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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M*0^<e~]F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q5_zsUR=  
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, :XhF:c[.:  
Es+I]o0K  
(?Mn_FNE|  
1L*[!QT4  
  class filler ]`)5 Qe4  
  { &?R/6"J  
public : &ww-t..  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xfeED^?  
} ; W\~ie}D{  
*F1TZ_GS  
\}Am]Y/ 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: ^UKAD'_#%O  
684& H8  
>pp/4Ia!  
ycBgr,Ynu<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3JGrJ!x  
D\_nqx9O  
v ;\cM/&5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  BI?, 3  
G[ U5R?/  
R>0[w$  
u:APGR^  
二. 战前分析 #//xOL3J  
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。 &9flNoNR9  
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 C~T ,[U  
4*}&nmW  
2A\b-;4EP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q'8*bu_  
  /* --------------------------------------------- */ Rj";?.R*e  
vector < int *> vp( 10 ); 71@ eJQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @ ;!IPiU  
/* --------------------------------------------- */ HX2u{2$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *F%1~  
/* --------------------------------------------- */ ~ L4NK#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yz K<yvN  
  /* --------------------------------------------- */ %Lh%bqGz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hZ1enej)  
/* --------------------------------------------- */ lNxP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .6`r`|=  
/p<9C?  
Md~SzrU  
Z|C,HF+m.  
看了之后,我们可以思考一些问题: H[hJUR+#  
1._1, _2是什么? c ?CD;Pk  
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。 r x9*/Q0F  
2._1 = 1是在做什么? {3  
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。 S%MDQTM  
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。 HVus\s\&y%  
ZRf9'UwS  
u~OlJ1V  
三. 动工 &lLk[/b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,;t:x|{%  
_]*YSeh=  
j;.P  
B}TY+@  
template < typename T > i6HRG\9nU  
class assignment ow \EL  
  { e$s&B!qJ  
T value; XnP?hw%  
public : ^"7- `<J  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8p 4[:M@  
template < typename T2 > 1*p6UR&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } = z mxki  
} ; he~8V.$  
$\ZWQct  
fJ8>nOh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q`*U U82!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \C$e+qb~{  
In1{&sS  
}169]!R  
RVA ku  
  class holder _b<;n|^  
  { kKlNhP(  
public : OvT[JpV  
template < typename T > qfXt%6L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {{G3^ysa  
  { t)j$lmQn  
  return assignment < T > (t); P-B5-Nz  
} R|*0_!O:[  
} ; E@C.}37R  
:oy2mi;  
G4c@v1#%.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: bJn&Y  
/%;J1 {O  
  static holder _1; BeFyx"NBg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D4c'6WGb@  
f~W+Rt7o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9_wDh0b~p  
而不用手动写一个函数对象。 JL4E`  
C:No ^nH>  
=-Hhm($n  
SAq .W"ri  
四. 问题分析 8TpYt)]S  
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。 ((`\i=-o5  
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。 .<?7c!ho  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;@S'8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |9XoRGgXU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v_Vw!u  
e'uC:O.u  
五. 问题1:一致性 )w4U]inJ$"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| HlX~a:.7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?ja%*0 R  
o*A, 6y  
struct holder U+'zz#0qN  
  { 0&)6mO  
  // Wi=zu[[qc  
  template < typename T > mTsyVji8  
T &   operator ()( const T & r) const k~AtnI  
  { `^/8dIya  
  return (T & )r; 0?ab'vYcp  
} Jvc<j:{^w  
} ; vWmp ?m  
tW~kn9glZ  
这样的话assignment也必须相应改动: +pgHCzwJE  
 ^[SW07o~  
template < typename Left, typename Right > aPlEM_escS  
class assignment d:iJUVpr  
  { w/ ~\NI  
Left l; ;+ C$EJw-  
Right r; GXm#\)  
public : >"IG\//I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ym5@SBqIx  
template < typename T2 > ASov/<D_q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0p[k7W u  
} ; rZwSo]gp  
(z8ZCyq7r[  
同时,holder的operator=也需要改动: vcj(=\ e8v  
!i8)si_  
template < typename T > qN1fWU#$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rD21:1s  
  { &I=o1F2B)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i/*)1;xsk  
} dH5*%  
hN K wQ  
