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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ! 3&_#VO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5^:N]Mp"  
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, fjGY p  
J)yNp,V  
ii,/omn:  
(?[^##03MN  
  class filler E6 glR  
  { \l$gcFXb  
public : x.J% c[Q8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k(As^'>  
} ; 1"7Rs}l7  
e&*< "WN  
|^ K"#K  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h0;PtQb1  
0uZ 'j  
C B&$tDi  
'(N -jk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^ hoz<Ns  
AC'$~4  
9j6# #@{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !>olD_  
 B6| g2Tt  
Pi^5LI6JW  
^#:F8D  
二. 战前分析 SY: gr  
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。 YS7R8|  
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 IG}`~% Z  
iobL6SUZ  
0H<&*U_V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qQz f&"  
  /* --------------------------------------------- */ "otks\I<  
vector < int *> vp( 10 ); &2i3"9k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7-*QF>w<a  
/* --------------------------------------------- */ IYb%f T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <|,0%bq)|  
/* --------------------------------------------- */ 8 oK;Tzh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P8Nzz(JF  
  /* --------------------------------------------- */ XnBpL6"T`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ry5/O?Q L  
/* --------------------------------------------- */ `F)Q=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eYJ6&).F  
Y%1 J[W  
3>jL7sh%|  
Q $wa<`  
看了之后,我们可以思考一些问题: _!m_s5{  
1._1, _2是什么? N9lCbtn(0x  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j9sK P]w  
2._1 = 1是在做什么? ?hW?w$C  
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。 7hQf T76h  
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。 f(Hh(  
Lbo8> L(  
G|WO  
三. 动工 v\LcZt`}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xUp[)B6?:  
BPFd'- O)  
UD 0v ia  
N;)Y+amg^  
template < typename T > }4 p3m]   
class assignment .Vy*p")"  
  { Y ;JP r  
T value;  }YPW@g  
public : 1Tn0$+$.4  
assignment( const T & v) : value(v) {} S}0W<H P  
template < typename T2 > Yn0l}=, n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q;Y9_5S  
} ; CTqAhL 4}  
pH#*:v!)  
yS*s[vT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 st8=1}:&\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [P'crV,m  
?zypF 5a  
5P?7xRA  
Sk*-B@!S  
  class holder . *9+%FN  
  { @PYCl  
public : T);eYC"@  
template < typename T > pv:7kgod  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V !Cu%4  
  { z0XH`H|~  
  return assignment < T > (t); pP1|/f5n`  
} =N _7DT  
} ; P|rsq|',  
Afpj*o  
i&|fGX?-I  
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: gH{X?  
&) '5_#S  
  static holder _1; .Pp;%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mPl2y3m%  
D)yCuw{M:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @ y{i.G  
而不用手动写一个函数对象。 pHW Qk z(  
5 IK -V)  
uVO*@Kj+  
Pc= S^}+  
四. 问题分析 1x\Vz\  
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。 M 5mCG  
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。 .GJl@==~1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R"j6 w[tn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h)O<bI8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w"-'  
&e#>%0aS  
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?| (r&e|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iSm5k:7  
KNR_upO8  
struct holder x~7_`=}rO  
  { Z0f0tL& A<  
  // `(SWE+m1g  
  template < typename T > iQrTEp  
T &   operator ()( const T & r) const 2TR l @  
  { Ch`nDIne  
  return (T & )r; os\"(*dix  
} c|f)k:Q  
} ; ?*I _'2  
&9Vm3X  
这样的话assignment也必须相应改动: wm3fd 7T  
c)N&}hFYC  
template < typename Left, typename Right > \u|8MEB  
class assignment In-W,   
  { v> vU]6l  
Left l; Vrz6<c-'B  
Right r; =c)O8  
public : QlbhQkn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PI"&-lXI-m  
template < typename T2 > 4o:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rUunf'w`e1  
} ; =y3gnb6  
+6vm4(3?  
