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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda my3W[3#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v?1xYG@1  
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, _EZrZB  
b~;+E#[*  
`Axn  
ab5z&7Re6  
  class filler {wf e!f  
  { T*C]:=)  
public : W[W}:@KZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w0t||qj^>"  
} ; 4THGHS^  
;lo!o9`<  
UG9 Ha  
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: ,}#l0 BY  
PT`gAUCw  
g*#.yC1/  
g TP0:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q:v&wb%  
of:xj$dQ_  
#PRkqg+|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U,u\o@3A  
bjJ212J  
<yrl_vl{  
wg,w;Gle  
二. 战前分析 <[GkhPfZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -i?-Xj#%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !n/"39KT  
S-6 %mYf  
S(*SUH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )b AcU  
  /* --------------------------------------------- */ Xn3Ph!\Z5e  
vector < int *> vp( 10 ); gg%OOvaj5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o;@T6-VH  
/* --------------------------------------------- */ f~? MNJ2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 13P8Zmco  
/* --------------------------------------------- */ .qBf`T;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m;nT ?kv  
  /* --------------------------------------------- */ 5zF7yvS.w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vJfex,#lv  
/* --------------------------------------------- */ * <_8]C0>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VS\~t  
qMe$Qr8  
+O @0gl  
oUBn:Ir@  
看了之后,我们可以思考一些问题: uD''0G\  
1._1, _2是什么? <J QvuC  
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。 jsG epi9  
2._1 = 1是在做什么? ZK@ENfG  
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。 H?>R#Ds-  
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。 !7-dqw%l  
?8Hr 9  
!8U\GR `  
三. 动工 Ytnk^/Z1L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AA um1xl  
hIPU%  
zj^Ys`nl  
(TV ye4Z  
template < typename T > 0)'^vJe  
class assignment <k&Q"X:"  
  { Q=%1@ ,x"  
T value; ~sSlfQWMzy  
public : #yv_Eb02  
assignment( const T & v) : value(v) {} tPHDnh^n]  
template < typename T2 > K Zw"?%H[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f6ad@2  
} ; y-93 >Y  
n LZ  
{? jr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O&?i8XsB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {(#>%f+|C  
gI qYIt  
<o";?^0Q  
^{GnEqml&  
  class holder --S2lN/:T  
  { z5v)~+"1  
public : V\"x#uB  
template < typename T > m]$!wp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  T^ ^o  
  { S& % G B  
  return assignment < T > (t); %klC& _g~_  
} mh"&KX86W  
} ; #s)Wzv%OX  
FaC;vuSpy  
/,z4tf  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R*D0A@  
!K#Q[Ee  
  static holder _1; u+GtH;<;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >v9 ("  
2 Ke?*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u|.L7 3<j%  
而不用手动写一个函数对象。 wPYz&&W  
lz1l1.f8  
`Li3=!V[  
MS-}IHO  
四. 问题分析 z )2h\S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 YT6<1-E#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %SL'X`j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cbD&tsF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R g7  O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s('<ms  
cWSiJr):r  
五. 问题1:一致性 ~ r6qnC2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Tp&03  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E4aCL#}D  
oX@0+*"  
struct holder #y"E hwF  
  { 6u`E{$  
  // , [xDNl[Y|  
  template < typename T > L<encPJt  
T &   operator ()( const T & r) const cTpAU9|(  
  { =l TV2C<  
  return (T & )r; j_VTa/  
} xJ)hGPrAl  
} ; mr]IxTv  
({g7{tUy^H  
这样的话assignment也必须相应改动: ;#G)([  
A>8uLO G}  
template < typename Left, typename Right > 445}Yw5;9  
class assignment =#||&1U$  
  { q$Z.5EN  
Left l; 2XubM+6  
Right r; 4i>sOP3 B  
public : K'EGm #I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )2KQZMtgm]  
template < typename T2 > BD+V{x}P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KPI c?|o/6  
} ; J fFOU!F\  
7KOM,FWKe  
同时,holder的operator=也需要改动: =^m,|j|d>4  
o;+$AU1f  
template < typename T > &R:$h*Wt|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y<bA Y_-[  
  { 2yk32|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6vySOVMj  
} |[/[*hDZ9  
Z&gM7Zo8  
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。 L|Zja*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,*SoV~  
[hE0 9W  
return l(rhs) = r; j] \3>.  