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。 43h06X`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 HqsqUS3[  
[2xu`HT02  
return l(rhs) = r; Y[)mHs2  
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。 nHeJ20  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xO:h[  
w=?nD6Xhz  
template < typename Tp > kwaZn~  
class constant_t 3| w$gG;Y  
  { 68GH$ji  
  const Tp t; B.4e4%BBS  
public : }%}$h2:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v/xlb&Xx  
template < typename T > /-!Fr:Ox>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O)V;na  
  { &8f/6dq  
  return t; h-"q <eY"  
} *=B<S/0  
} ; e.L&A|  
4Ia'Yr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,<+:xl   
下面就可以修改holder的operator=了 } l+_KA  
|LJv*  
template < typename T > @TW:6v`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v&G9HiH  
  { ,&3+w ~Ua  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y(`Bc8h  
} *YH!L{y  
l'[;q '  
同时也要修改assignment的operator() cQLPgE0  
~pp< T  
template < typename T2 > q&[G^9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !21G $ [H  
现在代码看起来就很一致了。 UVLS?1ra  
CLZ j=J2  
六. 问题2:链式操作 >0:3CpO*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O[$X36z  
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。 n~ $S  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 aC=2v7*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !Z>,dN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #t Uhul/O  
TD floDxA  
template < typename T > `qd5+~c  
struct result_1 9$U>St  
  { .<%q9Jy#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7hx^U90K  
} ; F$4=7Njv  
h&i(Kfv*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: q1YNp`]0i8  
+%[, m&  
template < typename T >  *`qI<]!  
struct   ref w(_:+-rqQ<  
  { L-U4 8 i  
typedef T & reference; p`&{NR3+  
} ; s \3]0n9  
template < typename T > `Ivt)T+n;  
struct   ref < T &> n(z$u)Y  
  { c]VK%zl  
typedef T & reference; Na]Z%#~  
} ; ! 1?u0  
Y ?~n6<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r9(c<E?,h  
ER-Xd9R  
template < typename T > 'bZw-t!M@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V6ECL6n  
  { q2|z \  
  return l(t) = r(t); JcP<@bb>B  
} HL[V}m  
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。 S.iUiS"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `ba<eT':  
>o p/<?<  
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 NR&a er  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X`v6gv5qj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (/&ht-~EL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q ijO%)  
最后的布局是: Qu<HeSA_  
                Add 8Rw:SU9H?T  
              /   \ l0yflFGr  
            Divide   5 0V8G9Gj  
            /   \ Q$'\_zV  
          _1     3 ?vD<_5K; I  
似乎一切都解决了?不。 d_:tiHw$  
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。 4E!Pxjl3a  
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。 gBI?dw  
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: N0D5N(kH%  
+NB5Fd4  
template < typename Right > k-*k'S_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A ?~4Pe  
Right & rt) const *WzPxQ_  
  { z-0 N/?x1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t':*~b{V@7  
} 70*yx?TV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &SZAe/3+  
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。 "lA$;\&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 YP"%z6N@v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #/`MYh=!W  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2"xhFxoD7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? T3)m{gv0`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `+KLE(]vyH  
U!"RfRD.<  
template < class Action > S)2Uoj  
class picker : public Action ?~}8^~3  
  { 3\<(!yY8  
public : \n#l+R23  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RC"xnnIJv  
  // all the operator overloaded S=w~bz, /  
} ; *0a7H$iQ(]  
S +73 /Vs  
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。 bw#\"uJ  
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: s5d[sx  
tUfze9m  
template < typename Right > odcrP\S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jP3~O  
  { n n8N 9w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L<<v   
} N9Fu  
HwMe^e;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |])Ko08*tE  
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。 TSL/zTLDJ  
mp]UUpt  
template < typename T >   struct picker_maker #eI` l`}  
  { +(q r{G?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -Xgup,}?  