同时,holder的operator=也需要改动: V^qZ~US  
e`1,jt'  
template < typename T > vXUrS+~x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _IAvFJI  
  { #y~`nyg%|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5t$ZEp-  
} E6);\SJG}  
oR.KtS$uh  
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。 x\ : x`k@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i8$tId  
w!NtN4>  
return l(rhs) = r; ~jd:3ip+!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Qp{rAAC:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O,Xf.O1c  
oa:GGW4Q  
template < typename Tp > AT^?PD_  
class constant_t DzLm~ aF  
  { buGYHZu  
  const Tp t; [CH%(#>i~  
public : urT!?*g,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `pp"htm   
template < typename T > MKd{ y~'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PI7M3\z  
  { )J/,-p  
  return t; s[:e '#^  
} -\;x>=#B  
} ; e![|-m%  
IX eb6j8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 whW"cFg  
下面就可以修改holder的operator=了 f"h{se8C  
a;p3Me7  
template < typename T > LC5NB{b\%>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f\ oB/  
  { GgH=w`;_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]Mv.Rul?~  
} I71kFtvcy*  
&6/# O  
同时也要修改assignment的operator() xz dqE  
iMnp `:*  
template < typename T2 > mA5xke_)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^s25z=^t  
现在代码看起来就很一致了。 JLT ^0wBB  
rj"oz"  
六. 问题2:链式操作 _20nOg`o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #vJDb |z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &Y"u*)bm  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XW6>;:4k  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 PTe8,cD>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &?(r# T  
YPAMf&jEF  
template < typename T > n!mtMPH$  
struct result_1 d$<HMs:o@  
  { #RoGyrLo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m(nGtrQJm  
} ; V7u;"vD  
T78`~-D4<  
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: =iy%;>I `  
TD+V.}  
template < typename T > X:\r )  
struct   ref fZ6lnZ  
  { vukI`(#  
typedef T & reference; @bdGV#* d  
} ; '+BcPB?E  
template < typename T > \H+/D &M  
struct   ref < T &> }<w/2<T[  
  { "Ko ^m(`  
typedef T & reference; z.{T`Pn  
} ; MyAS'Ki  
/N+*=LIK I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]Y;E In  
79<{cexP  
template < typename T > L.bR\fE   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vj<HthC.k  
  { xg)cA C\=  
  return l(t) = r(t); Ji  SJi?  
} hKb-l`KO  
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。 me@4lHBR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4w0 &f  
I&|%Fn  
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 `,~I*}T>5W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kx?3]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qve2?,i8hM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yyfm  
最后的布局是: j,QeL  
                Add 6/B"H#rN  
              /   \ kpi)uGvGUA  
            Divide   5 92+LY]jS  
            /   \ ?:OL8&0  
          _1     3 ZLe@O~f;%  
似乎一切都解决了?不。 hdtb.u~  
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。 n= yT%V. l  
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。 SnVIV%  
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: #(-V^ T  
u|ia  
template < typename Right > ^2OBc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j}Lt"r2F  
Right & rt) const xN0n0  
  { &AH@|$!E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B*E:?4(<P  
} ~p<o":k+Lv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /g2(<  
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。 x/47e8/  
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。 GQ ZEMy7  
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。 NK]X="`  
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。 aH'Sz'|E  
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? E[HXbj"  
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: TTpK8cC  
#R<4K0Xan  
template < class Action > zb Z0BD7e  
class picker : public Action ac6Lv}w_  
  { =ZjF5,@  
public : x3O$eKy\|5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @U'I_` LL  
  // all the operator overloaded %CJgJ,pk>  
} ; TO.?h!  
W4Nbl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @ae;&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #p}I 84Q  
eAS~>|N#x  
template < typename Right > ,TaaXI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -qz;  
  { -m)N~>{qS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AB40WCu]*  
} {\ vj":  
^yg`U(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PpX=~Of~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'S\YNLqQ  
{0F\Y+  
template < typename T >   struct picker_maker :VC#\/f  
  { poj@ G{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &yN@(P)  
} ; v??}d   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7k}[x|u  
  { _3DRCNvh  
typedef picker < T > result; j#r|t+{"C  
} ; rr>*_67-:  
1a 4 [w  
下面总的结构就有了: >Du5B&41  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C4e3Itc9X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )| @'}k+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ol3$!x9  
至此链式操作完美实现。 B;?)   
