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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xofxE4.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #Fkn-/nL  
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, !n^7&Y[N;  
*KYh_i  
./qbWr`L  
M+l~^E0Wj  
  class filler w+][L||4c  
  { /A82~  
public : 8+mu'RZ X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yc7 "tptfF  
} ; Nm{J=`  
BbG=vy8'l  
Bk;/>gD  
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: pP)> x*1  
Ha/Gn !l  
:G4)edwe  
(nnIRN<}$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  __Egr@  
Hd ${I",  
_]Y9Eoz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M?v`C>j  
QD*\zB  
OrRU$5Lo  
AVO$R\1YR  
二. 战前分析 v$~ZT_"(9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zwgO|Qg;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #9/S2m2\YG  
RD6`b_]o  
se S)`@n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #eY?6Kjn  
  /* --------------------------------------------- */ /g\m7m)u  
vector < int *> vp( 10 ); g E$@:j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h,x'-]q  
/* --------------------------------------------- */ nC@UK{tVa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U&OE*dq  
/* --------------------------------------------- */ Ey]P >J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t}fU 2Yb  
  /* --------------------------------------------- */ #vPf$y6jCI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PbIir=  
/* --------------------------------------------- */ ]}9D*V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~PA6e+gmL  
;T|hNsSt  
~+anI  
7NP Ny  
看了之后,我们可以思考一些问题: a+e8<fM yT  
1._1, _2是什么? kWxcB7)uk  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sSsRn*LN-:  
2._1 = 1是在做什么? j9 O"!9$vQ  
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。 +7$zL;ph=n  
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。 b\^9::oY  
D`@*udn=  
u= ydX  
三. 动工 }^Ky)**  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z:Nm9m  
A>Xt 5vk+  
T]y^PT<8?  
S)z5=N(Xz  
template < typename T > F:cenIaBF  
class assignment hC2_Yr>N%  
  { mVEHVz $  
T value; b:YyzOqEu  
public : T)#eaz$4W  
assignment( const T & v) : value(v) {} .Eg[[K_iD  
template < typename T2 > )/4U]c{-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !/6KQdF  
} ; [a\>"I\[  
j[&C6l+wH  
5 $:  q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @1tv/W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ca?;!~%zA  
L7 g4'  
3`> nQ4zC  
SAtK 'Jx[  
  class holder ="AJ &BqHd  
  { }@NT#hD  
public : 5d5q0bb  
template < typename T > ;(~H(]D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P'p5-l UK  
  { #hP&;HZ2>"  
  return assignment < T > (t); _%6Vcy  
} d ~3G EK  
} ; @DK;i_i  
0OPpALl  
F<|x_6a\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'qnnZE  
-40OS=wpA  
  static holder _1; -8D$[@y(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =3<@{^Eg  
N[8y+2SZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [" nDw<U  
而不用手动写一个函数对象。 ?R\:6x<  
:}}~ $$&  
~@N0$S  
&~a/Upz0]_  
四. 问题分析 6/&aBE=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `6 `oLu\l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >2@ a\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KvfZj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /%5X:*:H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IiRII)  
{wyf>L0j  
五. 问题1:一致性 8 !+eq5S3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| oCR-KR>{Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sn ~|<Vf  
PXJ`<XM  
struct holder +oe%bk|A  
  { 84UI)nE:Q  
  // a~"<lzu|$  
  template < typename T > _M9-n  
T &   operator ()( const T & r) const 7l|D!`BS  
  { v|K<3@J  
  return (T & )r; 2[Q/|D}}|  
} L2m~ GnP|?  
