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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jyFXAs2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +"F9yb  
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,  >q^l  
vY'E+M"+@  
qgk6 \&K[  
%eQw\o,a  
  class filler V>:ubl8j0l  
  { -Gn0TA2/C  
public : mrId`<L5l{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6ujePi <U  
} ; #P5tTCM  
!/wR[`s9w  
7FvtWE*  
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: ar[*!:!  
]q<Zc>OC  
tZqy \_G  
fLR\@f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a534@U4,  
f]37Xl%I  
^Uq"hT(41  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 18];fC  
zD%@3NA41  
HL34pmc  
I'>r  
二. 战前分析 $pGdGV\H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 '/ v@q]!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @WfX{485  
K6nGC  
z[bS soK`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J-)9>~[E<  
  /* --------------------------------------------- */ /4lm=ZE/  
vector < int *> vp( 10 ); aEwwK(ny  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5*IfI+}  
/* --------------------------------------------- */ yx&'W_Q@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `D9AtN] R  
/* --------------------------------------------- */ ^*A8 NdaB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rA6lyzJ  
  /* --------------------------------------------- */ A0`#n|(Ad!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }J-+^  
/* --------------------------------------------- */ w|0w<K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wU1h(D2&h  
)%D>U  
|)WN%#v  
76j5  
看了之后,我们可以思考一些问题: FatLc|[  
1._1, _2是什么? +`s%-}-r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QGM@m:O  
2._1 = 1是在做什么? 5\\a49k.p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R1lC_G]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 YNV4'  
"JJEF2e@Z  
@EV*QC2l;Y  
三. 动工 QM 'Db`B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E0-<-w3'  
:$gR >.`  
f%JC;Y  
K6X}d,g  
template < typename T > w] =q>p  
class assignment s+l3]Hd  
  { (M,IgSn9  
T value; F|3iKK022  
public : /Xo8 kC  
assignment( const T & v) : value(v) {} N6wCCXd  
template < typename T2 > ]> 36{k]&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `R+I(Cb  
} ; \C eP.,<  
>Qg 9KGk'  
xhmrep6+<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .,$<waGD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]| PDsb"e  
By7? <A  
@x @*=  
Fo@cz"%  
  class holder <JNiW8 PG  
  { jt?.g'  
public : n%Df6zQ<@s  
template < typename T > l6O8:XI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~.H*"  
  { |A0)-sVZ  
  return assignment < T > (t); a][QY1E@?  
} '|JBA.s|  
} ; jJOs`'~Q\  
!0k'fYCa  
sN%#e+(=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *dw6>G0U  
M7JQw/,xs  
  static holder _1; KqNbIw*sR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sh+$w=vC  
;"N4Yflz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cEc_S42Z  
而不用手动写一个函数对象。 LqA&@  
7Fd`M To  
<yq kJ  
n^P~]1i   
四. 问题分析 y +2  
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。 .\6q\7Ej  
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。 eKw!%97>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #lld*I"d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b)1v:X4Bv=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U:1cbD7|3  
HZDeQx`*s  
五. 问题1:一致性 t6JM%  
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?| $ /p/9 -  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CfMCc:8mL  
rQ*Fc~^L  
struct holder 2/ES.>K!.  
  { 8M,AFZ>F  
  // :psP|7%|  
  template < typename T > *`g'*R  
T &   operator ()( const T & r) const !um~P  
  { p6Ie?Gg  
  return (T & )r; -)Zp"  
} v+b#8  
} ; XHER[8l  
R5KOai!  