X(kyu,w  
O0Y/y2d  
七. 问题3 E$]7w4,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。 ?it49  
We% -?l:"  
template < typename T1, typename T2 > )B.NV<m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lR_ 4iyqb  
  { =qiX0JT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l/0TNOA  
} >7. $=y8b  
;*ebq'D([  
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: U,S&"`a  
`G> 6  
template < typename T1, typename T2 > cN_e0;*Ua  
struct result_2 \xJTsdd  
  { /Ps}IW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pfsRV]  
} ; fl>*>)6pm  
@/i{By^C  
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? cLR02  
这个差事就留给了holder自己。 m, ',luQ  
    j/_@~MJBt  
iHhoNv`MR  
template < int Order > [4B.;MS(  
class holder; "?a(JC  
template <> Rdao  
class holder < 1 > } <; y,4f  
  { ,9Y{x  
public : *kE2d{h^=C  
template < typename T > pv8"E?9,k  
  struct result_1 4L\bT;dQ|.  
  { $$`E@\5P  
  typedef T & result; V4'G%!NY  
} ; ,y@` =  
template < typename T1, typename T2 > VOH.EK?5  
  struct result_2 l&cYN2T b  
  { BtDi$d%'  
  typedef T1 & result; sr,8zKM)  
} ; u!`oKe;  
template < typename T > %cJ]Ds%V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e.9oB<Etp  
  { m@  b~  
  return (T & )r; `r;e\Cp  
} U WYLT-^x  
template < typename T1, typename T2 > u|h>z|4lJj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q| > \{M  
  { Wo=Q7~  
  return (T1 & )r1; =+`I%>wc  
} )>08{7  
} ; sXxF5&AF0  
OO5k _J  
template <> @*jd.a`  
class holder < 2 > 7RNf)nz  
  { =;Gy"F1 dp  
public : "pTyQT9P  
template < typename T > "Wd?U[[  
  struct result_1 C'3/B)u}l  
  { 4jEPh{q  
  typedef T & result; d[;=X.fZ2  
} ;  )TV4OT#  
template < typename T1, typename T2 > AU@K5jwDwQ  
  struct result_2 zn|~{9>y  
  { {:M5t1^UC  
  typedef T2 & result; `vWFTv  
} ; xq1 =O  
template < typename T > "2:]9j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VKRj 1LXz  
  { kK+ <n8R2  
  return (T & )r; /]4[b!OTJ  
} aW$( lf2;  
template < typename T1, typename T2 > /pzEL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NltEX14Af  
  { U{n< n8  
  return (T2 & )r2; z OkUR9  
} ,W"Q)cL  
} ; uTY5.8  
._JM3o}F  
diN5*CF'~  
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> >。 )u~LzE]{_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xao 0cb.R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s>Xx:h6m  
{'P7D4w  
return l(i, j) = r(i, j); l(|@ dp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [H$37Hx !  
OpeK-K  
  return ( int & )i; 5]n5nqz  
  return ( int & )j; c%Ht; sK`*  
最后执行i = j; JI-q4L|  
可见,参数被正确的选择了。 /=co/}i  
8d.5D&  
VaQqi>;\  
to@ O  
\P% E1c#  
八. 中期总结 zTb!$8D"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: pcIJija:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v~i/e+.h>y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hQ`g B.DR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;KqH]h)  
,&$=2<Dx  
9qxB/5d_  
w]Z*"B&h  
E?san;K u  
n |5+HE4@  
九. 简化 4r5trquC  
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。 !uoU 8Ki9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T^YdAQeE  
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: iW\cLp "  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ta\AiHm  
  +-*/&|^等 _/0vmgQ&  
2. 返回引用。 !U38aHG  
  =,各种复合赋值等 =9@{U2 =l  
3. 返回固定类型。 !}fq%8"-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D> wq4u  
4. 原样返回。 2:0'fNXop  
  operator, Z^w11}  
5. 返回解引用的类型。 Q$Y ]KV  
  operator*(单目) ZaYux-0]kF  
6. 返回地址。 |#^##^cF/  
  operator&(单目) |f+|OZY  
7. 下表访问返回类型。 Lk{ES$  
  operator[] ab4(?-'-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %:rct  
  operator<<和operator>> 4L}i`)CmB  
1j7^2Y|UT`  
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。  meQ>mW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }& ;49k  
(izGF;N+  
template < typename Left > r(9#kLXg  
struct value_return z/zUb``  
  { r}ZL{uWMW  
template < typename T > O!#yP Sq?  
