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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [4Glt>Nj>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %nOBsln  
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, tJ.LPgfZ  
/ vje='[!  
 O\]CfzR  
p4Vw`i+DnH  
  class filler 'iMI&?8u  
  { ,$vc*}yI0  
public : 4VaUa8 D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x;Dr40wD@y  
} ; u/ y`M]17  
#&r^~>,#L-  
AWQwpaj-  
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: dm.?-u;C  
Ej'a G   
1oj7R7  
WU#bA|Cf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ( rZq0*  
w6R=r n  
+#1WOQfAD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $./JA) `  
)J~Q x-jG  
n?Gm 5##  
0NpxqeIDY  
二. 战前分析 yql+N[  
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。 og. dYs7W4  
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 Zf]d'oW{/  
A+Y>1-=JO  
Lkk'y})/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yn!LJT[~2  
  /* --------------------------------------------- */ c !P9`l~MQ  
vector < int *> vp( 10 ); 3Eiy/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?)4|WN|c_  
/* --------------------------------------------- */ "Oh-`C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $CL=M  
/* --------------------------------------------- */ wOHK dQ'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wc~a}0uz  
  /* --------------------------------------------- */ I.y|AQB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e#kPf 'gL  
/* --------------------------------------------- */ E;VW6[M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]4uIb+(S  
'9<Mk-Aj  
MV9{>xX  
tPC8/ntP8  
看了之后,我们可以思考一些问题: 39"8Nq|e  
1._1, _2是什么? wvT!NN K2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N[aK#o,  
2._1 = 1是在做什么? 1#]tCi`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 cQgmRHZ]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 zMtK_ccQ  
k[Uc _=  
W.zA1S  
三. 动工 4X#>;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Pm+H!x,  
JsfbY^wz  
H -.3r  
 A3'i -  
template < typename T > K{M_ 4'\  
class assignment @] )a  
  { "-v9V7KCM  
T value; g"# R>&P  
public : )F4er '  
assignment( const T & v) : value(v) {} .t"s>jq 1  
template < typename T2 > 'cH),~ z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vx!nC}f"k`  
} ; &z1r$X.AW  
!c(B^E  
4"l(rg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bhe|q`1,E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I \ vu?$w  
6G@_!i*2F  
Ms^Y:,;Hi  
.o|Gk 5)  
  class holder Uy_`=JZ  
  { |P5?0{  
public : 86IAAO`#  
template < typename T > eSa ]6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xiA9X]FB  
  { *RxbqB-  
  return assignment < T > (t); G_j` 6v)  
} ^Y #?@  
} ; 0qJ(3N  
LsV!Sd  
L8R|\Bx  
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: $D9JsUij  
F P mLost  
  static holder _1; 20%xD e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gtg; 6&2  
zUwz[^d<C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %I6iXq#  
而不用手动写一个函数对象。 )vuxy  
Qo;$iLt  
jew?cnRmd  
T=b5th}  
四. 问题分析 :kY][_  
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。 qr<5z. %  
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。 Bj%{PK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %\r4c*O1q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1!vR 8.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (O&ooM* o  
0_"J>rMp  
五. 问题1:一致性 U6.$F#n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ? 76jz>;b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 og2]B\mN4  
'^7Sa  
struct holder I"T_<  
  { Vs{|:L+  
  // sFCoRH|"c  
  template < typename T > FE$)[w,m  
T &   operator ()( const T & r) const x]y~KbdeB  
  { `n5 )oU2q  
  return (T & )r; i/)Uj-*G)  
} /7P4[~vw  
} ; eW7;yH  
lD !^MqK  
这样的话assignment也必须相应改动: ~5cLI;4h  
=C<_rBY  
template < typename Left, typename Right > tgg *6lc  
class assignment gfih;i.pY  
  { AO8`ItNZdT  
Left l; #MOEY|6  
Right r; #1V vK  
public : , Y9lp)w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7U?x8%H*  
template < typename T2 > Nz5gu.a6{L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aQinR"o  
} ; g w }t.3}  
+uv]dD *i  
同时,holder的operator=也需要改动: 70|Cn(p_  
K[T? --H  
template < typename T > 5;dnxhf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l4r09"S|V  
  { uv9cOd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SB eb}LZ  
} 8LR_K]\  
Qy@chN{eP  
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。 AX]lMe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wm8(Ju  
P" 3{s+ r  
return l(rhs) = r; <A"}Krq?  