} ; 6l>016 x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aJNsJIY+  
  { ).C>>1ZC  
typedef picker < T > result; k|_ >I  
} ;  mxvV~X %  
OHF:E44k  
下面总的结构就有了: 79lG~BGE  
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。 ?0E-Lac=  
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。 "0"8Rp&V|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 = U~\iJ  
至此链式操作完美实现。 vs.}Bou]  
LrV4^{9(  
q p1rP#  
七. 问题3 LTD;  
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。 <8Q?kj  
!%C&hH\  
template < typename T1, typename T2 > '&xRb*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZcN%F)htm  
  { O >&,h^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WgV[,(  
} +7)/SQM5  
^yF2xJ)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: f=MR.\  
!3at(+4  
template < typename T1, typename T2 > Lr(wS {  
struct result_2 b(g?X ( &  
  { OEN'c0;5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Zf`dd T  
} ; j~9,Ct  
0 .t1p(x;  
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? W&k2z,|  
这个差事就留给了holder自己。 K* 0]*am|v  
    m4T` Tg#P  
nr9c G/"  
template < int Order > k{$Mlt?&-  
class holder; w~9=6|_  
template <> {I_I$x_  
class holder < 1 > <~qhy{hRn  
  { (V~PYf%  
public : {?'c|\n Li  
template < typename T > G9\@&=  
  struct result_1 p>]2o\["  
  { &5wM`  
  typedef T & result; R_DZJV O  
} ; oG;;='*  
template < typename T1, typename T2 > %8GY`T:^  
  struct result_2 s%qK<U4@;Q  
  { ]+0I8eerd  
  typedef T1 & result; thSo,uGlW  
} ; )wY bcH  
template < typename T > 80ms7 B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d~J4&w  
  { B\!.o=<h  
  return (T & )r; u>-!5=D8  
} 'xp&)g L  
template < typename T1, typename T2 > Q|}Pc>ae  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [I` 6F6  
  { lN^} qg><  
  return (T1 & )r1; ! =c&U.B  
} {utIaMb]&v  
} ; nK9A=H'Hc  
6|:]2S  
template <> !23#Bz7  
class holder < 2 > \uV;UH7qe  
  { FPPGf!Eq  
public : ^Ru/7pw 5  
template < typename T > $.@)4Nu!_  
  struct result_1 jlZW!$Iq  
  { Ot} E  
  typedef T & result; sj@'C@oK  
} ; V<!E9/4rS  
template < typename T1, typename T2 > fOyLBixR  
  struct result_2 m<;&B   
  { sf5koe  
  typedef T2 & result; az]S&\i7T  
} ; ='cr@[~i  
template < typename T > 4RqOg1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DNaU mz  
  { 7L:$Amb_F  
  return (T & )r; ;-d :!*  
} M -df Gk  
template < typename T1, typename T2 > i'%:z]hp9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q|%(47}z  
  { ^\<1Y''  
  return (T2 & )r2; [sY>ac  
} `QlChxd  
} ; 0 .dSP$e  
r`L$[C5I  
<vV?VV([  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ot]PH[+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  :RW0<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HJ*W3Mg  
a[GlqaQy+-  
return l(i, j) = r(i, j); b='YCa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |f~p3KCfV  
#9Z*.  
  return ( int & )i; {^bs }($J  
  return ( int & )j; +'x`rk  
最后执行i = j; xla9:*pPn  
可见,参数被正确的选择了。 toEmIa~o6  
*Gm%Dn  
{=> <@]N  
NTVdSK7z~H  
*r+i=i8{  
八. 中期总结 zKWcDbj  
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: |T9p#) ec2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (6G5UwSt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RCq_FY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KutR l$,  
;Q2p~-0Q  
 wYS,|=y  
QO)Q%K,  
16YJQ ue  
Ov)rsi  
九. 简化 A|Yq Bl  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vF;%#P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;ePmN|rq;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *"Ipu"G5?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dQt*/]{q  
  +-*/&|^等 LRv-q{jP;  
2. 返回引用。 XH0R:+s  
  =,各种复合赋值等 q7wd96G:  
3. 返回固定类型。 _~DFZt@T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y?M99Vo4?  