  struct result_1 >R "]{y  
  { 8z\v|-%Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \d~sU,L;]  
} ; Hbz>D5$  
^gx`@^su  
template < typename T1, typename T2 > 8nn%wps  
  struct result_2 .*+?]  
  { 9Qja|;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f S-(Kmh  
} ; >D20f<w(H  
} ; $|~YXH~O  
$*EK v'g[n  
ZZ/F}9!=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \ci'Cbn\o  
C" vj#Tx  
下面我们来剥离functor中的operator() ox9$aBjJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O_@  
rXR=fj= 2  
return l(t) op r(t) WN8XiV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,m<t/@^]  
return op l(t) yhF{ cK =  
return op l(t1, t2) Y>v(UU  
return l(t) op bs{i@1$  
return l(t1, t2) op [|{2&830  
return l(t)[r(t)] nk8jXZ"w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,CACQhrng  
CMk0(sztU_  
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: Y"J' 'K  
单目: return f(l(t), r(t)); q)S70M_1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x;d*?69f]  
双目: return f(l(t)); UuDs  
return f(l(t1, t2)); ux-puG  
下面就是f的实现,以operator/为例 78'HE(*  
w@ 1g_dy  
struct meta_divide C>\0 "}iD  
  { h>>KH*dQ  
template < typename T1, typename T2 > " sh%8 <N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9X<o8^V  
  { Z!\xVCG"q  
  return t1 / t2; 8}9B*m  
} &fH;A X.  
} ; tNsiokOm  
'F3cvpc`  
这个工作可以让宏来做: D vG9(Eh  
C:Tjue{G2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]&l.-0jt  
template < typename T1, typename T2 > \ J=QuZwt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2M`]nAk2a  
以后可以直接用 ?LE\pk R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $$my,:nH  
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 <_X`D4g]XO  
(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。。。) !V|%n(O"  
v X=zqV  
5}J|YKyP  
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 34k}7k~n  
g5THkxp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cBxBIC  
class unary_op : public Rettype /]pBcb|<  
  { 8WT^ES~C  
    Left l; .Z[Bz7  
public : px`o.%`'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9ure:Dko(Y  
f+*wDH  
template < typename T > tl.I:A5L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k [6%+  
      { i-6,r[<  
      return FuncType::execute(l(t)); i7@qfe$fR  
    } 'FVh/};Y.D  
(?luV#{5  
    template < typename T1, typename T2 > n.}A :Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {R`,iWV  
      { RPH]@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ps<6kQ(  
    } L`$m<9w'  
} ; 2L=+z1%I  
pVuJ4+`  
}d<xbL!#  
同样还可以申明一个binary_op p.Y =  
3_%lN4sz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wW5:p]<Y  
class binary_op : public Rettype Jptzc:~B  
  { B.:DW3  
    Left l; (wxdT6RVm\  
Right r; `gI`Cq4  
public : <Q-Y$ ^\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *{3&?pxx  
!rmXeN]-r  
template < typename T > Q@M>DA!d^V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gu'Yk  
      { \\<waU''  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `jl 1Q,~2r  
    } 2.Kbj^  
Z_%9LxZlyj  
    template < typename T1, typename T2 > }zA kUt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K6vF}A|  
      { hqEn D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x2@Q5|a  
    } ;4E.Yr*  
} ; M$|r8%z1  
/jBjqE;_  
