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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G$HLta  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bt^];DjH  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, C JNz J(  
K\GIh8L  
.cX,"2;n  
pd{;`EW|  
  class filler ~IE5j,SC  
  { dLek4q `l  
public : XT5Vo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4c_F>Jw[  
} ; WsCzC_'j.  
]m(5>h#  
^D0BGC&&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: NX*9nwp^  
2)^[SpZ  
:`ysq  
S-:7P.#Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tK|hC[  
/fM6%V=Y  
It\o b7n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =9;jVaEMJL  
\'L6m1UZ%  
u? f3&pA  
h;KI2k_^  
二. 战前分析 '#.:%4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 s `r  tr  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :6z0Ep"  
#:68}f"$  
cF[[_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); | We @p  
  /* --------------------------------------------- */ 5W!E.fz*T  
vector < int *> vp( 10 ); 9e Dji,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XfxNyZsy&>  
/* --------------------------------------------- */  1Nk}W!v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4[!&L:tR  
/* --------------------------------------------- */ ~5wCehSb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~^"cq S(  
  /* --------------------------------------------- */ *3<m<<>U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '+X9MzU*\  
/* --------------------------------------------- */ EVj48  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b['TRYc=:  
S@7A)  
g-%uw[pf  
b@f. Kd7I  
看了之后,我们可以思考一些问题: M{7EFTy!y  
1._1, _2是什么? -c=IO(B/  
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。 ,7M9f  
2._1 = 1是在做什么? C({L4O#?o  
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。 ^D B0C  
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。 )M]4p6Y  
YS{  
AX1'.   
三. 动工 )}c$n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: va;d[D,  
'EREut,>'  
:7Vm]xd}do  
-lMC{~h\(S  
template < typename T > hBE}?J>  
class assignment $Y,]D*|"K  
  { igz:ek`  
T value; uB,B%XHj  
public : mc(&'U8R0I  
assignment( const T & v) : value(v) {}  df 1* [  
template < typename T2 > .(S,dG0P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^[%~cG  
} ; xel&8 `  
8`VMdo9  
mk4%]t"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l}(~q!r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r 'jVF'w  
K)Db3JIIk  
u>S&?X'a  
wKY6[vvF  
  class holder E7_^RWG  
  { FcW ?([l  
public : {.,OPR"\  
template < typename T > ?o.G@-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9$DVG/  
  { xJ&StN/'  
  return assignment < T > (t); 7FDraEr#f  
} @/0aj  
} ; KH KqE6  
~hvhT}lE  
"W+4`A(/l  
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: W: ?-d{  
x(b&r g.-0  
  static holder _1; ,XA;S5FE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iD(K*[;lc  
KFV]2mFN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &6\rKOsn  
而不用手动写一个函数对象。 <01B\t7  
XbH X,W$h  
J)fS2Ni+  
]owH [wvX  
四. 问题分析 IeU.T@ $  
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。 p-7dJ  
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。 X2e|[MWkp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 If&p$pAH?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @W @L%<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;OKQP~^iH2  
8Peqm?{5Y5  
五. 问题1:一致性 _+;x 4K;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _>`0!mG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @P.l8|w  
1QN]9R0`#7  
struct holder Ti)n(G9$  
  { ]DUH_<3"E  
  // U50X`J  
  template < typename T > cKfYkJ)A'  
T &   operator ()( const T & r) const }%1E9u  
  { 1_p'0lFe  
  return (T & )r; q/3}8BJ  
} YT:1=Nf}  
} ; 'Aqmf+Mm  
x9ws@=[:  
这样的话assignment也必须相应改动: { &qBr&kg  
v[|iuOU  
template < typename Left, typename Right > w}1)am &pD  
class assignment 7Ow7|  
  { Q.|2/6hD7[  
Left l; ;,A\bmC  
Right r; K7l{&2>?  