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。 nuKjp Ap!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  b.C!4^  
3}LTEsdM  
template < typename Tp > U.?,vw'aai  
class constant_t aSKI %<?xN  
  { #.Ft PR  
  const Tp t; f4`=yj*  
public : uN6TV*]:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Wl::tgU  
template < typename T > P) GBuW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \t^q@}~0Wz  
  { ]hv4EL(zi  
  return t; kQ{pFFO  
} ,}`II|.oB  
} ; 9<\wa/#  
"{L%5:H@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 In^$+l%O[  
下面就可以修改holder的operator=了 N55;oj_K  
Ngh9+b6[  
template < typename T > Q@ /wn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !cp ,OrO\  
  { -b r/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e[w)U{|40  
} "E 8-76n  
DghX(rs_  
同时也要修改assignment的operator() V:My1R0  
<E$5LP;:  
template < typename T2 > 'S@C,x%2,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Qmzj1e$6x  
现在代码看起来就很一致了。 >!`T=(u!  
/g@.1z1w  
六. 问题2:链式操作 ,C(")?4aJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &``;1/J*W  
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。 cKFzn+  
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。 ?sp  
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。 S-'iOJ 1]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MCL5a@BX)  
ykX}T6T  
template < typename T > qK;n>BTe  
struct result_1 [S-NGip  
  { vL\wA_z"<H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rK}*Uwut  
} ; jyLpe2 S  
\W}?4kz  
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: ryN/sjQC  
" 0K5 /9  
template < typename T > )k <ON~x  
struct   ref l|U=(aA]h  
  { |UBR8  
typedef T & reference;  V:F)m!   
} ; 9IC"p<D  
template < typename T > hY/SR'8  
struct   ref < T &> 5JIa?i>B  
  { H@,jNIh~h  
typedef T & reference; y%`^* E&  
} ; YeYFPi#  
ZMy7z|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L ?4c8!Q  
_"##p  
template < typename T > gWv/3hWWB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !T6oD]x3  
  { p,$1%/m  
  return l(t) = r(t); {cq; SH  
} :$dGcX}  
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。 }g5h"N\$o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o24` 5Jdh  
X.%Xi'H  
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 z#8GF^U:T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tJbOn$]2"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CPF d 3 3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -O^b  
最后的布局是: ZTM zL%i  
                Add EX=+TOkAf  
              /   \ =p N?h<dc  
            Divide   5 =JX.* MEB  
            /   \ Euk#C;uBg  
          _1     3 >c5Vz^uM{4  
似乎一切都解决了?不。 fPZBm&`C  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 gO gZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 X./8 PK?&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: % 7/XZQ  
-`&4>\o2Lx  
template < typename Right > ZQsE07  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xHZx5GJp9  
Right & rt) const :-ax5,J>q  
  { vn6/H8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5i83(>p3]e  
} 2W$c%~j$2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -gv@ .#N  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !94& Uk(O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 c{V0]A9VF  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \02j~r`o  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 s|"V$/X(W  
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? "|.>pD#0&  
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: f|w+}z  
el;^cMY  
template < class Action > [ C] =p  
class picker : public Action y%v<Cp@R  
  { NnGQ=$e  
public : KaBze67<|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J &u&G7#S  
  // all the operator overloaded Bl3G_Ep   
} ; *x)WF;(]g  
M5: f^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 k_-=:(Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lVARe3#  
2:&8FdU  
template < typename Right > i8Yl1nF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7==Uz?}C  
  { ipw_AC~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tA3]6SIK@  
} v}+axu/?  
:BC 0f9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WFjNS'WI_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 bxqXFy/I  
HI,1~ Jw+  
template < typename T >   struct picker_maker <E&1HeP  
  { Iwize,J~X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9K Ih}Q@P  
} ; pvDr&n9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HJ !)D~M{  
  { zVGjXuNa  
typedef picker < T > result; JUF[Y^C  
} ; ~i fq_Ag.  