这样的话assignment也必须相应改动: "xK#%eJjWd  
:fx^{N!T  
template < typename Left, typename Right > >L_nu.x  
class assignment 8uq`^l%KkZ  
  { {k"t`uo_  
Left l; ah9P C7[  
Right r; (O@fgBM  
public : uZ/XI {/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2^;zj0]Rt  
template < typename T2 > V }?MP-.c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h%*@82DKK  
} ; (Q4hm]<  
G3wkqd  
同时,holder的operator=也需要改动: "!F%X%/  
 'K7m!y  
template < typename T > 9z9\pXFQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K275{ydN  
  { %p t^?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w28&qNha  
} +$;* "o  
 2.>aL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;.'\8!j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `:>N.9'o  
yRyUOTK  
return l(rhs) = r; S8Ec.]T   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9(AY7]6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `$oy4lDKQ  
p`I[3/$3  
template < typename Tp > ^1mnw@04  
class constant_t N}\%r&KR=  
  { 5"WI^"6b:  
  const Tp t; f]C`]qg  
public : hC D6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,%X"Caz  
template < typename T > $2J[lt?%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h%UM<TZ]"  
  { qe<xH#6  
  return t; "PePiW(i+  
} &ra2(S45  
} ; F>lM[Lu#  
7RZ HU+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5 !Ho[  
下面就可以修改holder的operator=了 ?l>Ra0  
D_)N!,i  
template < typename T > T jrz_o)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3 n3$?oV  
  { Xf%vfAf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %+ : $uk[  
} >*]dB|2  
f>zd,|)At  
同时也要修改assignment的operator() P|tNmv[;  
3'z L,WW  
template < typename T2 > /)*si  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !~_6S*~  
现在代码看起来就很一致了。 i*jnC>  
Min {&?a  
六. 问题2:链式操作 "%rzL.</  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m 88(f2Ch  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pJo#7rxd6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 VoC|z Rd_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 | <bZ*7G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E@J}(76VS  
8O| w(z  
template < typename T > =v(&qh9Q2  
struct result_1 HXb^K  
  { fJK;[*&Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9 Eqv^0u  
} ; c yH=LjgJf  
ql I1<Jx  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: AvZO R  
%zYTTPLZ  
template < typename T > [5;_XMj%  
struct   ref Pah*,  
  { otmyI;v 7<  
typedef T & reference; qS/ 'Kyp_  
} ; E^C [G)7n  
template < typename T > `1i\8s&O6@  
struct   ref < T &> ?`3G5at)9f  
  { _+ERX[i  
typedef T & reference; #}+_Hy  
} ; 'byao03  
*]>~lO1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :4x&B^,53  
MZ%S3'  
template < typename T > %4x,^ K]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '-V[t yE  
  { l9+)h }  
  return l(t) = r(t); P/[}$(&:  
} xA>3]<O  
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。 T!1Np'12zF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W2]%QN=m$  
r"W<1H u  
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 1Gw_S?$7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M!Ywjvw*)3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bW2Msv/H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :a*F>S!  
最后的布局是: LM*m> n*  
                Add F#Bi*YY  
              /   \ +a|u,'u  
            Divide   5 7,3 g{8  
            /   \ A",Xn/d  
          _1     3 RPZ -  
似乎一切都解决了?不。 q@d6P~[-gj  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 :MILOwF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6.M!WK{+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ch)#NHZ9F  
2>vn'sXdj  
template < typename Right > B&sa|'0U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -ze@~Z@  
Right & rt) const NC%)SG \  
  { OyATb{`'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fl71{jJ_  
} rW[7 _4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bJB* w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {W%/?d9m  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BFPy~5W  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 i)[~]D.EH8  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S~\u]j^%y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D' `[y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: DIWcX<s  