wI\ n%#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 YX||\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n veHLHvC7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k]J!E-yI8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 - v\n0Jt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iw`,\V&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ('SA9JG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D{b*,F:&@)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1J(` kQ)c  
下面是修改过的unary_op MS`wd  
#bFJ6;g=V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gz>M Y4+G  
class unary_op <<xUh|zE  
  { B/P E{ /  
Left l; P!;%DI!<b  
  SV-M8Im73z  
public : QG~4 <zy  
egOZ.oV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1M%'Xe7  
zn5U(>=c  
template < typename T > P[;<,U;'HO  
  struct result_1 Q> Lh.U,{  
  { F*&A=@/3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UIhU[f]  
} ; N>Dr z  
fSe$w#*I  
template < typename T1, typename T2 > /}%$fB  
  struct result_2 p i ;,?p-  
  { Idq &0<I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &&(^;+  
} ; v]"W.<B,  
_?9|0>]xG  
template < typename T1, typename T2 > m@|0iDS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;<aT| 4  
  { Zd2B4~V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Mqy5>f)  
} |sQC:y>  
\S]"nHX  
template < typename T > $:{r#mM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o\n9(ao  
  { ;S+UD~i[Bu  
  return OpClass::execute(lt(t)); O8&=qZ6T  
} i_ha^mq3  
p};B*[ki  
} ; [| \Z"   
-k$*@Hq  
7~gIOu  
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 &rdz({  
好啦,现在才真正完美了。 v#. %eF m  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1qEpQ.:](  
H9@24NFb  
template < typename Right > TFIP>$*_C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  >mk}  
  { 'p%\fb6`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7Wd}H Z  
} k0%*{IVPN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0|1)cO}Dy  
Q]Kc< [E  
h($XR+!#  
+pGkeZX  
K?M{=$N  
十. bind 17-D\ +}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C-vFl[@a0  
先来分析一下一段例子 ("G _{tVU  
/7s^OkQ  
H$M#+EfL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a&'!g)d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q<5AB{Oj?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nnv&~C  
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。 k9V#=,K0  
我们来写个简单的。 =) Aav!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +3;`4bW  
对于函数对象类的版本: ~,*=j~#h  
gpIq4Q<  
template < typename Func > .u+ZrA#  
struct functor_trait :A~6Gk92A  
  { ,'7 X|z/_>  
typedef typename Func::result_type result_type; 3RwDIk?>%  
} ; rA=iBb3`  
对于无参数函数的版本: nUp, %z[  
~\UH`_83[  
template < typename Ret > RDX$Wy$@L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E%B:6  
  { ;x]CaG)f  
typedef Ret result_type; K\bA[5+N  
} ; ,Pq@{i#  
对于单参数函数的版本: 6~:eO(pK l  
nfL-E:n=  
template < typename Ret, typename V1 > *OX;ZQg0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "@P)  
  { m1d*Lt>F@  
typedef Ret result_type; Kd<c'!  
} ; E41ay:duAl  
对于双参数函数的版本: )~u<u:N  
RotWMGNK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Dmuvb|A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lk<}`#(g  
  { %%7~<=rk  
typedef Ret result_type; 2YS1%<-g*  
} ; T>$S&U  
等等。。。 q6A"+w,N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bu}N{cW  
h(<2{%j  
template < typename Func > xcVF0%wVC  
struct func_return JB}jt)ol%  
  { =>y%Aj&4  
template < typename T > ;5ANw"Dq  
  struct result_1 vVA)x~^  
  { M5C%(sQ$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '}F=U(!  
} ; j9voeV|7  
>EVY,  
template < typename T1, typename T2 > pA~eGar_J  
  struct result_2 s<GR ?  