&!N5}N&  
下面总的结构就有了: )[~ #j6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \#m;L/D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 g4oFUyk{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vD[@cm  
至此链式操作完美实现。 1AjsAi,7;2  
l:z :tJ#(  
UH%oGp$ykX  
七. 问题3  S`U Gk  
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。 `[jQn;  
]6pxd \Q  
template < typename T1, typename T2 > =yz#L@\!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !jU<(eY  
  { rf@/<Wu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5#80`/w^U  
} jMzHs*:  
qaA\.h7  
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: ig")bt3s5  
})M$#%(  
template < typename T1, typename T2 > |n}W^}S5  
struct result_2  --Dw  
  { PC.$&x4w1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; awHfd5nRS  
} ; /A9Mv%zjk  
fB3O zff  
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? X']>b   
这个差事就留给了holder自己。 )XnG.T{0|  
    f`:e#x  
prlB9,3|C  
template < int Order > &M6)-V4  
class holder; /raM\EyrlP  
template <> = EyxM  
class holder < 1 > 1 _fFbb"  
  { 9x;/q7  
public : OV7vwj/-  
template < typename T > ^W_}Gd<-#Y  
  struct result_1 o*qEAy ?  
  { 8!VjXj"  
  typedef T & result; r[TS#hQ  
} ; /I7sa* i  
template < typename T1, typename T2 > T9t9])  
  struct result_2 q[M7)-  
  { @7u4v%,wB  
  typedef T1 & result; Jtd@8fVi  
} ; ?Ih24>:D  
template < typename T > .x(&-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C: kl/9M@  
  { ` eND3c  
  return (T & )r; 6lT1X)  
} l YH={jJ  
template < typename T1, typename T2 > ]1)@.b;QR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hO;bnt%(  
  { >:W)9o  
  return (T1 & )r1; 8kW9.   
} +(/XMx}a  
} ; @!0j)5%  
>h[tHM O  
template <> 7/PHg)&  
class holder < 2 > a}i{b2B  
  { '8*gJ7]  
public : $#]?\psf  
template < typename T > Qc[[@=S%  
  struct result_1 Yo| H`m,  
  { 0WF(Ga/o  
  typedef T & result; g_0"T}09(  
} ; tborRi)  
template < typename T1, typename T2 > n\,TW&3  
  struct result_2 wS``Q8K+dM  
  { ~q4DePVE  
  typedef T2 & result; *VHBTO9  
} ; 4TwU0N+>  
template < typename T > rJ\A)O+Mq(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "*+epC|ks  
  { *9j9=N?  
  return (T & )r; *uA?}XEfi  
} <e/O"6='Z  
template < typename T1, typename T2 > AU87cqq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {D."A$AAa  
  { nz+o8L,  
  return (T2 & )r2; 1yX&iO^d  
} ;4 ?%k )  
} ; 7w>"M  
,yV pB)IQ  
oYJ&BPuA'  
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> >。 \lKQDct. -  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LaN4%[;X1-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]3d&S5zU  
a Q`a>&R0  
return l(i, j) = r(i, j); mNb+V/*x3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hXz"}X n  
9?,n+  
  return ( int & )i; F<V zVEx  
  return ( int & )j; R)<Fqa7Tm  
最后执行i = j; <>j, Q  
可见,参数被正确的选择了。 *zX<`E  
=_^g]?5i  
ik8e  
`d OjCA_&  
g:[&]o} :9  
八. 中期总结 })mez[UmZ  
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: JSGUl4N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sv0kksj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `Z%XA>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *2:)Rf  
5VG@Q%  
B@iIj<p~  
\F1n Ej  
,ypxy/  
ulj`+D?H  
九. 简化 rBr28_i   
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。 8$G$Rdn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1d\K{ 7i#  
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: >$R-:>~zN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jDXmre?  