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。 Z?yMy zT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v`ckvl)(C  
b13XHR)0  
template < typename Tp > 3[plwe  
class constant_t 1'wwwxe7  
  { rcUXYJCh-  
  const Tp t; 5(0f"zY  
public : (he cvJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j3`# v3  
template < typename T > Gj^JpG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `,XCD-R^  
  { ]3Z?Q  
  return t; ##~";j  
} c+:LDc3!Gb  
} ; RO(~c-fV  
#jAlmxN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a[;TUc^I1F  
下面就可以修改holder的operator=了 MYgh^%w:  
5 Z+2  
template < typename T > <WN?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bjvpYZC\5  
  { ^s z4-+>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B]Vnu7  
} ?}4 =A&][  
*GxOiv7"4W  
同时也要修改assignment的operator() a g Za+a  
ZPHiR4fQli  
template < typename T2 > l<fZt#T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $e66jV  
现在代码看起来就很一致了。 n#,<-Rb-  
=SJwCT0;  
六. 问题2:链式操作 QJ2V&t"3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j{00iA}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2%Bq[SMuN  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *k)v#;B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zs! }P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Id`?yt  
|_q:0qo  
template < typename T > vK\n4mE[,  
struct result_1 sHC4iMIw  
  { u~MD?!LV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \LX!n!@  
} ; bvZTB<rA  
KLqn`m`O;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6q^Tq {I  
].Mr&@  
template < typename T > @]$qJFXx  
struct   ref "vVL52HwB  
  { :2#8\7IU^'  
typedef T & reference; MRzrZZ%LQ  
} ; .I%p0ds1r  
template < typename T > sU>!sxW  
struct   ref < T &> )Ih '0>=  
  { LwDm(gG  
typedef T & reference; &w@~@]  
} ; fAMJFHW  
axT-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r,^}/<*  
A#&Q(g\YE  
template < typename T > ="fq.Tt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !FwR7`i  
  { |)'gQvDM  
  return l(t) = r(t); Z Z1s}TG  
} -&87nR(eW  
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。 VT.BHZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^<L;"jl%  
1 o5DQ'~n  
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 CS[[TzC=5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P $4h_dw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vwZd@%BO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S,&tKDJn  
最后的布局是: GtZkzVqLd  
                Add =*f>vrme  
              /   \ WH Zz?|^  
            Divide   5 0fc]RkHs"  
            /   \ yxfV|ox  
          _1     3 - zaqL\  
似乎一切都解决了?不。 .;6G?8`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Op] L#<&T  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Q8:`;W  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: wFr}]<=Mi  
,>-Q#  
template < typename Right > Zkn$D:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iy&*5U  
Right & rt) const :/e= J  
  { v` 9^?Xw)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J)6A,:wt  
} w3j51v` 0'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z,~"`9>Ss  
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。 pPztUz/.  
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。 `_L=~F8  
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。 6 isz  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~r`~I"ZK7^  
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? F12tOSfu*  
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: xW84g08_,  
TF %8pIg>Z  
template < class Action > :Uu Py|>  
class picker : public Action B Z:H$v  
  { @&f3zq  
public : .f'iod-   
picker( const Action & act) : Action(act) {} S30@|@fTz  
  // all the operator overloaded H*U\P2C!)  
} ; <,S0C\la=  
i?^C c\gH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 RZykwD(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: g=?KpI-pn0  
USVM' ~p I  
template < typename Right > :P$I;YY=A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5H_%inWM  
  { 'TPRGX~&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?L|Jc_E  
} +cAN4  
T7W*S-IW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \Fh k>  
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。 _#c^z;!  
