
public : C#5z!z/:%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6m$,t-f0b  
} ; nl7=Nhh  
!V =s^8nj  
k++Os'hSEY  
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: (wNL,<%~  
N[~"X**x  
D/CSR=b  
nKFua l3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m|O7@N  
6 ]@H.8+  
@x>J-Owd]J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a9ab>2G?FR  
i%+p\eeq*  
y@|gG&f T  
=$B:i>z<  
二. 战前分析 -P09u82  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =NH p%|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 s!q6OVJ-  
su}> >07  
89>U Koc?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ld[zOx  
  /* --------------------------------------------- */ zkdyfl5  
vector < int *> vp( 10 ); ;[-dth  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9: bC{n  
/* --------------------------------------------- */ 5PPV`7Xm9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D]9I-|  
/* --------------------------------------------- */ Xi'y-cV ^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'm@0[i  
  /* --------------------------------------------- */ "28b&pm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d#N<t`  
/* --------------------------------------------- */ bBkF,`/f$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :[iWl8  
"lo:"y(u  
h Znq\p~  
Uk u~"OGC  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?qviJDD|f  
1._1, _2是什么? `e t0i.  
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。 P9/5M4]tt  
2._1 = 1是在做什么? -<gGNj.x-  
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。 |0?h6  
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。 Y~T;{&wi  
;Cdrjx  
slV+2b  
三. 动工 C@` eYi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^D(N_va<  
.17WF\1HC.  
-{i;!XE$SR  
[YY[E 7  
template < typename T > x4cP%{n  
class assignment zV\\T(R)  
  { QvK-3w;=  
T value; <im BFw  
public : yz}Agc4.I  
assignment( const T & v) : value(v) {} F:.rb Ei  
template < typename T2 > W6t"n_%?"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >!|Hns  
} ; W'2|hP  
{I|iUfy  
W8Z&J18AU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EKsL0;FV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2T &<jt  
(&4aebkZO  
Lrgv:n  
j4L ) D  
  class holder f%0^89)  
  { #pbPaRJL(  
public : ,[}5@cS  
template < typename T > Kd8V,teH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dUOvv/,FZT  
  { kAbRXID  
  return assignment < T > (t); [ Y_6PR  
} Ycypd\q/  
} ; 0wV!mC  
Yxye?R-:  
OPR+K ?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C`c;I7  
P8DY*B k  
  static holder _1; GwHMXtj4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5|!x0H;  
-o<L%Y<n2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9^Q:l0|  
而不用手动写一个函数对象。 *a*\E R  
a;J{'PHu  
5 T1M:~u i  
_D:#M  
四. 问题分析 Z -`j)3Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 wkK61a h6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0[@ 9f1Nk4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RKsr}-1 8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AAjsb<P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eOa:%{Kj  
:B?XNo  
五. 问题1:一致性 oR>o/$z$)g  
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?| ,.tv#j|A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YB/A0J  
TQDb\d8,f  
struct holder [H-,zY  
  { 1\:puC\)  
  // R{.5Z/Vp6E  
  template < typename T > R9Wh/@J]  
T &   operator ()( const T & r) const e0%?;w-TL  
  { L DD^X@q  
  return (T & )r; OI"vC1.5  
} d?(#NP#;  
} ; vdrV)^  
Q.H y"~  
这样的话assignment也必须相应改动: nYG$V)iCb  
@BWroNg{  
template < typename Left, typename Right > 0lR/6CB  
class assignment !>T.*8  
  { A6Ttx{]  
Left l; w*[i!i  
Right r; 9E^IEwq'  
public : `f`\j -Lu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _y&m4Vuu  
template < typename T2 > =s`\W7/;{-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1UX"iO x(  
} ; 59gt#1k  
%1fH-:c=C0  
同时,holder的operator=也需要改动: (KR$PLxDK  
$lmbeW[0  
template < typename T > _7>$'V{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f^il|Obzl  
  { hko0 ?z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GGk.-Ew@  
} U.<';fKnT  
J >Zd0Dn  
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。 hD!W&Er  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U^SJWYi<Y  
mMm_=cfv  
return l(rhs) = r; ~Emeo&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。 3eQ-P8LS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qrjo@_+w!  
