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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i  #8)ad  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iXXgPapz  
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, PY) 74sa  
.+ _x|?'  
xe_c`%_  
%)]{*#N4  
  class filler [dUW3}APV  
  {  H'2pmwk  
public : )kg^.tP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r_ Xk:  
} ; t&-7AjS5  
 fkYa  
y5oiH  
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: MF>?! !  
C/lp Se  
H!7/U_AH  
T} U`?s`)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z i<C 5E`  
XFH7jHnL+U  
,Y}HP3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %/~Sq?f-9@  
&Tl3\T0D  
;B!&( 50e  
z+Y0Zh";/#  
二. 战前分析 +AXui|mn  
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。 ]BX|G`CCc  
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 7TlOF  
 Q L  
@0+@.&Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f`vB$r>  
  /* --------------------------------------------- */ ])vM# f  
vector < int *> vp( 10 ); k`xPf\^tf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Dy0RZF4_  
/* --------------------------------------------- */ i?||R|>;"'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ys09W+B7  
/* --------------------------------------------- */ ~ M@8O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _18) XR  
  /* --------------------------------------------- */ *<]ulR2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Fb.wm   
/* --------------------------------------------- */ UG 9uNgzQ/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %n T!u!#  
)g+~"&Gcx  
1@;Dn'  
Un@dWf6'  
看了之后,我们可以思考一些问题: A"d=,?yE  
1._1, _2是什么? yP6^& 'I+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7'CdDB6&.  
2._1 = 1是在做什么? E%2]c?N5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }-!0d*I  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -I '#G D>  
Jro)  
8FU8E2zo  
三. 动工 g \&Z_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `l'z#\  
<Zn]L:  
1Sx2c  
42~tdD  
template < typename T > (HDR}!.E  
class assignment ~"#qG6dP  
  { ?7*.S Lt  
T value; Qw}uB$S>  
public : ]]V|[g&aJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} (gQP_Oa(  
template < typename T2 > }k~ih?E^s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2.qEy6  
} ; }&F|u0@b  
mA@FJK_  
?^n),mR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  6g576  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +<a-;e{  
`1{Y9JdQ  
#~BsI/m  
whxTCIV  
  class holder #p*D.We  
  { DS%~'S  
public : [0qe ?aI  
template < typename T > e];lDa#4-Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x+EkL3{  
  { ";yey]  
  return assignment < T > (t); u0zF::  
} q HaH=g%  
} ; :m]H?vq] \  
OD]`oJ|  
.o8Sy2PaV  
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: ?I{L^j^#4  
\| &KD  
  static holder _1; N?`V;`[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -M5vh~Tp  
. |%n"{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f$ 9O0,}%O  
而不用手动写一个函数对象。 ``4e&  
;x%"o[[>  
SO4?3wg7  
EM QGP<[  
四. 问题分析 \Kr8k`f  
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。 2*Zk^h=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _t&` T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %e^GfZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =gNPS 0H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l0 =[MXM4  
}@x!r=O)I  
五. 问题1:一致性 e`n+U-)z  
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?| _Z7`tUS-j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;`Nh@*_  
t.y-b`v  
struct holder :^7>kJ5?  
  { z_93j3 #  
  // O,6Wdw3+-3  
  template < typename T > MH=7(15R  
T &   operator ()( const T & r) const ;NU-\<Q{  
  { `6$|d,m5  
  return (T & )r; ' _d4[Olu  
} 5EU~T.4C<  
} ; 7UIf   
p<1y$=zS  
这样的话assignment也必须相应改动: `+z^#3l  
3P@D!lV&K  
template < typename Left, typename Right > 5skxixG  
class assignment m ww<Xm'  
  { vAp<Muj(a  
Left l; m< H{@ZgN(  
Right r; n,U?]mr  
public : ZDg(D"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n{u\t+f  
template < typename T2 > &AN1xcx\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B (Ps/  
} ; 2ah%,o  
Mg #yl\v  
同时,holder的operator=也需要改动: I4W@t4bZ  
!O,Sq/=.  