4uip!@$K  
template < typename T >   struct picker_maker &JoMrcEZ  
  { F\. n42Tz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nU"V@_?\  
} ; *qcL(] Yq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4_,l[BhsQG  
  { M4a- +T"  
typedef picker < T > result; ,j~ R ^j  
} ; 1m-"v:fT5D  
lu @#)  
下面总的结构就有了: Fjc+{;x  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \6B,\l]$t@  
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。 @Kri)U i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \mZ\1wzn'{  
至此链式操作完美实现。 uNLB3Rdy}  
w;$@</  
S3"js4a  
七. 问题3 ZIAiVq2)  
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。 g0.D36  
YBgHX [q  
template < typename T1, typename T2 > s(7'*`G"h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F<q3{}1zR  
  { SEY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Fi{~UOZg  
} (sw1HR  
\\jB@O  
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: NF=FbvNe  
/p') u3  
template < typename T1, typename T2 > $;*YdZ`q  
struct result_2 l79jd%/m  
  { q>&F%;q1]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '3uj6Wq2  
} ; ~B%EvG7:n  
:>lica_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v>Il #  
这个差事就留给了holder自己。 WfVkewuPo  
    iL1.R+  
{+[~;ISL  
template < int Order > %+$P<Rw7  
class holder; xmtbSRgK9  
template <> iUh_rX9A"  
class holder < 1 > Ms ?V1  
  { S=lA^#'UdX  
public : . iq.H  
template < typename T > ( 5 d ~0  
  struct result_1 lwLK#_5u  
  { R~b9)  
  typedef T & result; ?Gl'-tV  
} ; I=hgfo  
template < typename T1, typename T2 > @1P1n8mH]  
  struct result_2 s<qSelj  
  { : o$ R@l  
  typedef T1 & result; G*BM'^0+  
} ; e#k9}n^+  
template < typename T > <9bQAyL9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !?tWWU%P)  
  { fD q, )~D  
  return (T & )r; G;Y,C<)0k  
} sXTt )J  
template < typename T1, typename T2 > HH6b{f@^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }eb%"ZH4|  
  { n:he`7.6O  
  return (T1 & )r1; tH:ea$A  
} #s1M>M)  
} ; )T#;1qNB  
?9X#{p>q  
template <> c i7;v9  
class holder < 2 > %e7{ke}r  
  { l{#m"S7J^  
public : iCN@G&rVw  
template < typename T > 6u7 (}K  
  struct result_1 *cp|lW!ag  
  { #2DH_P  
  typedef T & result; z/fRd6|[  
} ; UF<|1;'  
template < typename T1, typename T2 > *ILS/`mdav  
  struct result_2 q30WUO;  
  { YH<F~F _  
  typedef T2 & result; C?rL>_+71  
} ; CpS' 2@6  
template < typename T > Beqhe\{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mkBQX  
  { QC<( rx  
  return (T & )r; ^yK94U;<Gy  
} .EloBP  
template < typename T1, typename T2 > 5?;'26iC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +nuv?QB/  
  { V-=$:J"J'\  
  return (T2 & )r2; 5F2+o#*h  
} vkq?z~GA  
} ; zwU8iVDe  
|@nvg>mu  
.ET;wK  
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> >。 eiEZtu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F:pXdU-xf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0y;&L63>T  
#j-,#P@  
return l(i, j) = r(i, j); g#[9O'H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `8FC&%X_  
/>ob*sk/Y  
  return ( int & )i; .?I!/;=[  
  return ( int & )j; iZMsN*9[  
最后执行i = j; #-'}r}1ZT  
可见,参数被正确的选择了。 k|A!5A2  
hQL9 Zl~  
puqLXDjA/  
:VN<,1s9p^  
Od&M^;BQ  
八. 中期总结 LOnhFX   
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: MCh8Q|Yx4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8~HC0o\2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b V9Z[[\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y sr{1!K  
ys#M* {?  