sh(G{Yz@  
template < typename Tp > #?.Yc%5B  
class constant_t yS0YWqv]6@  
  { @mBZu!,  
  const Tp t; N*w/\|  
public : /gT$d2{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hXdc5 ?i?  
template < typename T > _#xS1sD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Y+YN;57  
  { p@]\ N  
  return t; v 0mc1g+9  
} &3l g\&"  
} ; d)F~)}TFM  
|r5 np  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $A\fm`  
下面就可以修改holder的operator=了 1P(rgn:8e  
[mph iH/  
template < typename T > IFNs)*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T6MlKcw,t  
  { @sRRcP~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7?<.L  
} ?_q e 2R.  
`oP :F[B  
同时也要修改assignment的operator() ?#"rI6  
L A-H  
template < typename T2 > |f1 S&b.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WGFp<R  
现在代码看起来就很一致了。 {pMbkA Q@  
hI*gw3V  
六. 问题2:链式操作 @~% R%Vu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9,\b$?9  
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。 |D<J9+  
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。 Pn|A>.)z  
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。 i-[ic!RnKj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >2l1t}"\  
5Z/xY &  
template < typename T > c'nEbelE  
struct result_1 /tI8JXcUK  
  { O@r%G0Jge  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IiTV*azVh  
} ; >aXyi3B  
p\OUxAm  
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<2o5c|  
x`K<z J   
template < typename T > "&*O7cs$pA  
struct   ref SskvxH+7  
  { f*KNt_|:  
typedef T & reference; [:<CgU9C  
} ; KM$L u2  
template < typename T > ! iuDmL  
struct   ref < T &> Qa@b-v'by  
  { Iko1%GJ1Z  
typedef T & reference; U_ n1QU  
} ; KdI X`  
v3!oY t:l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'fO[f}oa_.  
Ik2y If5d  
template < typename T > ;0DT f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3T^f#UT  
  { -N;$L~`iAt  
  return l(t) = r(t); l&l&e OE  
} UFBggT\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 SV#$Cf g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  734)s  
d_s=5+Yj  
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 L+,p#w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %+gYZv-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =Hplg>h)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AsJN~<0h  
最后的布局是: I3`WY-uv  
                Add 5%,5Xe4p  
              /   \ E~vM$$O$  
            Divide   5 tY~gn|M  
            /   \ .vsrZ_y?  
          _1     3 <[mT*  
似乎一切都解决了?不。 _'DT)%K  
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。 iJ n<  
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。 F]]1>w*/0  
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: xUl=N   
?WPuTPw{  
template < typename Right > )H@"S]?7i"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vb^P{F  
Right & rt) const 2noKy}q  
  { -7E)u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zOJ4I^^  
} KMC]<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \]RPxM:_>  
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。 6;s.%W  
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。 PyQt8Qlz  
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。 UhKC:<%  
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。 kI7c22OJ  
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? kT6h}d^/^  
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: jb;!"HC  
]@E_Hx{S  
template < class Action > mQEE?/xX;  
class picker : public Action +KV?W+g)`  
  { NG3!09eY  
public : }e$^v*16  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .*\TG/x  
  // all the operator overloaded .Z%y16)T  
} ; eC`} oEz  
|f5WN&c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 32h}+fd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1 ; _tu  
7<FI[  
template < typename Right > [7x,&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }AfX0[!O  
  { qw^kA?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7#/->Y  
} U9w0kcUw#J  
#r5IwyL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (gW#T\Eln  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 t~vOm   
,U`:IP/L  
template < typename T >   struct picker_maker -u)f@e  
  { =' %r"_`}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \j C[|LM&  