template < typename T > _%q~K (::  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jsl2RdI  
  { c {/J.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  />Q}0H g  
} \yl|*h3  
q3AqU?f  
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。 s1q8r!2\w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +D@5zq:5  
rtS' 90`  
return l(rhs) = r; l+[:Cni  
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。 s$).Z(6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'IG@JL'  
w lH\w?  
template < typename Tp > T'9ZR,{F  
class constant_t ak7kb75o  
  { XeX"IhgS>E  
  const Tp t; ')U~a  
public : MB!9tju  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U.KQjBi  
template < typename T > rUpe  ;c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const baBBn %_V  
  {  V\o7KF  
  return t; RN[I%^$"  
} SRwD`FF  
} ; |~r-VV(=  
T5 (|{-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =hkYQq`Q  
下面就可以修改holder的operator=了 '`3#FCg  
@@)2 12  
template < typename T > 1>"-!ADm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !bP%\)5  
  { "!~o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &E_a0*)e  
} 0^lWy+  
CmZayV  
同时也要修改assignment的operator() L.Qz29\  
fC[za,PXaE  
template < typename T2 > t N{S;)q#X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Gq^vto  
现在代码看起来就很一致了。 N ~{N Nf Y  
H_X^)\oJ  
六. 问题2:链式操作 B1V{3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -}#HaL#'K  
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。 ")T\_ME  
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。 z5kAf~A  
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。 $iu[-my_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .!x&d4;,q  
{%f{U"m  
template < typename T > X` zWw_i  
struct result_1 m[^lu1\wn  
  { unLhI0XW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TIWR[r1!  
} ; (k?H T'3)  
Mf1(4F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: d ~Z\%4  
j,.\QwpU  
template < typename T > %up?70  
struct   ref ;f[lq^eV  
  { 1z? }'&:  
typedef T & reference; l4>^79**  
} ; {'5"i?>s0>  
template < typename T > U[@y 8yN6M  
struct   ref < T &> CIjc5^Y2  
  { `ePC$Ovn  
typedef T & reference; !y= R)k  
} ; -QrC>3xZR  
Mfj82rHg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,%M[$S'  
A*EOn1hN  
template < typename T > [={mCGU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FTf#"'O  
  { v $Iw?y  
  return l(t) = r(t); # z|Q $  
} s/E|Z1pg3  
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。 Xw-[Sf]p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  Y{p$%  
q,vWu(.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 uM-,}7f7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XBQt:7[<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zx3gz7>k;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^7-zwl(>?N  
最后的布局是: CL|/I:%0  
                Add c$O8Rhx  
              /   \ Y;"k5 + q  
            Divide   5 X@rA2);6  
            /   \ *l+#<5x  
          _1     3 LQ jbEYp  
似乎一切都解决了?不。 d$zJLgkA  
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。 eTiTS*`u  
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。 o*S_"  
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: \^x{NV@v42  
$ik*!om5  
template < typename Right > O G`8::S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,/42^|=Z6O  
Right & rt) const /Mqhx_)>A  
  { 9iA rBL"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K^Awf6%  
} 0l!#u`cCI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KdkA@>L!;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 '5e,@t%y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \|]mClj#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 C=: <[_m`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 VdLoi\-/L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H@Dpht>[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "Ms;sdjg}&  
0 j.K?]f)h  
template < class Action > E}@C4pS  
class picker : public Action RkF#NCnL;  
  { >STtX6h  
public : %FO{:@CH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v}G^+-?  