  +-*/&|^等 _ORW'(:Z  
2. 返回引用。 ^+GN8LUs  
  =,各种复合赋值等 ?7G[`@^Y  
3. 返回固定类型。 p%3';7W\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #(  kT  
4. 原样返回。 b]|7{yMV  
  operator, KpwUp5K  
5. 返回解引用的类型。 ?[m5|ty#  
  operator*(单目) Llk`  
6. 返回地址。 HnY: gu  
  operator&(单目) 3_33@MM  
7. 下表访问返回类型。 X,y$!2QI  
  operator[] ?nt6vqaV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $mlsFBd  
  operator<<和operator>> X='4 N<  
2ZE4^j|  
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。 $7BD~U   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k?S-peyRO  
U{ahA  
template < typename Left > }:jXl!:V  
struct value_return 7kJ,;30)  
  { ?C $_?Qi  
template < typename T > J41ZQ  
  struct result_1 2l\Oufer"  
  { S:1! )7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,9A[o`b  
} ; PMrvUM62  
Nm; ka&'  
template < typename T1, typename T2 > Q2fa]*Z5  
  struct result_2 MaMs(  
  { C}00S{nAZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7XwFO0==  
} ; UyF]gO  
} ; ]\_4r)cN<n  
.0a$E`V=D  
DH 9?~|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KRXe\Sx  
WrG)&&d  
下面我们来剥离functor中的operator() l7x%G@1#~W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qY0Ic5wCY  
CV& SNA  
return l(t) op r(t) 90ORx\Oeo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !MGQ+bD6  
return op l(t) Y.}n,y|J}  
return op l(t1, t2) "arbUX~d  
return l(t) op gqC:r,a  
return l(t1, t2) op Gm6^BYCk  
return l(t)[r(t)] ,$*IJeKx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wiFckF/  
 z!F?#L5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: t;4{l`dk  
单目: return f(l(t), r(t)); `[:f;2(@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c^=,@#  
双目: return f(l(t)); !D6@\  
return f(l(t1, t2)); HZP`u >.  
下面就是f的实现,以operator/为例 0#yo\McZ  
Y)a 7osML  
struct meta_divide @|cas|U.r  
  { r-!8in2  
template < typename T1, typename T2 > e8gD(T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `GSfA0?  
  { \y0abxIHS  
  return t1 / t2; U,+=>ns>  
} CF$^we  
} ; y\@XW*_?  
0<P -`|X  
这个工作可以让宏来做: R"82=">v  
RQh4RUm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ icnp^2P  
template < typename T1, typename T2 > \ $:<KG&Br  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "0]i4d1l  
以后可以直接用 V= .'Db2D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gGZ$}vX  
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 Gb MSO  
(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$zM|Z1wR`  
PVU(R J  
{j^}"8GB  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D&]SPhX  
hZyz5aZ)K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9cj:'KG)!  
class unary_op : public Rettype \Hy~~Zh2  
  { p~M^' k=d  
    Left l; 2>UyA.m0  
public : ,rG$JCS'KQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (A ?e}M^}  
T$RZRZo  
template < typename T > .ipYZg'V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fc&4e:Ve  
      { Rr:,'cXGi  
      return FuncType::execute(l(t)); 3 UBG?%!$f  
    } & }}o9  
,H.q%!{h_  
    template < typename T1, typename T2 > q5QYp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P+o ZS  
      { {E!$<A9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z?+N3p9  
    } ^Dd$8$?[  
} ; mF#{"  
:GO}G`jY  
^OYar(  
同样还可以申明一个binary_op \f%jN1z  
~I!7]i]"*?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vu1F  
class binary_op : public Rettype i"zWv@1z  
  { p5Y"W(5_  
    Left l; r6j 3A  
Right r; 5]gd,&^?>  
public : ZG<<6y*.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hPH= .rX  
UX(#C,qgG  
template < typename T > 9r8*'.K`Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q7f\ 5QjT  
      { gP)g_K(e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DmPp&  
    } K~C*4H:9  
elw<(<u`  
    template < typename T1, typename T2 > Z9TG/C,eo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YB~}!F [(  
      { `|Tr"xavf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {bl^O  
    } rFdovfb   
} ; R~;<}!Gtx  
nKufVe  
tE- s/  
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 n|3ENN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #(!>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  lcyan  
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。 vMDV%E S1t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k6. }.  