} ; 0 D^d-R,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fny|^F]w  
  { BK>3rjXi>a  
typedef picker < T > result; {jz?LM  
} ; B=dF\.&Z  
]b5E_/P  
下面总的结构就有了: eCejO59F9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 iCd$gwA>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。 Pw c)u&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GD(gm, ,)  
至此链式操作完美实现。 z =m Dd  
_:dt8+T#  
=QdHji/sB  
七. 问题3 3=YK" 5J  
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。 q8DSKi  
,uz+/K%OA5  
template < typename T1, typename T2 > } @r|o:I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nV`n=x  
  { *xHj*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =AaTn::e/  
} }ACWSkWK  
:+?eF^ 5  
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: m@(8-_  
.`w[A  
template < typename T1, typename T2 > zNTcy1Sthk  
struct result_2 iakqCjV  
  { dU4  h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9gWR djK:  
} ; Ltk'`  
{B;<R1  
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? tjONN(K`  
这个差事就留给了holder自己。 h\qQ%|X  
    Cu2eMUGt  
Y9}5&#  
template < int Order > jVW .=FK  
class holder; k&JB,d-mJ%  
template <> *\gS 2[S  
class holder < 1 > \/qo2'V j`  
  { B!PT|  
public : sGBm[lplz  
template < typename T > aC!e#(q  
  struct result_1 @^q|C&j  
  { ;i;2cq  
  typedef T & result; ucP"<,a  
} ; <H; z4  
template < typename T1, typename T2 > tr[(,kX  
  struct result_2 mBAI";L3  
  { .~3s~y*s  
  typedef T1 & result; ,Z3 (`ftC  
} ; B7'rbc'  
template < typename T > >JSk/]"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NY(z 3G  
  { 5Q/&,NP  
  return (T & )r; HACY  
} p* '%<3ml  
template < typename T1, typename T2 > Wi;wu*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Bz2-|\  
  { /5**2Kgv1  
  return (T1 & )r1; DJWm7 t  
} yW =I*f  
} ; N~=,RPjq  
NE~R&ym9  
template <> HQ187IwpTm  
class holder < 2 > n0\k(@+k  
  { r%:Q(|v?  
public : \`kH2`  
template < typename T > h)NZG6R  
  struct result_1 BB$(0mM^  
  { 4+tKg*|  
  typedef T & result; HpXQ D;  
} ; ,ORwMZtw{H  
template < typename T1, typename T2 > J2_~iC&;s  
  struct result_2 B,x ohT  
  { \Fh#CI  
  typedef T2 & result; bmid;X|  
} ; fen~k#|l  
template < typename T > Bd++G'FZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~10>mg  
  { =/#+,  
  return (T & )r; _N @ h  
} ;q"Yz-3  
template < typename T1, typename T2 > ~[N"Q|D3Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B2kKEMdGg  
  { $>M-oNeC  
  return (T2 & )r2; hx.ln6=4  
} `GpOS_;  
} ; On`T pz/  
1(YEOZ  
hvFXYq_[O  
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> >。 )01,3J>#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HxAN&g *:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 39yp1  
m)1+D"z  
return l(i, j) = r(i, j); f{HjM? Mb3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S - N [  
Y[R;UJE`5  
  return ( int & )i; F ]x2;N  
  return ( int & )j; xHpB/P~  
最后执行i = j; G~+BO'U9'G  
可见,参数被正确的选择了。 xwJ. cy  
`w(~[`F t  
H6oU Ne  
0K<|>I  
Cu $mb}@  
八. 中期总结 6Trtulm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !H^e$BA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T?4I\SG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 LkwjEJQf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sX c|++  
h>:eu#  
3UNmUDl[~  
c$fYK  
lP;X=X>  
=>m x>R`S  
九. 简化 /\wm/Yx?S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #,5v#| u|7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >D5WAQ>b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: + e3{J_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3;'RF#VL  
  +-*/&|^等 DGJt$o=&@  
2. 返回引用。 |Bhj L,  
  =,各种复合赋值等 <tn6=IV  
3. 返回固定类型。 n7p,{KSQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pIhy3@bY  
4. 原样返回。 ?l/+*/AR;  
  operator, /l b"g_  
5. 返回解引用的类型。 Ve9*>6i&-4  
  operator*(单目) \s@7pM=(  
6. 返回地址。 84f~.45  
  operator&(单目) 0_f6Qrcj  
7. 下表访问返回类型。 Q1 5h \!u  
  operator[] it)!-[:bm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )KbzgmLr  
  operator<<和operator>> 3$n O@rOS  
aWk1D.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *p.70,5,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JW2~ G!@  
]w5j?h"b  
template < typename Left > 17ol %3 M  
struct value_return HxnWM\p  
  { sMDHg  
template < typename T > "V3f"J?  