  // all the operator overloaded TNX9Z)=>g  
} ; |#oS7oV(  
/*K2i5&X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #B `?}a=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =Zd(<&B K  
 is'V%q  
template < typename Right > qt/K$'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "-J 5!y*,Y  
  { MdHm%Vx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E+f)Zg :  
} ]Bhy  =1  
}E'0vf /  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uDf<D.+5Ze  
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。 #Y'eS'lv4  
j(;^XO Y#  
template < typename T >   struct picker_maker ,,H"?VO  
  { d9N[f>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !?2)a pM  
} ; 8>Cr6m   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GG} %  
  { 8y;Rw#Dz  
typedef picker < T > result; ]c.w+<  
} ; 79\ wjR!T  
_P>YG<*"kQ  
下面总的结构就有了: o[|[xuTm  
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。 8bIP"!=*W  
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。 i5,iJe0cA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ).T&fa"  
至此链式操作完美实现。 >=~\b  
2]>O ZhS  
zM'eqo>!c>  
七. 问题3 @<.@ X*#I  
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。 Gw M:f/eV  
!`DRJ)h  
template < typename T1, typename T2 > I \:WD"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &V"oJ}M/a  
  { ll:UIxx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZnG.::&:  
} h^M_yz-f  
 bGRt  
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: s|[>@~gXk  
WK ~H]w  
template < typename T1, typename T2 > hW^,' m  
struct result_2 ajYe?z  
  { 9T,/R1N8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SN{z)q  
} ; Cux(v8=n  
8{ zX=  
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? 7T~ M`$h  
这个差事就留给了holder自己。 [$N_YcN?  
    |3H+b,M5  
I>c,Bo7  
template < int Order > k+<9 45kC  
class holder; N8<J'7%  
template <> u v%Q5O4  
class holder < 1 > bJ^JK  
  { >ohH4:  
public : _fAgp_)  
template < typename T > Z8$}Rpo  
  struct result_1 n 8cA8<  
  { %@$UIO,(  
  typedef T & result; 0I}e>]:I  
} ; BZR{}Aj4pa  
template < typename T1, typename T2 > 0[;2dc  
  struct result_2 ^t >mdxuq  
  { ;KeU f(tH  
  typedef T1 & result; ]hl*6  
} ; z>x@o}#u\|  
template < typename T > 7[m?\/K~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]9@:7d6  
  { *S$v SDJCW  
  return (T & )r; JA^o/%a^  
} c9(3z0!F ?  
template < typename T1, typename T2 > ] V D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +v~x gUs  
  { i"{O~[  
  return (T1 & )r1; e#Tv5O  
} +pofN-*%  
} ; >{#JIG.  
Q*ITs!~Z  
template <> \pmS*Dt  
class holder < 2 > K$E3RB_F  
  { b#j:)PA0C  
public : 2HbnE&  
template < typename T > e UPa5{P  
  struct result_1 &L o TO+  
  { o%d TcoCN  
  typedef T & result; @s5=6z]=H  
} ; eP{srP3 9  
template < typename T1, typename T2 > QX,$JM3  
  struct result_2 oXPA<ef o  
  { `~1!nfFD  
  typedef T2 & result; 'Zx5+rM${}  
} ; /dnwN7Gf  
template < typename T > &kb`)F3nU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FD=% 4#|  
  { c*USA eP  
  return (T & )r; n<?U6~F&~  
} qxL\G &~  
template < typename T1, typename T2 > 7 qKz_O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !_I1=yi  
  { spK8^sh  
  return (T2 & )r2; bcIae0LZ  
} iL/c^(1  
} ; l#)X/(?;  
{UiSa'TR1b  
r(,U{bU<  
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> >。 HC`0Ni1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5Xy(za  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;(Yb9Mr)z  
"ra$x2|=}  
return l(i, j) = r(i, j); 9QZaa(vN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7h' C"rH  
qF)J#$4;6  
  return ( int & )i; UQVL)-Z  
  return ( int & )j; :e1h!G  
最后执行i = j; pEyZH!W  
可见,参数被正确的选择了。 I&PJ[U#~a  
)f8>kz(  
h]7_ N,  
y\Wn:RR1[  
2+]5}'M  
八. 中期总结 ,EqQU|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *v<f#hB"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n ]%2Kx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B|`?hw@g+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X9>fE{)!  