  { j\/Rjn+:[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "DpgX8lG_  
} ; D^\gU-8M  
} ; rV5QKz6'  
gwAZ2w  
[M;B 9-2$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PQ}owEJ2eM  
eG\|E3Cb9  
template < typename Func, typename aPicker > OYbgt4  
class binder_1 nQHQVcDs8  
  { 7uI~Xo ?N  
Func fn; y} .?`/Q#  
aPicker pk; Z(~v{c %<  
public : dPVl\<L1  
HZ_,f"22  
template < typename T > n _H]*~4F  
  struct result_1 oMw#ROsvC  
  { hFiJHV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lk(q>dvK  
} ; Z%_m<Nf8T  
$K'A_G^  
template < typename T1, typename T2 > @i9eH8lT  
  struct result_2 fG`<L;wi  
  { ,cF $_7M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JvI6+[  
} ; 'Cq)/}0  
C7hJE -  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >EJ`Z7E6  
"QV?C  
template < typename T > IW~q,X+`V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v ?OIK=Xm  
  { p10i_<J]=  
  return fn(pk(t)); aj\ zc I  
} Wh7}G   
template < typename T1, typename T2 > :wcv,YoSG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C"JFN(f  
  { {*lRI  
  return fn(pk(t1, t2)); k2@|fe  
} v;_k*y[VV$  
} ; >'MT]@vez  
0CtPq`!  
\-2O&v'}  
一目了然不是么? ]?/7iM  
最后实现bind :jP4GCxU|  
%s(Ri6R&  
D'UYHc {  
template < typename Func, typename aPicker > ;bh[TmQTJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @qaK5  
  { vf&Sk`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]y52%RAKI  
} '(S@9%,aK1  
V39`J*fI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4w)aAXK  
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。 Q!&@aKl  
$,&3:ke1  
十一. phoenix >oOZDuj   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <aVfgVS  
P+/6-CJ  
for_each(v.begin(), v.end(), F2bAo6~R  
( '{ I YANVT  
do_ 5m(V(@a3  
[ )V6<'>1WZ  
  cout << _1 <<   " , " # 1#?k  
] p>#QFd"m  
.while_( -- _1), S@WzvM  
cout << var( " \n " ) x_eR/B>  
) '_`O&rbT  
); &|j^?ro6  
tXu_o6]  
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: -sqoE*K[8  
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 Pd^v-}[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $SAk|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y{v\m(D  
~6HaZlBB  
THXG~3J<  
template < typename Cond, typename Actor > @4ECz>Q  
class do_while !JOM+P:  
  { x[w!buV0\  
Cond cd; k NnI$(H"H  
Actor act; sm1(I7y  
public : ^@a|s Sb  
template < typename T > XSDudL  
  struct result_1 DFUW^0N  
  { 3ug-cq  
  typedef int result_type; _w\A=6=q|  
} ; a{deN9Qn  
' 6#en9{L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kz`g Q|S  
{ :~&#D  
template < typename T > #383W)n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IBY(wx[5S  
  { hiM nU  
  do tPb$ua|  
    { B[8`l} t  
  act(t); pndAXO:v  
  } P!*G"^0<  
  while (cd(t)); A@I( &Z  
  return   0 ; C2/B1ba  
} x+V@f~2F  
} ; PE7D)!d T  
'A}@XGE:p  
Sph:OX8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sE Rm+x<  
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。 c&rS7%  
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。 3 %'Y):  
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。 &|8R4l C|  
下面就是产生这个functor的类: )?zlhsu}1;  
F]4JemSjK  
QT\=>,Fz _  
template < typename Actor > tXWh q  
class do_while_actor *53@%9 {u  
  { /ivA[LSS  
Actor act; k9|8@3(h  
public : y))) {X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BWHH:cX  
" F3M  m  
template < typename Cond > 1[&V6=n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }kK6"]Tj  
} ; Munal=wL  
-ghmLMS%t  
c'gV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6bXP{,}Gp  
最后,是那个do_ HL*Fs /W  
$ZEwz;HNo  
-{tB&V~+v  
class do_while_invoker HLYTt)f}  
  {  \W',g[Y:  
public : ff3HR+%M  
template < typename Actor > ?8O %k<?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +"HLx%k  
  { GOII B  
  return do_while_actor < Actor > (act); q#n0!5Lv2  
} jwe^(U  
} do_; F ^mMyK  
`]q>A']Dl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _K#LOSMfj/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5jb/[i^V  
最后来说说怎么处理break和continue 7 z#Xf  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ^q$m>|KI  
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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