4. 原样返回。 928szUo:  
  operator, M#d_kDMw  
5. 返回解引用的类型。 R/iw#.Yy  
  operator*(单目) `W8GfbL  
6. 返回地址。 =1%3". "n@  
  operator&(单目) l\*}  
7. 下表访问返回类型。 1HBch]J  
  operator[] (CH F=g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;{ Y|n_  
  operator<<和operator>> UtiS?w6  
:D?%!Q 0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 N.u)Mbe   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pWB)N7x&  
l0b Y  
template < typename Left > R{+ Rvk  
struct value_return 3Cwqy#X#8  
  { VWmZ|9Ri  
template < typename T > o;\0xuM@  
  struct result_1 v. ,C"^W  
  { {JzX`Z30l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8Hs>+Udl  
} ; Y'Jb@l`$-  
^^%sPtp  
template < typename T1, typename T2 > ~^IS{1  
  struct result_2 /z,sM"d  
  { z8mR< q%`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q0w5ADd  
} ; abCcZ<=|b  
} ; ?4_^}B9  
|jaUVE_2[  
&|26x >  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U\ y?P:yy  
Om{[ <tL  
下面我们来剥离functor中的operator() >NW /0'/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p(~>u'c  
+8Zt<snG  
return l(t) op r(t) q=}Lm;r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j 46f Q  
return op l(t) ?ae:9ZcH  
return op l(t1, t2) ZQnJTS+Rd  
return l(t) op 2anx]QV4  
return l(t1, t2) op V4 Pf?g  
return l(t)[r(t)] ((Ec:(:c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rFn;z}J2  
gV!Eotq  
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 1Bj++?2  
单目: return f(l(t), r(t)); kte Dh7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l@<^V N@  
双目: return f(l(t)); E[6JHBE*r  
return f(l(t1, t2)); ,ibI@8;#~'  
下面就是f的实现,以operator/为例 x"v5'EpL  
i3*?fMxhu)  
struct meta_divide Wb!%_1dER  
  { 0;3;Rs  
template < typename T1, typename T2 > Y+V*$73`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <2ffcBv  
  { <h U ZD;  
  return t1 / t2; _$wWKJy9  
} Nj.(iBmr  
} ; &m4 \"X@  
M,t8<y4 W/  
这个工作可以让宏来做: djPr 4Nog  
v (=fV/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rc*&K#? B  
template < typename T1, typename T2 > \ RV^2[Gdi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4G@vO {$  
以后可以直接用 zY\v|l<T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q]w;o&eo  
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 fmA&1u/xMs  
(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。。。) Q9 kKk  
A`=ESz  
27E6S)zv  
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 p2!x8`IB*  
 -deY,%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -d %bc?  
class unary_op : public Rettype H<%7aOwO2  
  { M[R, m_p  
    Left l; S]9:3~  
public : phbdV8$L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t_3)}  
zScV 9,H1  
template < typename T > h^~eTi;c]Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \H<'W"  
      { )(\5Wk9(  
      return FuncType::execute(l(t)); A,lcR:@w  
    } QXq~e  
^gH.5L0]gH  
    template < typename T1, typename T2 > !o:RIwS3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2j4VW0:  
      { X||o iqbY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v=i[s  
    } 7SXi#{  
} ; C?bPdJ,6  
cpFw]w%]  
emw3cQ  
同样还可以申明一个binary_op o,D>7|h  
{^"c>'R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }N2T/U  
class binary_op : public Rettype )`-9WCd&  
  { A7+eWg{  
    Left l; *u 3K8"XZ  
Right r; 6peO9]Zy  
public : AvEJX0"\df  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JF%+T yMe  
u~1[nH:  
template < typename T > g}$]K! F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !z(POK  
      { bW3e*O$V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q' 3=  
    } *FK!^Y  
-:a 9'dT  
    template < typename T1, typename T2 > iIcO_ZyA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "] kaaF$U%  
      { Cg}cD.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8cfxKUS  
    } uzho>p[ae  
} ; M`Y~IG}  
WSi Utf|g  
_ 97F  
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 l]T|QhiVd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZaH<\`=%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '"~|L>F%G  
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。 hP`3Ao  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  7I^(v Q  
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。。。 G5"UhnOD'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %OfaBv&  
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) w;}P<K  
下面是修改过的unary_op ztgSd8GGE  
yew9bn0a=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B\KvKT|\  
class unary_op , YTuZS  
  { `Kpn@Xg  
Left l; o`M7:8G  
  Xy_+L_h^  
public : Z7K ;~*  
 #XQEfa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ls5|4%+&  
3PpycJ}  
template < typename T > b0 PF7PEEQ  
  struct result_1 {]Nvq9?  