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。。。 pT.iQ J|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c`AtK s)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) WOR~tS  
下面是修改过的unary_op V% psaT=)P  
g/'MECB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RCo!sZP}  
class unary_op %Q rf ]  
  { <<Ut@243\  
Left l; EO3?Dev  
  &+d>xy\^/  
public : hH|3s-o  
$_% a=0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,;hI yT  
6:#zlKYJ  
template < typename T > i4&"-ujrm  
  struct result_1 G2zfdgW${/  
  { @9-z8PyF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !A,]  
} ; +A3@{ 2  
CsJw;]dYI  
template < typename T1, typename T2 > x{j|Tf3,G  
  struct result_2 J9zSBsp_  
  { % sbDH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @|idlIey  
} ; "i(k8+i K  
Bc`jkO.q  
template < typename T1, typename T2 > z*"zXL C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uL\ B[<:  
  { VE6 V^6SL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vzd1:'^t  
} y08.R. l  
|Xlpgdiu  
template < typename T > n0:'h}^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a2SMNC]  
  { xJ:15eDC  
  return OpClass::execute(lt(t)); >A;Mf*E  
} CMI%jyiX  
JJPU!  
} ; ~q5"'  
c-(,%0G0  
pPuE-EDk  
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 cLEBcTx  
好啦,现在才真正完美了。 Oca_1dlx  
现在在picker里面就可以这么添加了: /ZUKt  
9,sj,A1  
template < typename Right > (i^{\zv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =c"`>Vi@d  
  { MuQyHEDF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uckag/tv  
} yF8 av=<{  
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。 K*xqQ]&  
LJt#c+]Li  
hOx'uO`x(  
& gnE"  
, `ST Va-  
十. bind *BF5B\[r?  
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。 yZj:Kp+7  
先来分析一下一段例子 ELZCrh6*  
4Z12Z@A#7  
y0k*iS e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8*-8"It<"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $vlq]6V8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PGF=q|j9K  
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。 $!)Sgb  
我们来写个简单的。 x DD3Y{ K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t;!v jac  
对于函数对象类的版本: hy3j8?66  
;}"_hLX  
template < typename Func > [p^N].K$  
struct functor_trait X`JWYb4  
  { "7mY s)=  
typedef typename Func::result_type result_type; RB`Emp&T  
} ; GVP"~I~/:  
对于无参数函数的版本: ]r8t^bqe  
j6]+ fo&3  
template < typename Ret > kscZ zXv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G0 Q} 1  
  { aw&:$twbM  
typedef Ret result_type; :8\!;!  
} ; ,K'>s<}  
对于单参数函数的版本: VJmX@zX9  
>77N5 >]e  
template < typename Ret, typename V1 > MB06=N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?f<JwF<  
  { nk|j(D  
typedef Ret result_type; /n;Ll](ri  
} ; :34]}`-  
对于双参数函数的版本: `?r]OVe{y  
S{' /=Px+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ErIAS6HS'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U ]jHe  
  { (N{Rda*8  
typedef Ret result_type; 3omFd#EP  
} ; " uf*?m3  
等等。。。 D!< [\ G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [!H2i p-  
Z M_ 6A1  
template < typename Func > ywWF+kR_  
struct func_return qKNX^n;  
  { Y7(E<1Yx  
template < typename T > ChO?Lm$y  
  struct result_1 uTTM%-DMHT  
  { XJ,P8nx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vz[E)(QX-`  
} ; 8s(?zK\  
q_S`@2Dzz,  
template < typename T1, typename T2 > S81Z\=eK  
  struct result_2 +EK(r@eV  
  { 5{/CqUIl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XHU&ix{Od  
} ; hiO:VA  
} ; A`_(L|~  
kzU;24"K  
U'(}emh}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Rj6:.KEJ  
>fHg1d2-  
template < typename Func, typename aPicker > &S[tI$  
class binder_1 FdwT  
  { pn3f{fQ  
Func fn; Hbwjs?Vq?]  