kYu"`_n}  
template < class Action > !$!"$-5  
class picker : public Action E@8&#<  
  { $*;ke5Dm4  
public : Mo&Po9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kjRL|qx`a;  
  // all the operator overloaded Ql9 )  
} ; #IxCI)!I{[  
$`txU5#vs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #4{9l SbU  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }^ZPah  
2rqYm6  
template < typename Right > Y4)=D@JI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ol@LLT_m  
  { TN.&FDqC9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RQW<Sp~  
} YA@OA$`E  
6@J)k V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $jN,] N~  
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。 F17nWvF  
0[!38  
template < typename T >   struct picker_maker ZZU"Q7`^  
  { ' 4 Kf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gro@+^DmT  
} ; $-lP"m@}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f/]g@/`  
  { +"D*0gYD  
typedef picker < T > result; |^t8ct?x~  
} ; T0lbMp  
Q);^gV  
下面总的结构就有了: /Avl&Rd  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 E{E%nXR)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nX-%qc"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B#K2?Et!t  
至此链式操作完美实现。 <m+$@:cO  
5# $5ct  
:a y-2  
七. 问题3 ^?gs<-)B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZH=oQV)6  
ns9a+QQ  
template < typename T1, typename T2 > j:J{m0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bId@V[9  
  { ,XmyC7y<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S`&YY89{&  
} 4&^BcWqA*f  
l;'c6o0e  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: AE&IN.-  
}|4dEao\  
template < typename T1, typename T2 > AV^Sla7|_  
struct result_2 ^n8r mh_%  
  { NRZ>03w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3qBZzM O*  
} ; @M]7',2"  
%)G]rta#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i*Ee(m]I  
这个差事就留给了holder自己。 9UeK}Rl^n  
    |\S p IFH1  
-<.b3Mh  
template < int Order > Mwd(?o  
class holder; o;2QZ"v  
template <> ~$Pz`amT|  
class holder < 1 > FT.;}!"l  
  { Oj^qh+r  
public : J,]U"+;H  
template < typename T > y}!}*Qj+/  
  struct result_1 rg{|/ ;imT  
  { |HMpVT-;j  
  typedef T & result; Z4@GcdZ  
} ; *WpDavovyB  
template < typename T1, typename T2 > E0a &1j  
  struct result_2 =)9@rV&~  
  { 1b-_![&]1  
  typedef T1 & result; a5# B&|#q  
} ; U> s$}Y:+Z  
template < typename T > [p# }=&d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h$~ \to$C  
  { L.) 0!1  
  return (T & )r; )I`Ma6bX  
} fG*366W  
template < typename T1, typename T2 > "iY=1F"\R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \,5OPSB  
  { ^E(:nxQ6s  
  return (T1 & )r1; mh=YrDU+L  
} 1y($h<  
} ; !*@sX7H  
`c~J&@|  
template <> Z&E!m   
class holder < 2 > 8Cw+<A*  
  { H~Fb=.h]U  
public : `gFE/i18  
template < typename T > >=Pn\" j  
  struct result_1  YXr"  
  { d`+@ _)ea  
  typedef T & result; Gn8'h TM  
} ; yMoV|U6  
template < typename T1, typename T2 > +__PT4ps  
  struct result_2 oX #WT  
  { U2D2?#  
  typedef T2 & result; ;9rS[$^$O  
} ; nF!6  
template < typename T > R#x~f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m<X[s  
  { ?' :v): J}  
  return (T & )r; O<o>/HH$  
} 2/W5E-tn  
template < typename T1, typename T2 > A3 |hFk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .h7`Q{  
  { NB|yLkoDyI  
  return (T2 & )r2; ;0c -+,  
} L" GQ Q  
} ; _vV3A3|Ec,  
Fb0r(vQ^  
/5$;W 'I  
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> >。 8*iIJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -E(0}\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +338z<'Z!  
"h'+!2mf  
return l(i, j) = r(i, j); NlG~{rfI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CVy\']  
Ap<kK0#h  
  return ( int & )i; D,l&^diz  
  return ( int & )j; IGQcQ/M  
最后执行i = j; ,|RN?1?U  
可见,参数被正确的选择了。 $"P[nNW3  
,ut-Di=6  
}83a^E9L  
Id}/(Pkq  
!K[UJQ s\  
八. 中期总结 @?vC4+'  
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: Rl/5eE8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h%%ryQQ&<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X;&Iu{&=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [Xyu_I-c  
Db`SNk=  
$Vp*,oRL  
I?&/J4o:  
}NJKkj?  