  struct result_1 wgcKeTD9  
  { &57s//PrX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]b&O#D9  
} ; #HyE-|_C  
0ME.O +  
template < typename T1, typename T2 > 2S@aG%-)  
  struct result_2 gw_]Y^U  
  { I=c}6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !)//b]  
} ; TD^w|U.  
} ; !WgVk7aP`  
C#oH7o+_.  
[eLU}4v{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N6<G`k,  
\sc's7  
下面我们来剥离functor中的operator() >mCS`D8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: egn9O  
iZ; y(  
return l(t) op r(t) m[$pj~<\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %<yH6h*u  
return op l(t) }HLV'^"k  
return op l(t1, t2) 1<E:`,Mn?  
return l(t) op AD@-H0Y  
return l(t1, t2) op {Q/_I@m].  
return l(t)[r(t)] EF5:$#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;vp[J&=  
q'CtfmI`r=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: yr[HuwU  
单目: return f(l(t), r(t)); 3aERfIJyE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Q.|qyq  
双目: return f(l(t)); )mh,F# "L  
return f(l(t1, t2)); Nu4PY@m]C  
下面就是f的实现,以operator/为例 Kq&JvY^  
?5Q_G1H&  
struct meta_divide ?L(y8b}F(  
  { YJqbA?i  
template < typename T1, typename T2 > .]y"04@]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )o N#%%SB<  
  { *$*V#,V-  
  return t1 / t2; b3^d!#KVM  
} v?<Tkw ^F  
} ; "3e1 7dsY  
2&KM&NX~  
这个工作可以让宏来做: 2E_d$nsJ  
~`!{5:v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }:xj%?ki  
template < typename T1, typename T2 > \ ~7O.}RP0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g"|/^G_6S  
以后可以直接用 4) z*Vux  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5169E*  
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 ;Sw % t(@  
(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。。。) >>R,P Ow-  
9 =zZ,dg  
f6U 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 a F5=k: k  
vI5'npM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tp&7CNl|  
class unary_op : public Rettype %C =?Xhnv  
  { /PTk296@  
    Left l; . yN.  
public : Xb\de_8!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [l:}#5\]4  
n"|1A..^  
template < typename T > vfpK|=[7o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const du_TiI  
      { WEsX+okj  
      return FuncType::execute(l(t)); w)Wg 8  
    } i_ z4;%#?  
2e*"<>aeq  
    template < typename T1, typename T2 > oQ/ Dg+Xp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7CV}QV}G  
      { U#' WP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0;n}{26a  
    } p{W'[A{J .  
} ; `HV~.C  
1azj%WY  
V m]u-R`{  
同样还可以申明一个binary_op :7DXLI|L#?  
CoTe$C7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |\6Ff/O  
class binary_op : public Rettype DQyy">]Mh  
  {  mm9xO%  
    Left l; Uk<2XGj  
Right r; fiZq C?(  
public : y*7<tj.`b0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qJ%AbdOI8  
?r/)s()ALf  
template < typename T > U%H6jVE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <)9dTOdd  
      { "e@?^J)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VB&`g<  
    } >8=rD  
,); -v4$  
    template < typename T1, typename T2 > F_z1ey`t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *di}rQHm  
      { rls\3 R(jt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kCvf-;b  
    } %Q y9X+N:  
} ; MGfIA?u  
(^mpb  
Z;[f,Oj  
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 =VvQ 2Y0h8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >A ?{cbJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tL}_kK_!  