public : 8zGzn%^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zyR pHM$E  
template < typename T2 > *@ o3{0[Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aH$~':[93  
} ; zm}1~A  
W[?B@sdSZ  
同时,holder的operator=也需要改动: =['ijD4TW  
"_l[4o[D  
template < typename T > W#wM PsB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m,KY_1%M  
  { UEeqk"t^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >r*Zm2($MR  
} j>T''T f  
/0c&!OP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;F+%{LgKl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~9c9@!RA2  
B';Ob  
return l(rhs) = r; qb<gh D=j  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 < 9MnQ*@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QCo^#-   
_SaK]7}m!  
template < typename Tp > S&Sf}uK  
class constant_t ~4^e a  
  { O92Yd$S  
  const Tp t; '!I?C/49k  
public : 1=X=jPwO C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /LD*8 a  
template < typename T > 9VByFQgM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'SieZIm)  
  { Q.\>+4]1&&  
  return t; s`B'vyoaa  
} Dk-L4FS  
} ; ^ \?9W  
qcot T\rq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dpd$&Wr0Y  
下面就可以修改holder的operator=了 )yP>}ME  
W% [5~N  
template < typename T > ,54<U~Lg:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GCKl [<9*  
  { A-io-P7qyj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w}0Qy  
} twtDyo(\  
-AT@M1K7%  
同时也要修改assignment的operator() ~c^-DAgB  
5dF=DCZ  
template < typename T2 > *LRGfk+h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a}K+w7VY\  
现在代码看起来就很一致了。 W!k6qTz)  
3$8}%?i  
六. 问题2:链式操作 1I`D$Xq~:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^ztf:'l@C  
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。 7|-xM>L$A  
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。 .;2!c'mT9  
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。 I/aAx.q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rd)) H  
%\cC]<>  
template < typename T >  vt N5{C  
struct result_1 ]SL&x:/-  
  { yLx.*I^6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d eoM~r9s  
} ; $<4Ar*i  
([Aq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: u-_$?'l;~  
1l_}O1  
template < typename T > 2M?lgh4"  
struct   ref i!3KG|V  
  { ~@D%qbN  
typedef T & reference; =]a@)6y  
} ; X6,9D[Nw  
template < typename T > tZ^;{sM  
struct   ref < T &> @<G/H|f  
  { }|Tg_+   
typedef T & reference; Y14R"*t~  
} ; [bG>qe1}&  
4E>(Y98  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lrhAO"/1  
j>xVy]v=|  
template < typename T > ^-u HdafP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ogqV]36Idh  
  { \bic.0-  
  return l(t) = r(t); prN(V1O  
} C|\^uR0  
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。 1H =wl =K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rfRo*u2"  
rx>Tc#g  
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 $ud>Z;X=P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OLNn3 J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s;s-6%p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zm+4Rl(  
最后的布局是: \GvY`kt3  
                Add t`T\d\  
              /   \ /]zib@i  
            Divide   5 &&1Y"dFs  
            /   \ yH%+cmp7  
          _1     3 Nf'dT;s.N  
似乎一切都解决了?不。 I ~L Q1 _  
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。 _(`X .D  
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。 `u~  
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: >J3ja>Gw/  
s}#[*WOc  
template < typename Right > 8TZA T%4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o U}t'WU  
Right & rt) const -\'.JA_  
  { 8EG8!,\I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); urXb!e{l  
} J(0=~Z[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &n]Z1e}5  
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。 o+-Ge J  
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。 Mc7<[a  
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。 90iW-"l+[  
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。 U.Chf9a -  
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? SKSAriS~  
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: x_y>j)  
h2|vB+W-  
template < class Action > }gi1?a59  
class picker : public Action R%N#G<^R  
  { t+!gzZ  
public : /-{O\7-D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "aWX:WL&}s  
  // all the operator overloaded 39T&c85  
} ; Wytvs*\`  
ss`q{ARb  
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。 _c9 WWp?  