aPicker pk; q,6 y{RyS  
public : 5(e?,B }  
G%0G$3W"  
template < typename T > H^_]' ~.  
  struct result_1 {];4  
  {  o"J>MAD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O0OBkIj  
} ; 7LMad%  
tKg\qbY&  
template < typename T1, typename T2 > b*$/(2"m  
  struct result_2 ~3-2Iu^F  
  { 6!P];3&o\A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^@f%A<  
} ; v\7k  
s 33< }O0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rK&ofc]f$  
$jMU| {  
template < typename T > GBOz,_pw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y^5X>  
  { obWBX'  
  return fn(pk(t)); dv3+x\`9  
} [ox!MQ+s  
template < typename T1, typename T2 > k#"Pv"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ij; =  
  { V"":_`1VW  
  return fn(pk(t1, t2)); V# Mw  
} [P#^nyOh(  
} ; Q)N$h07R  
QYDTb=h~  
8\c= Un  
一目了然不是么? {MX_t/o=f  
最后实现bind XP'Mv_!Z  
<jd S0YT  
&We1i &w  
template < typename Func, typename aPicker > u*_I7.}9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UJ' +Z6d  
  { g*$ 0G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bm1+|gssn  
} cGSoAK  
+wd} '4)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MU5@(s3B?  
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。 H -('!^  
R<W#.mpo6  
十一. phoenix L'=e /&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xTQV?g J  
,Ie~zZE&  
for_each(v.begin(), v.end(), *8k`m)h26  
( f M 8kS  
do_ BcV;EEi  
[ Yh/-6wg  
  cout << _1 <<   " , " $$YLAgO4  
] 4/D ~H+k  
.while_( -- _1), v8g3]MVj3  
cout << var( " \n " ) pJ7wd~wF*  
) B.fLgQK0  
); FxOhF03\=[  
Bu?"b=B*  
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: DJgk"'  
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 Gjuc"JR7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AfvTStwr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i gzISYC_  
M52kau  
J{72%S  
template < typename Cond, typename Actor > .K^'Q|?  
class do_while I%xrDiK97  
  { }i_[wq{E&  
Cond cd; lv9Ss-c4  
Actor act; CaNZScnZ  
public : E&0A W{  
template < typename T > : 4$Ex2  
  struct result_1 p}uT qI  
  { M64zVxsd  
  typedef int result_type; .FK'T G  
} ; &B3Eq 1A  
{y0*cC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :K{`0U&l5  
tF)K$!GR[  
template < typename T > Lc^nNUzPo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $I_ 04k#t  
  { [ d<|Cde  
  do Jl3l\I'  
    { !7J;h{3Uw  
  act(t); 77/y{#Sk  
  } +Cx~4zEq  
  while (cd(t)); sw*k(i  
  return   0 ; a AYO(;3  
} RhyI\(Z2q  
} ; r5[om$|*  
C|"T!1MlY4  
f ;|[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y">tfLIL_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |w[}\#2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 R@>R@V>c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [a;lYsOsJ  
下面就是产生这个functor的类: )Y~q6D K  
y<PPO6u7  
d T/*O8  
template < typename Actor > &nn!{S^  
class do_while_actor /6F 1=O(c>  
  { @FkNT~OZ  
Actor act; If6wkY6sR  
public : P>euUVMPz4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9In&vF7$  
H_;Dq*  
template < typename Cond > ` 2|~Z H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hX)r%v:  
} ; =pWpHbB.  
/0SG  
&{&lCBN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H*|Bukgt/M  
最后,是那个do_ &.kg8|s{  
t,N- |  
.5L/<  
class do_while_invoker  9 N=KU  
  { [gzU / :  
public : UE7 P =B  
template < typename Actor > D]y6*Ha  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const } 3:TPW5S  
  { @babgP,  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9 )B>|#\  
} g ^)>-$=  
} do_; <!X'- >i%q  
G+[>or}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aC3\Hs  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 avO+1<`4B  
最后来说说怎么处理break和continue ABhza|  
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。 vo Q,K9  
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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