>'1 h  
九. 简化 B%^W$7 q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hl]q6ZK!6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZQk!Ia7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J yO2P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xt&4]M V  
  +-*/&|^等 hGy[L3 {  
2. 返回引用。 7,lnfCm H  
  =,各种复合赋值等 ;l %$-/%  
3. 返回固定类型。 YO'aX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QdrZi.qKH  
4. 原样返回。 " vka7r  
  operator, re~T,PPM  
5. 返回解引用的类型。 hm*cGYV/  
  operator*(单目) 4iI4+  
6. 返回地址。 "2~L  
  operator&(单目) (Z0_e&=*  
7. 下表访问返回类型。 8c\\-{  
  operator[] SK*z4p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U4.$o ]58  
  operator<<和operator>> )dd1B>ej]  
apOa E7|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U`aB&[=$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6_s(Kx>j  
lrAhdi  
template < typename Left > q6,z 1A"  
struct value_return H$+@O-  
  { ", p5}}/  
template < typename T > E<jW; trt_  
  struct result_1 N;`/>R4|I  
  { B[I9<4}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VsJiE0'%  
} ; :r>^^tGT!  
L#",.x  
template < typename T1, typename T2 > : r(dMU3%  
  struct result_2 <5? pa3  
  { o_1N "o%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kO5lLqE  
} ; UE{$hLI?g  
} ; 1ysQvz  
?-zuy US  
&+n9T?+b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t/}NX[q  
^v `naA(  
下面我们来剥离functor中的operator() ftG3!}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9QaE)wt  
41x"Q?.bY  
return l(t) op r(t) /O5&)%N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e P,bFc  
return op l(t) Wqkzj^;"G  
return op l(t1, t2) Wqkb1~]#Y  
return l(t) op o{6q>Jm  
return l(t1, t2) op \{}dn,?Fv  
return l(t)[r(t)] B>W8pZu-J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0-uw3U<  
XZ . T%g  
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: _6Y+E"@zs  
单目: return f(l(t), r(t)); lXg5UrW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tYXE$ i  
双目: return f(l(t)); xbBqR _ H_  
return f(l(t1, t2)); cGiL9|k  
下面就是f的实现,以operator/为例 *f3StX  
:\vs kk),  
struct meta_divide |{&M#qXe  
  { )S 7+y6f&*  
template < typename T1, typename T2 > r\d(*q3B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S3:AitGJ  
  { zs~Tu  
  return t1 / t2; lH;V9D^  
} A#6zI NK#B  
} ; gfs;?vP  
zGFD71=#  
这个工作可以让宏来做: i84!x%|P  
MoE&)~0u&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (c>g7d<>n  
template < typename T1, typename T2 > \ l2LLM{B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p]%di8&;N  
以后可以直接用 =C2sl;7~*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [lg!*  
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 vjq2(I)u  
(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。。。) )Xh}N  
o]~\u{o#.  
Z(7kwhP[`  
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 g_1#if&  
fO$){(]^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ]'`E  
class unary_op : public Rettype m/1FVC@*  
  { b?l>vUgAg  
    Left l; GPGE7X'  
public : 0muC4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B ytx.[zbX  
{Q3OT  
template < typename T > +?Ii=*7n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |82q|@e  
      { 1!KROes4  
      return FuncType::execute(l(t)); ~PI2G 9  
    } 9H/>M4RT  
f4h~c  
    template < typename T1, typename T2 > R7/S SuG6\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `R$i|,9 )  
      { *^uK=CH1?(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?id) 2V0s  
    } VD$5 Djq  
} ; 1>OlBp  
!1G KpL  
K9lekevB  
同样还可以申明一个binary_op ZQ]qJDk  
mUa#sTm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ifn|wrx;g  
class binary_op : public Rettype  d 2d-Mk  
  { 393c |8M  
    Left l; Zp> v  
Right r; Y {^*y  
public : tL$,]I$1+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0+e=s0s.  