mF~T?L"  
%h. zkocM  
U~G7~L &m  
"8za'@D"f  
D%>Bj>xQD  
九. 简化 6)[moR{N1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "1o{mvCkR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7lC$UQx8  
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: !z?   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f-U zFlU  
  +-*/&|^等 kBUkE-~  
2. 返回引用。 D?Oe";"/  
  =,各种复合赋值等 ]4~Yi1]  
3. 返回固定类型。 +IZ=E >a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VZ]iep  
4. 原样返回。 e02Hf{eOfw  
  operator, Ae5A@4  
5. 返回解引用的类型。 4KPn V+h"b  
  operator*(单目) S!K<kn`E3  
6. 返回地址。 4:MvC^X~z  
  operator&(单目) 3Tr,waV  
7. 下表访问返回类型。 dJuyJl$*  
  operator[] *tjaac;z<J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @ f[-  
  operator<<和operator>> +.cpZqWn3  
}n)0}U5;0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 fy+5i^{=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g-3^</_fZ  
+'F;\E  
template < typename Left > y_PA9#v7  
struct value_return Lg4|6.Ez|P  
  { /R&`]9].s  
template < typename T > !Uiq3s`1T  
  struct result_1 _z p<en[  
  { =7!s8D,[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rfV'EjiM}  
} ; (Ypy}  
jUT`V ZK4&  
template < typename T1, typename T2 > *%uzLW0  
  struct result_2 U~ X  
  { E}wT5t;u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C-pR$WM:HN  
} ; DJGafX^  
} ; 9.)z]Gav  
S5>s&  
?K$&|w%{3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bH+NRNI]  
VQIvu)I  
下面我们来剥离functor中的operator() [;m@A\F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TX)W.2u=  
dv+Gv7&2/  
return l(t) op r(t)  }$oS /bo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c[ 2t,+O  
return op l(t) 3ynkf77cn  
return op l(t1, t2) |bk9< i ?  
return l(t) op ~[=<O s  
return l(t1, t2) op S1|5+PPs  
return l(t)[r(t)] $f@YQN=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?N4FB*x  
.!q_jl%U  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2poo@]M/  
单目: return f(l(t), r(t)); }u#3hYa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jp jHbG  
双目: return f(l(t)); L|1,/h 8p  
return f(l(t1, t2)); [aSuEu?mC  
下面就是f的实现,以operator/为例 @x `X|>&  
%??v?M*  
struct meta_divide Gf8^nfr  
  { 2: QT`e&  
template < typename T1, typename T2 > l]G iz&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 628iN%[-  
  { NV5qF/<M  
  return t1 / t2; #cQ5-R -1  
} (iKJ~bJ  
} ; stG +4w  
6B]=\H  
这个工作可以让宏来做: |!FQQ(1b  
l/3=o}8q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^cZ< .d2  
template < typename T1, typename T2 > \ ##mZ97>$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RKLE@h7[?  
以后可以直接用 3$hIc)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P'wo+Tn*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5mam WPw  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) L#S W!  
+'8a>K^  
cr;:5D%_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Kyx9_2  
fXWy9 #M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %N Q mV_1  
class unary_op : public Rettype k'r}@-X  
  { yeyDB>#Va.  
    Left l; {.Qv1oOa  
public : 4T@+gy^.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a~Dk@>+P>  
`h'+4  
template < typename T > 0n:cmML )D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `M~R4lr  
      { :G>w MMv&z  
      return FuncType::execute(l(t)); YPx+9^)  
    } 4AN8Sx(  
xJZaV!N|  
    template < typename T1, typename T2 > UIDeMz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yH('Vl  
      { wa<k%_# M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3qTr|8`s  
    } 6y!U68L;B  
} ; ~!ooIwNNz  
Q u2 ~wp<  
NsI.mTc2  
同样还可以申明一个binary_op D\M"bf>q1  
NzAh3k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3IRur,|'  
class binary_op : public Rettype OxDq LX  
  { e6MBy\*n  
    Left l; =?$~=1SL+  
Right r; (Y'cxwj%  
public : mrr]{K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]I)ofXu]  
L\UPM+tE  
template < typename T > X<5fn+{]S:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oeg Bk  
      { dnomnY(*<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *%/O (ohs@  
    } zG$5g^J  
t Cb34Wpf  
    template < typename T1, typename T2 > n UmyPQ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c5%}* "z  