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: J4Z<Yt/  
O3C)N I\i  
template < typename Right > _X%6+0M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fm$n@R bX  
  { )/WA)fWkT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W|H4i;u  
} e,#+Xx0M  
fteyG$-s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W_BAb+$aF  
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。 Tc3ih~LvG  
i. u15$  
template < typename T >   struct picker_maker 0(9I\j5`TT  
  { )1Ma~8Y%r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SEQO2`]e:  
} ; QVSsi j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c ;21i;&,9  
  { C`)^~C_]`3  
typedef picker < T > result; cB|Cy{%  
} ; |P.  =  
e1`)3-f  
下面总的结构就有了: 1RI#kti-"  
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。 nF. ;LM  
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。 _yxe2[TD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +2V%'{:  
至此链式操作完美实现。 Pzk[^z$C  
2yJ7]+Jd7Y  
(iCZz{l@~  
七. 问题3 c;b[u:>~-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z6FbM^;;  
o]|oAN9  
template < typename T1, typename T2 > KM_)7?`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =p,4=wo{  
  { 6z p@#vYI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;Z!~A"~$>  
}  u]1-h6  
hpqHllL  
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: l${Hgn+  
4 [5lX C  
template < typename T1, typename T2 > A{i][1N  
struct result_2 JO& ;bT<  
  { PUQ_w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vGPf`2/j.  
} ; Io,/ +#|  
8g# c%eZ  
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? Ersr\ZB  
这个差事就留给了holder自己。 XDP6T"h  
    Sg CqxFii  
7E!";HT  
template < int Order > lnS\5J  
class holder; 1*!c X  
template <> VeNNsg>&  
class holder < 1 > -+ ]T77r  
  { r6 oX6.c  
public : E !Oz|q  
template < typename T > |z!q r}i  
  struct result_1 8(vC jL  
  { dt-Qu},8-  
  typedef T & result; nJldz;  
} ; G_2gKkIK-  
template < typename T1, typename T2 > .KiPNTh'  
  struct result_2 8CP9DS  
  { :c~9>GCE&  
  typedef T1 & result; SQdz EF  
} ; 5(iSOsb  
template < typename T > +X* F<6mZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ==-7F3QP  
  { KA|&Q<<{@  
  return (T & )r; $I)Tk`=  
} vCy.CN$  
template < typename T1, typename T2 > p~Yy"Ec;p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <O,'5+zG%  
  { I<D&,LFH*w  
  return (T1 & )r1; hV3,^#9o  
} 4cXAT9  
} ; D_l/Gxdpr  
;-3h~k  
template <> p<of<YU)  
class holder < 2 > 8~&F/C*  
  { K:>NGGY8r  
public : 5}-)vsa`  
template < typename T > $Q`yNEc  
  struct result_1 _9Dn \=g  
  { '\ph`Run  
  typedef T & result; vO}qjw  
} ; a-T*'F  
template < typename T1, typename T2 > nu4Pc  
  struct result_2 s0C?Bb}?  
  { E@5zd@[  
  typedef T2 & result; NDB*BmG  
} ; 3n.+_jQ>s  
template < typename T > ppwd-^f3j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |QnUK5D$  
  { L0X&03e=e:  
  return (T & )r; f0-RhR  
} /p"U  
template < typename T1, typename T2 > 96.IuwL*.s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uuI3NAi~  
  { B]'e$uyL7  
  return (T2 & )r2; vqrBRlZ  
} E0sbU<11  
} ; K%Usjezv&  
v t^r1j  
,3wI~ j=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 GIl:3iB49  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sl~b\j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 68v xI|EZ  
N; rXl8  
return l(i, j) = r(i, j); xT{TVHdU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  C#A@)>  
k)$iK2I  
  return ( int & )i; !d:tIu{)  
  return ( int & )j; 21.YO]Et  
最后执行i = j; umJay />  
可见,参数被正确的选择了。 `^O'V}T  
D"`%|`O  
f?2zLE>u  
fdd~e52f  
$@_YdZ!  
八. 中期总结 ! a86iHU  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: zSEr4^Dk4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kFS0i%Sr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o:Ln._bj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *}+R{  
~&lQNl3`m6  
@; W<dJ<X  
M#=Y~PU  
' " Bex`  
 =Ov9Kf  
九. 简化 ^it4z gx@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 60~v t04  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uEBQoP2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jIKBgsiF/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HkW/G[7x&  
  +-*/&|^等 D*|( p6v1&  
2. 返回引用。 CKJAZ2  
  =,各种复合赋值等 g<M0|eX@~  
3. 返回固定类型。 (:ZPt(1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [fd~nD#.  