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。 TM<;Nj[*n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .V.ga2+  
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。。。 M\6u4p!G!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -EIfuh  
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) a1 .+L  
下面是修改过的unary_op LR Dj!{k{  
' i<}/l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mz?1J4rt  
class unary_op Fa-F`U@h(m  
  { T%[!m5   
Left l; cd:VFjT  
  ObEp0-^?  
public : 09sdt;V Q  
W'}^m*F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E-"b":@:  
~?<VT k  
template < typename T > ^gdv:[ m  
  struct result_1 7 ?a!x$-U(  
  { E)]RQ~jY?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >@uFye$  
} ; vR?E'K3  
SnFAv7_  
template < typename T1, typename T2 > Kl]LnN%A{  
  struct result_2 /\ u1q<  
  { O~&j}WN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _ Y8j l,J  
} ; J*m ~fZ^  
8c5%~}kG  
template < typename T1, typename T2 > U~s-'-C /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Ws$@ J-M  
  { -$tf`   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WNWtQ2]  
} &LDA=B  
&7Lg) PG  
template < typename T > BZ}_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &.)ST0b4  
  { z%~rQa./$  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7xoq:oP-}N  
} K} TSwY  
9f_Qs4  
} ; qJYEsI2M  
`z~L0h  
8;Eg>_cL:  
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 `PI?RU[g*  
好啦,现在才真正完美了。 f}uW(:f  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]Yx&  
BfdS3VrZ/  
template < typename Right > Xn* >qm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8Y&_X0T|  
  { "d c- !  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pu,|_N[xq8  
} uL9O_a;!  
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。 b_>x;5k  
u]jvXPE6  
z-G*:DfgH  
1CA% nqlng  
}x(Ewr  
十. bind gN5;Uk  
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。 /\d@AB^5I  
先来分析一下一段例子 RAAu3QKu  
NNn sq@?6  
k5o{mWI b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }^]TUe@a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &9Xn:<"`)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t2RL|$>F1  
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。 Cm~z0c|T  
我们来写个简单的。 ~U<=SyZYo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -Gd@baV  
对于函数对象类的版本: ^+rI=c 0  
S- JD}+ 9  
template < typename Func > #?klVK&e/  
struct functor_trait yLEA bd%+  
  { Pm== m9  
typedef typename Func::result_type result_type; zp:EssO=Q  
} ; <(W:Q3?s  
对于无参数函数的版本: xY<*:&  
O2N~&<^  
template < typename Ret > X^7n/|%*.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3eR c>^wh  
  { 0^mCj<g  
typedef Ret result_type; B(,j*,f  
} ; RLR\*dL1  
对于单参数函数的版本: !T RU  
y[d>7fcf  
template < typename Ret, typename V1 > :@K~>^+U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $_Q]3"U  
  { a|kEza,]  
typedef Ret result_type; uQO\vRh0  
} ; }Wz[ox9b  
对于双参数函数的版本: =H/ 5  
@Jc^ur  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UIK4]cYC'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iPdR;O'  
  { "V{v*Aei0  
typedef Ret result_type; cn2SMa[@S  
} ; (R-(  
等等。。。 d~z%kl 5:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  .F/0:)  
bEli!N$  
template < typename Func > #@}wl  
struct func_return \vF*n Z5/  
  { aqKrf(Rv  
template < typename T > m e2$ R>@  
  struct result_1 CMC9%uq  
  { $mcq/W   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _E8doV  
} ; g-DFcwO,V  
 [1g   
template < typename T1, typename T2 > 2}U:6w  
  struct result_2 UX@8  
  { *s$:"g-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?9Sc KN  
} ; oL -udH  
} ; 7O<K?;I  
OEhDRU%k  
3.w &e0Es  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 67]!xy  
Uu~~-5  
template < typename Func, typename aPicker > As>P(  
class binder_1 Aga{EKd  
  { h=ben&m  
Func fn; MTAq} 8  
aPicker pk; DTz)qHd#X  
public : i^}ib RQbN  
"Zu>cbE  
template < typename T > Hgbrlh  
  struct result_1 9@wmngvM*Y  
  { {;+9A}e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /dwj:g0y  
} ; >(C5&3^  
v%;Ny ab6$  
template < typename T1, typename T2 > FZx.Yuv  
  struct result_2 q" @%WK  
  { T0"q,lrdxV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,"?xy-6  
} ; )M_|r2dDq3  
%,f(jQfg_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^c?$$Tq  
DsH#?h<-o  
template < typename T > C~R,,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cHX~-:KOr  
  { 0`Y"xN`'i  
  return fn(pk(t)); @o>3 Bv.  