      { Gtaa^mnxD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j4,y+ 9U  
    } !Ew ff|v"  
} ; "dP-e  
tC|?Kl7  
i.'"`pn_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |\dv$`_T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -$"$r ~ad  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7tWC<#  
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。 W8S sv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^vMlRt;  
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 6&=-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0U~$u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4GP?t4][  
下面是修改过的unary_op |dQz(z&6{5  
!-t w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _{c_z*rM8  
class unary_op XfE0P(sE  
  { %SB4_ r*<  
Left l; /pjl6dJ t  
  Xk.OyQ@  
public : K ,NmDc^  
8Azh&c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,r*Kxy  
EF!J#N2  
template < typename T > kJmwR  
  struct result_1 lIS`_H}  
  { zHA::6OgPN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nHm29{G0  
} ; l6#Y}<tq  
V\m"Hl>VIU  
template < typename T1, typename T2 > .O"a:^i  
  struct result_2 W+ ;=8S  
  { (=uT*Cb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C*ep8{B  
} ; 4/~x+tdc  
Jy/< {7j  
template < typename T1, typename T2 > lv=q( &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b5H}0<  
  { {Z k^J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lS9S7`  
} @=l6zd@  
~(v5p"]dj  
template < typename T > a%.W9=h=M(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6&0@k^7~  
  { 5@+?{Cl  
  return OpClass::execute(lt(t)); [hSJ)IZh  
} keLeD1  
1Sz tN3'q  
} ; }?,YE5~  
#M|lBYdW}  
o3`U;@&u  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V K6D  
好啦,现在才真正完美了。 we[+6Z6J  
现在在picker里面就可以这么添加了: D(ItNMc Ku  
]}lt^7\=  
template < typename Right > Y>w7%N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *V hEl7  
  { f~wON>$K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %B\x %e ;P  
} 3as=EYm  
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。 d eT<)'"  
_|["}M"?  
ss%,  
pWKE`x^  
WfaMu| L  
十. bind 9[zxq`qT}+  
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。 A0 Nx?  
先来分析一下一段例子 *gH]R*Q[Rt  
^O*-|ecA  
tnobqL'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iGSJ\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dscah0T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H2BRI d  
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。 -y|J_;EG  
我们来写个简单的。 )XN%pn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -B#1+rUW  
对于函数对象类的版本: U.,S.WP+d  
=_pSfKR;  
template < typename Func > _ cQ '3@  
struct functor_trait is8i_FoD,n  
  { `{:Nt#7  
typedef typename Func::result_type result_type; Ht;Rz*}  
} ; 5h/,*p6Nje  
对于无参数函数的版本: OUUV8K  
"jyo'r  
template < typename Ret > H9)n<r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rb-ao\  
  { y#B=9Ri=z  
typedef Ret result_type; U\Vg&"P  
} ; q  
对于单参数函数的版本: '(@q"`n  
ZwBz\jmbP  
template < typename Ret, typename V1 > IMwV9rF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~BuzI9~7P  
  { RJ@79L *#  
typedef Ret result_type; *@''OyL  
} ; r\Y,*e  
对于双参数函数的版本: =F$?`q`  
pgES)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O8 .xt|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7 2JwG7qh  
  { I}bu  
typedef Ret result_type; 9k ~8n9  
} ; 'r7[9[  
等等。。。 5(ZOm|3ix  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kVQm|frUz  
Ztmh z_u7  
template < typename Func > =!q]0#  
struct func_return r1< 'l  
  { yF(9=z"?  
template < typename T > pF8$83S  
  struct result_1 cxs@ph&Wk  
  { $B-/>Rz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0RA#Y(IR  
} ; B{&W|z{$  
L@GICW~  
template < typename T1, typename T2 > LHA^uuBN}  
  struct result_2 ij0I!ilG4  
  { g7]S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U!q2bF<@  
} ; x t-s"A  
} ; @/kI;8  
]:Ep1DIMl  
K9EHT-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VQpt1cK*  
>hNSEWMY`  
template < typename Func, typename aPicker > CWkWW/ZI  
class binder_1 "}Om0rB}1  
  { tcj "rV{G  
Func fn; =h4u N,  
aPicker pk; >u> E !5O  
public : b\ED<'  
:bct+J}l~  
template < typename T > O80Z7  
  struct result_1 T+Re1sPr?  