p~8~EQFj  
X3W)c&Pr  
@1]<LQ\\  
@O45s\4-*  
九. 简化 :m&`bq  
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。 ~7 `x9MUc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {6%uNT>|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: >t D-kzN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o B6" D  
  +-*/&|^等 /#:RYM'Tu  
2. 返回引用。 5?O/Aub  
  =,各种复合赋值等 Q`vyDoF  
3. 返回固定类型。 {t=Nnc15K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) keJec`q=X  
4. 原样返回。 %+I(S`}  
  operator, k2t?e:)3zr  
5. 返回解引用的类型。 w:Lu  
  operator*(单目) Ep?a>\  
6. 返回地址。 "~V}MPt  
  operator&(单目) B4|`Z'U#;  
7. 下表访问返回类型。 Q|ik\  
  operator[] UkqLLzL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2#(7,o}Y5  
  operator<<和operator>> B8_l+dXO  
+XpRkX&-  
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。 ]UgA z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~JZ Lfw  
/yykOvUO  
template < typename Left > ZH0f32K  
struct value_return N!h>fE`  
  { %M`|0g}!  
template < typename T > {?!hUi+  
  struct result_1 dX$])b_Uw  
  { tLvli>y@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /vPb  
} ; %I.{umU  
-:~`g*3#  
template < typename T1, typename T2 > `PW=_f={  
  struct result_2 5t<]|-i!  
  { #>- rKv.A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <oXsn.'\  
} ; i3%~Gc63  
} ; 9~; Ju^b  
H]-W$V   
/7lkbL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iit`'}+U  
=TP>Y"  
下面我们来剥离functor中的operator() [e}]K:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ky~x4_y5  
mCE})S  
return l(t) op r(t) Dq?2mXOqD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SRD&Uf0M  
return op l(t) Rke:*(p*n;  
return op l(t1, t2) ^=W&p%Y(!  
return l(t) op TdE_\gEo/R  
return l(t1, t2) op f.f4<_v'h  
return l(t)[r(t)] O#EBR<CuK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZGbZu  
<+$S{Z.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E1C8yIF  
单目: return f(l(t), r(t)); >WDpBn:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gK<-*v  
双目: return f(l(t)); h4qR\LX  
return f(l(t1, t2)); 7 %|>7  
下面就是f的实现,以operator/为例 c:6w >:  
X3-1)|g !z  
struct meta_divide nB]Q^~jX  
  { X,N@`  
template < typename T1, typename T2 >  \1MDCP9:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +,-r b  
  { &q< 8tTW5  
  return t1 / t2; t<k8.9 M$  
} P X0#X=$  
} ; `o3d@Vc  
\k,bz 0  
这个工作可以让宏来做: M/DTD98'N  
:3t])mL#   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Yo(B8}?0!  
template < typename T1, typename T2 > \ "pPNlV]UA^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ye%F <:O7  
以后可以直接用 UQR"wUiiV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UZ!hk*PF  
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 :L[6a>"neE  
(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。。。) vj b?N  
m#ie{u^  
OKqpc;y:D  
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 0?7uqS#L  
O9_YVE/-]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~"mZ0 E  
class unary_op : public Rettype II8nz[s  
  { 9y4rw]4zI  
    Left l;  d!t@A  
public : (FaT{W{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H_j<%VW  
_+N^yw,r*  
template < typename T > #TgJ d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [5VUcXGt*\  
      { 1IV 0a  
      return FuncType::execute(l(t)); f UIs(}US  
    } o W[,EW+u  
` Z/ IW  
    template < typename T1, typename T2 > 9CNHjs+-}s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K_5&_P1  
      { IebS~N E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5);#\&B  
    } 8joQPHkI\  
} ; )ziQ=k6d6  
nB5[]x'  
!{Y#<tG]  
同样还可以申明一个binary_op 4BT`|(7  
F^YIZ,=p!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %5G BMMn  
class binary_op : public Rettype C6VoOT )\  
  { *r`Yz}  
    Left l; 9^='&U9sr  
Right r; Tv$7aVi!  