<NMJkl-r8r  
template < typename T > v-tI`Qpb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '9zW#b  
      {  E.h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pM?~AYWb  
    } oI;ho6y)  
V 9Qt;]mQ  
    template < typename T1, typename T2 > byxlC?q7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [,;e ,ld  
      { ]~aj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1ysfpX{=  
    } -Cs( 3[  
} ; AH#mL  
%):_  
cuN9R G  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Z*m^K%qJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YGJ!!(~r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hSm?Z!+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Hz.i$L0}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t1Fqq4wRi  
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。。。 xoKK{&J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Byc;r-Q5V  
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) J'}+0mln  
下面是修改过的unary_op m$p}cok#+S  
rLsY_7!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E`o_R=%  
class unary_op /_0B5 ,6R  
  { iT}>a30]B  
Left l; R iLl\S#  
  '#7k9\  
public : QPVi& *8_  
N4vcd=uG#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e,JBz~CK*w  
l+9RPJD/:  
template < typename T > DyN[Yp|V  
  struct result_1 X"!j_*&ED  
  { #<xFO^TB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w a_{\v=  
} ; gADf9x"b  
|*NLWN.ja)  
template < typename T1, typename T2 > |dgiW"tUm  
  struct result_2 |M;Nq@bRv  
  { gw)4P tb!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f)*?Ji|5F  
} ; vwT1bw.  
J@2jx4   
template < typename T1, typename T2 >  Zi~.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1m~|e.g_'`  
  { Mt4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ;j26(dH  
} s9ix&m  
nK;d\DO  
template < typename T > y|| n9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9i\RdJv.  
  { 6\.g,>   
  return OpClass::execute(lt(t)); kH eD(Ea  
} j2D!=PK;  
v WXo#  
} ; th{f|fm62  
G3_7e A#;  
=`3r'c  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug l ms^|?  
好啦,现在才真正完美了。 i{fw?))+  
现在在picker里面就可以这么添加了: =MqEbQn{C3  
H1k)ya x4_  
template < typename Right > -s 0SQe{!_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p%$r\G-x  
  { bo=H-d|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~rV$.:%va  
} [)I^v3]U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 S%\5"uGa  
+ywz@0nx  
jr`T6!\  
w5i*pOG)Z  
k9 r49lb  
十. bind 2U[/"JL  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >)WE3PT/O"  
先来分析一下一段例子 u.2X "  
k{f1q>gd  
f! +d*9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x<l 5wh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WfO EI1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z -?\b^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 96\FJHt Z  
我们来写个简单的。 Qr R+3kxM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %bP+P(vZ  
对于函数对象类的版本: &b@_ah+f  
K>'4^W5d,  
template < typename Func > xQZOGq  
struct functor_trait %1{S{FB  
  { q?j7bp]  
typedef typename Func::result_type result_type; e)H FI|>  
} ; wf  ]Wm  
对于无参数函数的版本: s>DFAu!  
\*MZ 1Q*x  
template < typename Ret > L"YQji!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 570ja7C:  
  { 1Lf -  
typedef Ret result_type; iX?j"=!  
} ; .Yk}iHcW.  
对于单参数函数的版本: 4M"'B A<  
7oE:]  
template < typename Ret, typename V1 > j/Kul}Ml\*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #sU>L=  
  { w?D=  
typedef Ret result_type; 8;qOsV)UDT  
} ; 'cCM[P+  
对于双参数函数的版本: ar@,SKU'K  
~[!Tpq5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MTwzL<@$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b|87=1^m[  
  { 9+(b7L   
typedef Ret result_type; %{ U (y#  
} ; ]fY:+Ru  
等等。。。 :LuA6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &v]xYb)+<  
6<z#*`U1  
template < typename Func > p!E*A NwX  
struct func_return AIP0PJI3  
  { M7qg\1L  
template < typename T > R Q 8"vF#  
  struct result_1 x6aVNH=  
  { :2 \NG}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G$)q% b;Lz  
} ; }G(#jOYk  
`$"{-  
template < typename T1, typename T2 > 9F3aT'3#!  