4. 原样返回。 wUbmzP.  
  operator, ymHKcQ  
5. 返回解引用的类型。 <inl{CX/  
  operator*(单目) Q%rVo4M#2  
6. 返回地址。 )m|C8[u  
  operator&(单目) ZmNZS0j  
7. 下表访问返回类型。 Q{O/xLf  
  operator[] &q.)2o#Q.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "K 8nxnq  
  operator<<和operator>> X8 8F>1}  
AlUJ1^o)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2K Pqu:lv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \{kHSV%z  
C2NzP& FD  
template < typename Left > n:F@gZd`  
struct value_return XnD0eua#  
  { 6 tX.(/+L  
template < typename T > GX7VlI[  
  struct result_1 6!@0VI&P  
  { GM:, CJ?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M\I_{Q?_  
} ; `Rrr>vj  
W^wd ([  
template < typename T1, typename T2 > |n)<4%i8J  
  struct result_2 #sL/y  
  { r|M'TA~:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9-B@GFB;8  
} ; NOV.Bs{ yL  
} ; "=FIFf  
,dOMW+{  
 2mQOj$Lv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \{lE0j7}h  
4yhcK&  
下面我们来剥离functor中的operator() [@g~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]XY0c6 <  
fD0{ 5  
return l(t) op r(t) D$ej+s7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :r\xkHg/f  
return op l(t) 8*vFdoE_oO  
return op l(t1, t2) O /vWd "  
return l(t) op 3zbXAR*  
return l(t1, t2) op 1p~5h(jI  
return l(t)[r(t)] %U-Qsy8|D)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n7@j}Q(&?  
j+nv=p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a"k'm}hVY$  
单目: return f(l(t), r(t)); Trpgx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !1("(Eb  
双目: return f(l(t)); ::ri3Tu  
return f(l(t1, t2)); KLW&bJ$|j  
下面就是f的实现,以operator/为例 vpi l$Uq  
]/a g*F  
struct meta_divide sLNNcj(Cy>  
  { hc"6u\>  
template < typename T1, typename T2 > Gj)uy jct  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3\]~!;dI  
  { ~C0 Pu.{o  
  return t1 / t2; )]3L/  
} {|Bd?U;  
} ; 0Lx3]"v  
EPv%LX_j  
这个工作可以让宏来做: '\ XsTs#L  
LGAX"/LX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,2,W^HJ  
template < typename T1, typename T2 > \ ERp{gB2U?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K0LbZMn,/  
以后可以直接用 kwO eHdV^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IEc>.J|T&  
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 1b8c67j[  
(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。。。) ,b4g.CV  
V +.Q0$~F5  
K|Om5 p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qZ&a76t  
zs0hXxTY:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > * O5:  
class unary_op : public Rettype VJ*\pM@no  
  { %/Bvy*X&  
    Left l; .8:+MW/  
public : >2u y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >J>>\Y(p  
 tq0;^L  
template < typename T > y)tYSTJK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @"w2R$o  
      { dGU8+)2cn  
      return FuncType::execute(l(t)); HZ{n&iJ  
    } #%4=)M>^  
(2d3jQN`  
    template < typename T1, typename T2 > H}B2A"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8!;$qVt  
      { EQ/^&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \@8*TS  
    } 5=Suj*s{D#  
} ; z(rK^RT  
k8 u%$G  
Hg aZbb>'  
同样还可以申明一个binary_op /,LfA2^_j{  
Qww^P/vm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8?kP*tmcZ  
class binary_op : public Rettype +v!v[qn  
  { 'bC]M3P  
    Left l; aLYLd/ KV  
Right r; dHq#  
public : bs BZ E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bQ"N ;d)e  
u0g*O]Y  
template < typename T > Co[n--@C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TW2Z=ks=  
      { @+:4J_N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %<AS?Ry  
    } -~\f2'Q  
8""mp]o9  
    template < typename T1, typename T2 > Ok*Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2kVp_=c  
      { XGhwrI^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KJdz v!l=  
    } .&PzkqWZ  
} ; Y1WHy *s?  