  { x}AWWmXv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BNQ~O^R0  
} ; &=<x&4H+  
(gvaYKvr  
template < typename T1, typename T2 > "CT'^d+  
  struct result_2 QC \8Zy  
  { dL |D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 c3gHc7{t  
} ; K>lA6i7?  
9{'GrL  
template < typename T1, typename T2 > Jq<&`6hn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ad9'q!_en  
  { J6n@|L!yO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #J)sz,)(  
} \a<qI  
nP0|nPWz#  
template < typename T > v'`C16&^]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const deQ0)A 4g  
  { !-U5d9!  
  return OpClass::execute(lt(t)); DNLqipUw  
} s34{\/'D+  
Gi6sl_"q  
} ; h-<('w:A  
5^ARC^v  
i`FevAx;[m  
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 iNe;h|  
好啦,现在才真正完美了。 ^0pd- n@pn  
现在在picker里面就可以这么添加了: VI74{='=  
:JV= Kt  
template < typename Right > (Z,v)TOXjV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PUuxKW}  
  { \WQ\q \  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J)x-Yhe  
} [ZZ~^U5  
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。 (5cc{zKtR  
|b QKymS  
4sP0oe[h  
Xg^`fRg =T  
UP58Cln*  
十. bind X#Y0g`muW  
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。 =XzrmPu  
先来分析一下一段例子 GXr9J rs.e  
K#%L6=t$<  
:p;!\4)u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <ZSH1~<{6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xjw> Qws  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d/v{I  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 SGXXv  
我们来写个简单的。 f<=<:+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S*Qip,u  
对于函数对象类的版本: %\6|fKB4 <  
:rk=(=@8`  
template < typename Func > n!2"pRIi  
struct functor_trait 3%bCv_6B  
  { )M<"YI)g  
typedef typename Func::result_type result_type; -+Axa[,5=  
} ; 9y{[@KG  
对于无参数函数的版本: =3]}87  
^ r-F@$:.  
template < typename Ret > }3E@]"<cVR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Oz'x5/%G  
  { EcxPbRg  
typedef Ret result_type; <1YINkRz  
} ; q6bi{L@/R  
对于单参数函数的版本: f=+|e"i #p  
r{!]` '8  
template < typename Ret, typename V1 > 3k.{gAZKh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n sKl3}uU  
  { qjFz}6  
typedef Ret result_type; 8UJK]_99I,  
} ; I<`K;El'  
对于双参数函数的版本: P^&%T?Y6z  
)h]~< fU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9t:F![rg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A'vQtlvKA  
  { Jz&a9  
typedef Ret result_type; Cc/h|4  
} ; [=7=zV;}4  
等等。。。 2BZYC5jy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sD H^l)4h  
ROlef;/A  
template < typename Func >  s6bILz-u  
struct func_return ~b}a|K  
  { )h6hN"#V5  
template < typename T > gHdNqOy c  
  struct result_1 UCG8=+t5T  
  { '3TwrY?-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H .*:+  
} ; x)N$.7'9OJ  
7|%|w  
template < typename T1, typename T2 > i8iv{e2  
  struct result_2 _1Iy/T@1  
  { KJn@2x6LP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \UA\0p  
} ; }(k#,&Fv`  
} ; TUHm.!+a  
h sG~xRA\  
O#LG$Y n*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pRWEBd1U  
&|yQwNA*a"  
template < typename Func, typename aPicker > *j5>2-C &  
class binder_1 %:2EoXN"  
  { jBZlN Ew  
Func fn; !~Vo'ykwx'  
aPicker pk; 4<}!+X7m  
public : > %h7)}U  
% `Q[?(z  
template < typename T > }<R,)ZV^G  
  struct result_1 iO1ir+B\  
  { ;;e\"%}@=q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \d"JYym  
} ; h1}U#XV  
G&,1 NjSi  
template < typename T1, typename T2 > I@Cq<:+(3  
  struct result_2 :btb|^C  