} ; u=9)A9  
a<ztA:xt|1  
这样的话assignment也必须相应改动: _/%,ZoZ2  
~f:jI1(}  
template < typename Left, typename Right > |m /XGr  
class assignment =x3ZQA  
  { E#A}J:  
Left l; #(Ah>y  
Right r;  wk (}q  
public : )OgQ&,#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D?< R5zp  
template < typename T2 > c DO<z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dLIZ)16&  
} ; c<n <!!vi  
*g;4?_f  
同时,holder的operator=也需要改动: 0'O*Y ]h+  
:KL5A1{  
template < typename T > 1xF<c<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z$&i"1{  
  { dJYQdo^X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Bm&%N?9  
} \"^.>+  
{^qp~0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 __N#Y/e ]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5\|u] ~b  
FELTmQUV  
return l(rhs) = r; I:9jn"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,}hJ)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nax(V  
&T) h9fyc  
template < typename Tp >  >!7\Rx  
class constant_t J SOgq/\  
  { />E:}1}{  
  const Tp t; Wu9))Ir  
public : 3Az7urIY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !1s^TB>N  
template < typename T > _Bhm\|t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qe\JO'g#e  
  { {f kP|d  
  return t; GI40Ztms  
} y8QJ=v* B  
} ; hRWRXC 9  
DRUvQf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ar:ezA  
下面就可以修改holder的operator=了 2UGnRZ8:1Y  
-g;cg7O#(  
template < typename T > KqH_?r`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a1n j}1M%  
  { nC> 'kgRt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #lHA<jI  
} L1i:hgq0]  
_~_E(rTn  
同时也要修改assignment的operator() `[*nUdG  
Yo$ xz  
template < typename T2 > fqcFfz6?x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I/ q>c2Pw$  
现在代码看起来就很一致了。 ^&mJDRe  
0Zq jq0O#  
六. 问题2:链式操作 #=* y7w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JM?X]l  
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。 K V-}:u(  
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。 >TqMb8e_  
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。 JO `KNI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZXR#t?D  
&bO5+[  
template < typename T > lIlmXjL0  
struct result_1 ^KeJ=VT  
  { ].C4RH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h *JzJ0X  
} ; />,Tq!i\4}  
SpB\kC"K  
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: '8|y^\  
[`eqma  
template < typename T > FNyr0!t,  
struct   ref Bh\>2]~@a  
  { ;HPQhN_  
typedef T & reference; <7;AK!BH  
} ; !PIpvx{aX  
template < typename T > )GpH5N'EI  
struct   ref < T &> lwU$*?yv  
  { /QeJ#EHn  
typedef T & reference; ."#M X!  
} ; ie f~*:5  
X/D^?BKC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]U8VU  
b+g(=z+  
template < typename T > a9=pZ1QAG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :{ }]$+|)\  
  { S|pMX87R  
  return l(t) = r(t); \~:Uj~  
} Vif0z*\e{  
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。 3i c6!T#t"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EGKj1_ml  
aj71oki)  
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 GWU"zWli]z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W]t!I}yPR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W_ =  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SX4"HadV>  
最后的布局是: P})Iwk|Z  
                Add 8<VO>WA>E  
              /   \ L:(>ON  
            Divide   5 E(;V.=I  
            /   \ l-Q.@hG  
          _1     3 ;hsem,C h7  
似乎一切都解决了?不。 )TmqE<[  
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。 r[TTG0|  
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。 7%E]E,f/#  
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: D_HE!fl  
ia!b0*<   
template < typename Right > /_`f b)f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &3nbmkM  
Right & rt) const @4'bI)  
  { Q^iE,_Zq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $\DOy&e  
} dHtbl\6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kYVn4Wq  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 soH M5<U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0(Hhb#WDh\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _7O;ED+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 I\BcG(hlJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? GomTec9.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (61_=,jv\h  
^zMME*G  
template < class Action > VGVZ`|  
class picker : public Action [CBhipoc  
  { QBNnvg4v  
public : b~1]}9TJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }nQni?  