public : 'oz = {;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YfPo"uxx  
#:|Y(,c  
template < typename T > cDiz!n*.q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +29\'w,  
      { `0i3"06lr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i6d$/ yP"  
    } lX*;KHT)  
swlWe}1  
    template < typename T1, typename T2 > B`scuLl3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qN[7zsaj  
      { N%f!B"NQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  nvPE N  
    } D-GU"^-9  
} ; H/k W :k  
n@;x!c< +  
$3'+V_CZ3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !C#RW=h9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C._sgO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M0SH-0T;Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 pV6HQ:y1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4w( vRe  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IxZ.2 67  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n\-_i2yy  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~5NGDT#L*  
下面是修改过的unary_op DOVX$N$3  
D:E~yh)$-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (AG  
class unary_op r^t{Ii ~  
  { DME?kh>7  
Left l; X-1Vp_(,TP  
  qb4;l\SfT  
public : Z9m;@<%  
E`fssd~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yim$y, =d  
50ew/fZj|  
template < typename T > pPqN[OJ  
  struct result_1 0l: pWc  
  { ph?0I: eU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <cv1$ x ~P  
} ; 3DAGW"F  
%hbLT{w  
template < typename T1, typename T2 > ,/6:bc:W  
  struct result_2 (?BgT i\  
  { p@Y$eZ:O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bH/pa#G(  
} ; 1?RCJ]e5  
4)HWPX  
template < typename T1, typename T2 > P"h\7V,d%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .'b3iG&  
  { p=+*g.,O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O^Vy"8Ji}y  
} M`P]cX)x  
n& m?BuG  
template < typename T > (}X?v`Y^W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >&vO4L  
  { /=m9s  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'e>sHL  
} cNo4UZvr  
-;)SER3Wq4  
} ; 46Q; F  
a\69,%!:  
S"^KJUUc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L-C/Luws  
好啦,现在才真正完美了。 U`9\P2D`/  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gr"7w[|+  
GoSWH2N  
template < typename Right > ' ?G[T28  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,(0XsBL  
  { [k~+(.2I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]Ec[")"kT  
} gZ"{{#:}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >3`ctbe  
nqxq@.L2  
VuMDV6^Z  
sRyw\v-=P  
vvsNWA  
十. bind 6G<Hi"I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Cre0e$ a  
先来分析一下一段例子 K-EI?6`xM  
@yn^6cE  
0"^oTmQN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _%Jl&0%q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UI<PNQvo9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 22/?JWL>  
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。 9j?hF$L"  
我们来写个简单的。 bj7MzlGFy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (: TGev  
对于函数对象类的版本: UiK+c30FU  
*lerPY3 q  
template < typename Func > ]PzTl {]  
struct functor_trait r$r&4d Y  
  { k~jKJb-_  
typedef typename Func::result_type result_type; L_gsG|xX  
} ; aC,vh1")F  
对于无参数函数的版本: 0"kE^=  
e.}3OK  
template < typename Ret > LD~Jbq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RC8)f8n  
  { ^KZAYB9C  
typedef Ret result_type; *)NR$9lGv  
} ; B)DC,+@$  
对于单参数函数的版本: <Id1:  
F/h:&B:;  
template < typename Ret, typename V1 >  w{ r(F`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l<aqiZSY  
  { ,dZ H$  
typedef Ret result_type; (]}x[F9l  
} ; cPx ~|,)l  
对于双参数函数的版本: XY!{g(  
_ 7BF+*T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nG},v%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6>=-/)p}  
  { $ o5V$N D  
typedef Ret result_type; T^'*_*m  
} ; I[g?Ju >  
等等。。。 AY&9JSu 6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zc4(tf9  
8L7Y A)u  
template < typename Func > 0r0\b*r  
struct func_return 5y(t`Fmt  
  { d(X\B{  
template < typename T > K#l  -?  
  struct result_1 5DkK'tCI9Z  
  { )4!CR/ao  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0H OoKh  
} ; Ko$ $dkSE  
*h*j%  
template < typename T1, typename T2 > C,|nmlDN  
  struct result_2 yhSk"e'G  
  { _Sly7_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0+K`pS'  
} ; v7o?GQ75  
} ; I 9{40_  
A;fB6  
-YzQ2#K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l$k]O  
vLv|SqD  
template < typename Func, typename aPicker > yN9$gfJC^  
class binder_1 <OR.q  
  { MPKpS3VS  
Func fn; ~j/bCMEf!  
aPicker pk; 1N!Oslum  
public : 4;BW  
er[" NSo  
template < typename T > u[V4OU}%  
  struct result_1 fqcU5l[v,  
  { ]5} -y3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i"%JFj_G  
} ; Qb!!J4| !  
z'?7]C2b  
template < typename T1, typename T2 > 5T$}Oy1  
  struct result_2 saGRP}7?  