  {  lS@0 $  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MDV<[${   
} ; ?YE'J~0A6  
DrI"YX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <A|X4;  
(-S<9u-r  
template < typename T > ?tzJ7PJ~B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const be?>C 5  
  { ],`xd_=]=  
  return fn(pk(t)); A*+pGQ  
} qt_ocOr  
template < typename T1, typename T2 > { 0\Ez}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pH&*5=t}  
  { d*qb^C{'"  
  return fn(pk(t1, t2)); 7 ~b=G  
} <PLQY  
} ; #IJm*_J<  
44Dytpvg  
Lk%`hsv  
一目了然不是么? CFE  ubEb  
最后实现bind &T.d"i  
A]0A,A0  
!8g419Yg  
template < typename Func, typename aPicker > hcn $uyP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?^Gi;d5  
  { ,+w9_Gy2H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w8=&rzr8  
} Vn&{yCm3  
cp1-eR_&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f^JiaU4 [  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 5(wmy-x\  
@!p bR(8  
十一. phoenix Ibf~gr(j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8y:/!rRN  
;x<5F+b  
for_each(v.begin(), v.end(), mJxr"cwHl  
( (vX) <Z !  
do_ Zv]'9,cbk  
[ M)x6m|.=  
  cout << _1 <<   " , " 0Q7teXRM  
] ( p(/  
.while_( -- _1), yMG(FAyu  
cout << var( " \n " ) 8F>u6Y[P  
) (Q5rOrA"  
); 9sP;s^#t7U  
j_I[k8z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: In[rxT~K}Q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor WCNycH+1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zA%YaekJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mkE_ a>  
Sp7VH+  
<OH{7>V  
template < typename Cond, typename Actor > WCTmf8f  
class do_while e{Q;,jsh  
  { #B!| sXC  
Cond cd; n~"qbtp}  
Actor act; BGd# \2  
public : Bd'X~Vj<  
template < typename T > v)p'0F#6A  
  struct result_1 !dQmg'_V  
  { nxWm  
  typedef int result_type; @4t_cxmD  
} ; =K)[3mX X  
{EfA#{x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QdIx@[+WOq  
_sb~eB~<(  
template < typename T > i:a*6b.U@N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Oi8]Xw^@y  
  { @T"-%L8PL  
  do [psZc'q  
    { *{_N*p\{  
  act(t); ^h$^j  
  } [vGkr" =  
  while (cd(t)); O~Jm<  
  return   0 ; <x8I<K  
} &4O2uEW0  
} ; YpOcLxFL  
5cvvdO*C0  
H#S`m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |(%=zb=?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。 tk)J E^'  
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。 nTtE+~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。 oE.Ckz~*d  
下面就是产生这个functor的类: pG6?"*Fz;  
|oWl9j]Z  
e# U@n j6  
template < typename Actor > ;A G&QdTMh  
class do_while_actor tj? %{L  
  { r|63T%q!  
Actor act; HA J[Y3d<  
public : )3 I~6ar  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O#<F"e;$  
>\!G43Q=  
template < typename Cond > qfkd Q/fP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y7t'I.E[+  
} ; BM~6P|&qD  
Jc7}z:UB  
?8do4gT+1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ECyG$j0  
最后,是那个do_ _l"=#i@L  
rB|1<jR  
pO/vD~C>  
class do_while_invoker fN1b+ d~*6  
  { /-knqv  
public : 6HguZ_jC  
template < typename Actor > soRY M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n $lVmQ6  
  { x5Ue"RMl+  
  return do_while_actor < Actor > (act); :GN++\ 1pw  
} !}5f{,.RO  
} do_; 74 W Ky  
NEUr w/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e^<'H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gyQPQ;"H$2  
最后来说说怎么处理break和continue !4a#);`G  
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。 S"VO@)d  
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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