} #PQhgli  
template < typename T1, typename T2 > ky I~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _[,7DA.qc  
  { xP $\ }  
  return fn(pk(t1, t2)); %H3 M0J2L  
} 7.bPPr&  
} ; x,UP7=6  
V=)' CCi{  
ZG8Xr "  
一目了然不是么? &VTO9d  
最后实现bind Ue(\-b\)  
#Q$+AdY|  
zj 2l&)N  
template < typename Func, typename aPicker > .4XX )f5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !#dp [,nk  
  { `u$lSGl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Yz ? 8n  
} zR5KC!xc  
3 uJ?;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6"/4@?  
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。 4ZtsLMwLD  
Ao$|`Lgj=z  
十一. phoenix (w-@b70E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [ps 5  
PG@6*E  
for_each(v.begin(), v.end(), 5G l:jRu  
( ~2[mZias  
do_ :(#5%6F  
[ B}^l'p_u  
  cout << _1 <<   " , " Z4369  
] 2X6L'!=  
.while_( -- _1), 4D sHUc6  
cout << var( " \n " ) Y'76!Y  
) `_!R;f  
); U &RZx&W  
J }|6m9k!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: i=jY l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @.} @K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m.Ki4NUm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3u[5T|D'  
;@H:+R+(  
d0 ;<Cw~Tl  
template < typename Cond, typename Actor > F<J`1 :  
class do_while &{gy{npQ  
  { - *v)sP"@  
Cond cd; q,>4#J[2;s  
Actor act; 9*2^2GR^;  
public : @k)[p+)E  
template < typename T > YR u#JYti  
  struct result_1 ,$Xhwr  
  { uLSuY}K0  
  typedef int result_type; Y=Om0=v  
} ; /]-a 1  
W^)'rH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6@FGt3y  
I-m Bj8^;  
template < typename T > _2w8S\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3f(tb%pa5  
  { N)4R.}  
  do TNlOj a:  
    { .,\^{.E  
  act(t); Iqq BUH  
  } QBb%$_Z  
  while (cd(t)); {!^0j{T  
  return   0 ; *M'/z=V?%  
} dP=,<H#]m  
} ; V#X<Yt  
>DR$}{IV  
WJy\{YAG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j[Gg[7q{y  
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。 +aN"*//i  
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。 vQy+^deW  
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。 z/wwe\ a5  
下面就是产生这个functor的类: 3L9@ELY4  
/6:qmh2  
:D~J(Y2  
template < typename Actor > @.L/HXu-P  
class do_while_actor UmG|_7  
  { '<xV]k|v  
Actor act; %H4>k#b@$  
public : R p0^Gwa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C(kL=WD   
EkoT U#w5  
template < typename Cond > ?X$*8;==6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -|I_aOC@  
} ; g0#w 4rGF)  
i?f;C_w  
WWT1_&0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i&j]FX6q  
最后,是那个do_ lYS*{i1^ '  
sQn@:Gk  
Ho1V)T>  
class do_while_invoker ANTWWs}  
  { 7m8(8$-6  
public : eV j7%9  
template < typename Actor > 6eb~Z6n&?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f dJ<(i]7W  
  { /rHlFl|Wy  
  return do_while_actor < Actor > (act); F<DXPToX%  
} O]KQ]zN  
} do_; EAlLxXDDh  
XrI$@e*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~~q>]4>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 38GZ_ z}r  
最后来说说怎么处理break和continue s7,D}Zz  
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。 1rON8=E  
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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