<wa(xDBw  
r6MB"4xd  
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 m:3J!1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xDUaHE1co  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1 }nm2h1 I  
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。 +sRP<as  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r :NH6tAL  
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。。。 B=dseeG[To  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "S(yZ6r"  
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) 5 q65nF  
下面是修改过的unary_op #%8 w  
,Bf(r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oq. r\r  
class unary_op JhJLqb@q  
  { S>#R_H<(  
Left l; jtCZfFD?  
  >XnO&hW  
public : wVE:X3Ei  
(6clq:c7j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wcn[gn<  
1`QsW&9=b  
template < typename T > Ihqs%;V  
  struct result_1 4.'JLArw  
  { Pr/]0<s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )x[HuIRaa  
} ; I7zn>^0}  
@[v8}D  
template < typename T1, typename T2 > t!t=|JNf{  
  struct result_2 L=g_@b   
  { L {qJ-ln:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !DcX8~~@  
} ; U0IE1_R  
}dKLMNqPA  
template < typename T1, typename T2 > l[*sHi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a:}E& ,&M  
  { |[LE9Lq/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]| WA#8_|  
} 3I*uV!notJ  
._,trb>o  
template < typename T > mf2Mx=oy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d.cCbr:  
  { Nv3tt  
  return OpClass::execute(lt(t)); _l T0H u  
} 3]`mQm E  
7Ud'd<  
} ; u>o<tw%Y  
^1VbH3M  
sOQcx\dK  
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 !g2a|g   
好啦,现在才真正完美了。 &^+3er rO  
现在在picker里面就可以这么添加了:  i6 L  
a( |xw  
template < typename Right > [#Fg\2bq_y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rS,j;8D-  
  { \JU{xQMB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J7n5Ps\M  
} g ;LVECk  
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。 ^aptLJF  
b pp*  
_:%U_U  
Mj'lASI  
_[JkJwPTx  
十. bind ZpWu,1  
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。 $3 vhddO  
先来分析一下一段例子 w+Vk3c5uI)  
0[9I0YBJ  
L$}g3{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M')bHB(~v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3 Ta>Ki  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |z+9km7,  
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。 )UP8#|$#T  
我们来写个简单的。 |Ng"C`$oqv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X'@f"=v9k  
对于函数对象类的版本: x< S\D&  
xD0NZ~w%  
template < typename Func > z{M8Yf |  
struct functor_trait E*^ 9|Y[  
  { J 8q  
typedef typename Func::result_type result_type; P}l#VJWp  
} ; fkG##!  
对于无参数函数的版本: Aqu]9M~  
5H*>  
template < typename Ret > 3SFg#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L~ 2q1  
  { 5& *zY)UL  
typedef Ret result_type; 4Cd#sQ  
} ; yLB~P7K  
对于单参数函数的版本: \gd6Yx^[  
G h=<0WaF=  
template < typename Ret, typename V1 > (Com,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %yvA   
  { \n;g2/VjO  
typedef Ret result_type; ^r4|{  
} ; '%ebcL  
对于双参数函数的版本: e{JVXc[D  
uOFnCy 4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ig$jKou F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C d|W#.6  
  { ZYDW v/u  
typedef Ret result_type; *;P2+cE>H3  
} ; wI>h%y-%!  