  { > Hv9Xz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `3\U9ZH23  
} ; I%r7L  
$/"Ymm#"\Y  
template < typename T1, typename T2 > @`KbzN_h/  
  struct result_2 =hTJp/L  
  {  #B~ ;j5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5%2~/ "  
} ; 'S6zkwC]  
EM@|^47$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0bh 6ay4  
r5s{t4 ;Ch  
template < typename T > kEq~M10  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _m?i$5  
  { .\oW@2,RA9  
  return fn(pk(t)); V]--d33/a  
} \2 DED  
template < typename T1, typename T2 > Ne+Rs+~4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \m|5Aqs  
  { vxPE=!|  
  return fn(pk(t1, t2)); ?VotIruR  
} /E<Q_/'Z  
} ; 9e`};DE   
,]0BmlD  
d3rjj4N"z  
一目了然不是么? aU;X&g+_)  
最后实现bind _UTN4z2aTG  
 dHx4yFS  
=)+^y}xb  
template < typename Func, typename aPicker > gH(#<f@ZI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uq]=L  
  { Q<6* UUQm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +ZjDTTk  
} 25Z} .))  
W]Xwt'ABz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T4:H:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 MMrN#&r  
@Pc7$qD%  
十一. phoenix OiA uL:D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !q$VnqFk  
&w^9#L  
for_each(v.begin(), v.end(), vGsAM* vw6  
( eMdP4<u  
do_ Os[z >H?  
[ m<j;f  
  cout << _1 <<   " , " n#"G)+h3#  
] oX^N>w0F  
.while_( -- _1), &<*M{GW'&  
cout << var( " \n " ) .^A4w;jPU  
) 1@I#Fv  
); #Db^*  
Sm {Sq  
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: VTL_I^p  
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 U:~]>B $  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pSQX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -l}"DP _  
S}Wj.l+F  
tOVTHx3E]  
template < typename Cond, typename Actor > ^(  
class do_while k+[oYd  
  { rx| ,DI  
Cond cd; 4j0;okQWV'  
Actor act; 8cZ[Kl%  
public : FP&Ykx~  
template < typename T > lGahwn:  
  struct result_1 O6$,J1 2l  
  { ,k.")  
  typedef int result_type; j{FRD8]V  
} ; 7)D[}UXz  
l$!ExXEZO;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V"8Go;[  
&&$*MHJ  
template < typename T > 3-{WFnA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b&E"r*i|  
  { 9?sY!gXc  
  do dCn9]cj/  
    { n\ Lsm  
  act(t); T] H 'l  
  } V1Ft3Msq  
  while (cd(t)); hy#nK:B  
  return   0 ; MA9E??p3\  
} +(Hp ".gU  
} ; B7qi|Fw  
1Bs  t|  
j/oc+ M^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _T.`+0UV  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8[@Y`j8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~a  V5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zE8_3UC  
下面就是产生这个functor的类: 3s]o~I2x  
]srL>29_b  
q@S \R 7R  
template < typename Actor > \5N \NN @J  
class do_while_actor bhDqRM  
  { g'km*EV  
Actor act; jp_)NC/~g  
public : bRFZ:hu l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~~WY?I-  
g@O?0,+1  
template < typename Cond > ShtV2}s|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d$\n@}8eZp  
} ; 1M)88&  
{gEz;:!):  
f[NxqNn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G?~Yw'R^8  
最后,是那个do_ #Q_Scxf  
!j  #8zN  
u*\QVOF  
class do_while_invoker dw}ge,bBic  
  { DI-&P3iGx  
public : oEZhKVyc.y  
template < typename Actor > J7WNgl% u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KX\=wFbP)  
  { ErA*a3  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9;*B*S~znW  
} OP(om$xm  
} do_; fi'zk  
LD WYFOGQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sjLm-pn3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xzx~H>M  
最后来说说怎么处理break和continue 6e,IjocsB  
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。 mbhh  
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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