  { -TzI>Fz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hsTFAfa'  
} ; }mKGuCoH>  
l-<3{!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 22)0zY%\  
D'7A2f  
template < typename T > Ne &Xf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ruZYehu1W  
  { uSABh ^  
  return fn(pk(t)); DC?21[60  
} /^++As0pY  
template < typename T1, typename T2 > l;XU#6{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Cz1C  
  { 42b.7E  
  return fn(pk(t1, t2)); "bD+/\ z  
} @T<ad7g-2J  
} ; A#v|@sul  
q%OcLZ<,  
4 t&gW  
一目了然不是么? FjD,8^SQW  
最后实现bind 0n4g $JK7  
x`]Of r'  
+<pVf%u5  
template < typename Func, typename aPicker > nGq]$h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ef2Y l  
  { y]yine  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jMN)?6$=  
} u|(Ux~O  
lq:]`l,6@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Sp 7u_Pq{  
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。 c:=7lI  
`%$8cZ-kr  
十一. phoenix _R EqT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `+roQX.p  
Z7JKaP9{:  
for_each(v.begin(), v.end(), Of-C  
( 8<YX7e  
do_ #$LH2?)  
[ A5sf  
  cout << _1 <<   " , " 9wAA. -"  
] 9.xvV|Sp  
.while_( -- _1), z'7#"D  
cout << var( " \n " ) <KKDu$W|T  
) MQwIPjk8  
); (V$Zc0  
sB?2*S"X)<  
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: 8$\Za,)g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5,S,\O9>X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r)gCTV(kb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hdo&\Q2D8  
Rb)|66&3&  
qv *3A?uzr  
template < typename Cond, typename Actor > 24/ /21m  
class do_while XAkK:}h  
  { wAw42{M  
Cond cd; 8h@q  
Actor act; },rav]  
public : ERF,tLa!  
template < typename T > w'A tf  
  struct result_1 '0 ]r<O  
  { E_~x==cb  
  typedef int result_type; N*Yy&[  
} ; J5;5-:N  
d]8_l1O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @cZ\*,T  
fb23J|"  
template < typename T > t\zbEN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /?Vdqci  
  { _l<mu?"  
  do 7!p LK&_  
    { (qUK7$  
  act(t); cQX:%Ix=  
  } )u0O_R  
  while (cd(t)); {&-#s#&  
  return   0 ; YJd8l>mz  
} f27)v(EJ  
} ; k=?^){[We  
Jn=42Q:>  
mwIk^Sz]@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T tPr)F|  
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。 #: #Dz.$L  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6a*83G,k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 RwW$O@0  
下面就是产生这个functor的类: J@QdieW6  
vs +QbI6>-  
-j&Vtr  
template < typename Actor > .Rvf/-e  
class do_while_actor }S */b1  
  { ZZ("-#?  
Actor act; #F!Kxks  
public : fz3lR2~G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h$pk<<  
C`NmZwL  
template < typename Cond > m2(E>raV6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T6uMFD4 |  
} ; !{(ls<  
`a >?UUT4  
Umz05*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K\(6 rS}N  
最后,是那个do_ n3$gx,KL  
GF'f[F6oI  
? Vp%=E  
class do_while_invoker )Q]w6he3  
  { qBYg[K>  
public : (9]6bd  
template < typename Actor > ?ok)>P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 26.)Ur<F  
  { :3^dF}>  
  return do_while_actor < Actor > (act);  q>-R3HB  
} hm\\'_u  
} do_; Lc]1$  
a8Uk[^5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 99u/fkL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $mpO?D J~  
最后来说说怎么处理break和continue ?YBaO,G9o  
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。 6{=_718l`  
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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