  struct result_2 #F/W_G7v  
  { FpB3SJ6 B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; klmbbLce  
} ; Cno[:iom  
} ; y@}WxSK*0  
9|jMN j]vo  
l/?bXNt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UChLWf|'  
* r4FOA%P  
template < typename Func, typename aPicker > >]B_+r0m^  
class binder_1  2X`t&zg  
  { 7yG%E  
Func fn; rXSw@pqZ&  
aPicker pk; hB 'rkjt  
public : k'v+/6 Y  
mb'{@  
template < typename T > ^!m%:r7Dr  
  struct result_1 l(MjLXw5  
  { W^W.* ?e`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D!,'}G #  
} ; P/S,dhs(  
 de8xl  
template < typename T1, typename T2 > >8NUji2I  
  struct result_2 S!-t{Q+j^  
  {  v?d`fd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9QD+  
} ; 4[Ko|  
G_WFg$7G%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1)u,%  
r" |do2s  
template < typename T > Yl1l$[A$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uv$utu>< *  
  { i1{)\/f3  
  return fn(pk(t)); [+@T"2h2b  
} "6~+ -_:  
template < typename T1, typename T2 > ra ,.vJuT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K6F05h 5S  
  { t[HsqnP  
  return fn(pk(t1, t2)); pgUjje>#  
} *>GRU8_}  
} ; %U[H`E  
PE_JO(e;Xm  
n-?zH:]GG{  
一目了然不是么? B0g?!.#23  
最后实现bind uxX 3wY;M  
\R 3O39[  
>kuu\  
template < typename Func, typename aPicker > Vo%ikR #  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `/G9*tIR8g  
  { -lfbn =3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {rF9[S"h  
} ),,0T/69+9  
dF&@q,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s=R^2;^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 OSJL,F,  
Cpn!}!Gnf  
十一. phoenix oB<!U%BN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >qMzQw2  
 l:a#B  
for_each(v.begin(), v.end(), !h^_2IX  
( g/!tp;e  
do_ )|]*"yf:E  
[ iII%!f?{[  
  cout << _1 <<   " , " Qdy/KL1]  
] 2`V0k.$?p  
.while_( -- _1), HbCcROl(  
cout << var( " \n " ) $7O3+R/=  
) ~A(^<  
); ;b|=osyT\  
PmE 8O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: i"^ y y+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y?iW^>|?L=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !@h)3f]`1G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s?9`dv} P  
/.UISArH  
S2 -J1 x2N  
template < typename Cond, typename Actor > (V}?y:)  
class do_while Q0XSQOl  
  { xd`\Ai  
Cond cd; x45F-w{  
Actor act; wF-H{C'  
public : H:q;IYE+a  
template < typename T > "`KT7  
  struct result_1 VTO92Eo  
  { nwi8>MG  
  typedef int result_type; 0,cU^HMA  
} ; B}I9+/|{  
d(vt0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9 H>J S  
Ih5CtcE1'd  
template < typename T > CE4Kc33OU|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OP``+z>  
  { WuQ;Da0+_F  
  do |QyZ:`0u  
    { FW4#/H  
  act(t); rj29$d?Y9  
  } rLp0)Go  
  while (cd(t)); ~kI$8oAry  
  return   0 ; K;R!>p}t  
} YCG $GD  
} ; a!&<jM  
0|mC k  
BtF7P}:MGf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !#4b#l(e6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 1#XZVp;M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ddlF4L_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }?6gj%$c  
下面就是产生这个functor的类: m-9ChF: U  
m>DJ w7<  
SS&G<3Ke  
template < typename Actor > m*14n_m'  
class do_while_actor o#-^Lg&  
  { ^HWa owy=  
Actor act; RV@mAw.T  
public : NC"X{$o2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,H] S-uK~  
;(Z9.  
template < typename Cond > O}z-g&e.U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p-6T,')  
} ; G[zVGqk  
e'3y^Vg  
Nfd'|#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L}t P_ *  
最后,是那个do_ I9sQPa  
.bNG:y>  
=GC,1WVEqV  
class do_while_invoker u"U7aYGkY  
  { cE*d(g  
public : 'Z6x\p  
template < typename Actor > 2GRv%:rZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v+DXs!O{  
  { NqN}] nu6  
  return do_while_actor < Actor > (act); gq.l=xS  
} WS\Ir-B  
} do_; S3y(' PeF  
o}Q3mCB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *dx E (dP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l-8rCaq& J  
最后来说说怎么处理break和continue pE{Ecrc3|  
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。 B# o6UO\  
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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