等等。。。 [9HYO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /yp/9r@T0  
pX^=be_  
template < typename Func > @`Wt4<  
struct func_return Th/{x h  
  { k#?| yP:  
template < typename T > w49{-Pp[  
  struct result_1 X\mz+al>[  
  { AI~9m-,mE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >fg4x+0%  
} ; }+_9"YQ:  
"8?TSm8  
template < typename T1, typename T2 > j9>TTgy@  
  struct result_2 5pmQp}}R  
  { ;.AV;C"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vs\|rLa  
} ; Fn> <q:  
} ; .8x@IWJD  
Tm\OYYyk  
gZ*hkKN6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4]IKh,jT  
>"b[r  
template < typename Func, typename aPicker > ?lyltAxs'  
class binder_1 V pH|R  
  { ZHcONYAr  
Func fn; 5v+L';wx[T  
aPicker pk; /L$NE$D} "  
public : Pfk{=y  
)\"I*Jwir  
template < typename T > VW~Xbyf  
  struct result_1 >HX)MwAP  
  { Gn[*?=Vy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OiF]_"  
} ; 4ODX 5If  
"\<P$&`HA  
template < typename T1, typename T2 > lU& Q^Zj`  
  struct result_2 (Wn "3 ]  
  { ?jFc@t*\:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W%WC(/hor  
} ; .X^43 q  
=nw0# '  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t%:G|n Sz  
@~hz_Nm@8  
template < typename T > , uO?;!t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g/!Otgfu  
  { 6}"lm]b  
  return fn(pk(t)); {RH*8?7  
} a 1NCVZ  
template < typename T1, typename T2 > K]9tc)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xa)7`bp<  
  { @T_O6TcY  
  return fn(pk(t1, t2)); j $KM9  
} ZRUh/<\[  
} ; OK.-]()!  
v23TL  
{vjq y&?y  
一目了然不是么? o3fR3P%$  
最后实现bind O8iu+}]/6  
tfsh!)u?  
V.U|OQouT  
template < typename Func, typename aPicker > 5"[y FmP*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O4n8MM|`  
  { 48;~bVr}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <jg8y'm@0  
} }0vtc[!  
XQ4dohGCP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <e[!3,%L  
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。 %@o&*pF^,  
3/:LYvM<  
十一. phoenix UUD\bWfn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UJ O]sD`i  
?F9hDLX  
for_each(v.begin(), v.end(),  H RWZ0 '  
( b5[f 5  
do_ $,g 3*A  
[ |HNQ|r_5S  
  cout << _1 <<   " , " {rs6"X^  
] NavOSlC+h  
.while_( -- _1), e K\|SQb  
cout << var( " \n " ) zz[g{[SN  
) E*h0#m|)  
); )Gx": D  
\l>q Y(gu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: OCvml 2 vP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J6= w:c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *1R##9\jU7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G3oxa/mO  
LR hP7D+A  
EUJ1RhajF  
template < typename Cond, typename Actor > )`e^F9L  
class do_while sb8z_3   
  { S.qk%NTTD  
Cond cd; buc,M@>  
Actor act; PXOq#  
public : Xqc'R5C w  
template < typename T > 9@kc K  
  struct result_1 Qfwwh`;  
  { nomu$|I  
  typedef int result_type; xU#]w6  
} ; V+P8P7y37B  
iH($rSE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c1gz #,  
*pDXcURw  
template < typename T > #rqyy0k0'h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D!81(}p  
  { ru#T^AI*^  
  do 0G+L1a-  
    { eUzU]6h  
  act(t); ;a#}fX  
  } #nxER   
  while (cd(t)); L#83f]vG  
  return   0 ; Wm];pqN  
} ^yzo!`)fso  
} ; ,Zf :R  
-='8_B/75  
QwKky ^A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NN31?wt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -wPuml!hZ|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5<'n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 buMiJzU  
下面就是产生这个functor的类: O('i*o4!}  
!gD 3CA  
b(+w.R(+Ti  
template < typename Actor > i{%z  
class do_while_actor XhJP87A  
  { )Tyky%P+iI  
Actor act; M6@'9E]|>  
public : [)C)p*!Y)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xfbK eS8  
b/a?\0^  
template < typename Cond > B}l}Aq8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?NL&x  
} ; H]T2$'U6  
B^Rw?: hN  
;] l{D}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uFA|r X  
最后,是那个do_ ]4LT#  
. }-@;:yh  
Vq)|gF[6i  
class do_while_invoker H|UV+Q0,  
  { sWojQ-8}  
public : IPr*pQ{;c  
template < typename Actor > <;TP@-a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3:02`;3  
  { %WJ\'@O\  
  return do_while_actor < Actor > (act); <:kTTye|  
} Vsm%h^]d  
} do_; #XYLVee,  
?%8})^Dd>4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?,+C!R?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;|;h9"  
最后来说说怎么处理break和continue Os]!B2j14  
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。 +Y.uZJ6+  
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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