  // all the operator overloaded !&3iZQGWv  
} ; ~is$Onf99#  
q:y_#r"_y  
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。 /lC&'hT  
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: sUfYEVjr  
>|"mhNF  
template < typename Right > _m  *8f\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >~g(acH%`x  
  { ?3{R'Buv]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lO)0p2  
} ZwV`} 2{  
C{i9~80n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gm-I)z!tz  
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。 vSt7&ec  
}|k_sx:  
template < typename T >   struct picker_maker fY|Bc<,V9)  
  { |b@H]c;"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fVU9?^0/)9  
} ; wz,T7L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *q?-M"K  
  { HywT  
typedef picker < T > result; nZfU:N  
} ; <*g!R!  
b;N[_2  
下面总的结构就有了: k k&8:;Vj  
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。 5,>Of~YN  
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。 N34.Bt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #SHmAB  
至此链式操作完美实现。 Xm|Uz`A;  
f1a >C  
6O`s&T,t  
七. 问题3 D['z/r6F  
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。 S G&VZY  
yU-^w^4  
template < typename T1, typename T2 > |NbF3 fD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "funFvY  
  { 8$|< `:~J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WMo   
} YpAJ7 E|7  
"k8Yc<`u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: b.`<T "y  
;{n@hM*O  
template < typename T1, typename T2 > e b])=  
struct result_2 .H M1c  
  { Y: ~A-_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l1_Tr2A}7/  
} ; UN~dzA~V  
X>[x7t:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ZfpV=DU  
这个差事就留给了holder自己。 r((2.,\Z  
    >|)ia5#  
K/2k/\Jk[_  
template < int Order > d6$,iw@>^  
class holder; 14[+PoF^A  
template <> `]Uu`b  
class holder < 1 > 69 PTo  
  { 'f#i@$|]  
public : +<G |Ru-  
template < typename T > p19[qy~.  
  struct result_1 @>wD`<U|  
  { j|`6[93MG  
  typedef T & result; @R5jUPUVV  
} ; kWF/SsE  
template < typename T1, typename T2 > *^BW[C/CTR  
  struct result_2 6m.ChlO/  
  { "[PxLq5  
  typedef T1 & result; P87!+pB(  
} ; h>'9-j6B  
template < typename T > |WopsV %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pjC2jlwm*  
  { b7 pD#v  
  return (T & )r; X5@S LkJ-`  
} >-2eZ(n)"  
template < typename T1, typename T2 > [79 eq=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (,5oqU9s@  
  { O'6zV"<P  
  return (T1 & )r1; p.r \|  
} Zz"b&`K  
} ; 7}r!&Eb  
TZ`@pDi  
template <> egBjr?  
class holder < 2 > y_^w|  
  { _RLx;Tn)L  
public : HF9\SVR B  
template < typename T > vybQ}dscn  
  struct result_1 yIm@m[B;  
  { O/X;(qYd  
  typedef T & result; ? m$uqi  
} ; |-WoR u  
template < typename T1, typename T2 > dDuT,zP  
  struct result_2 M18H1e@Al  
  { s6#@S4^=\  
  typedef T2 & result; ZS&n,<a5L}  
} ; -=W"  
template < typename T > dXkgWLI~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;j#$d@VG"  
  { %X)i-^T  
  return (T & )r; ~s}0z&v^te  
} b-/ztZ@u  
template < typename T1, typename T2 > {U$qxC]M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v&6=(k{E@R  
  { -mSiZ  
  return (T2 & )r2; l!n<.tQW  
} CaX0Jlk*  
} ;  u/ Os  
~c e?xr|  
[C GFzxz$  
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> >。 .U8Se+;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zeqP:goy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IrJPP2Q  
pUvbIbg+  
return l(i, j) = r(i, j); Qg)=4(<Hr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #n=b*.  
kzA%.bP|  
  return ( int & )i; U'pm5Mc\q  
  return ( int & )j; Zk#^H*jgx  
最后执行i = j; tEz6B}  
可见,参数被正确的选择了。 &*G+-cF  
Km~\^(a '  
QN%w\ JXS  
?/mkFDN  
V:M$-6jv  
八. 中期总结 'Ii%/ Ob!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (Bta vE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5lp L$  
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}/=Qgc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]!>ThBMa  
~|j:xM(i  
9N H"Ik*  
_9Pxtf  
wi#]*\N\9  
-*[?E!F  
九. 简化 'xNPy =#  
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。 +/A`\9QT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E"ju<q/Q  
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: 9/lCW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QjW7XVxB#N  
  +-*/&|^等 RU>Hr5ebo  
2. 返回引用。 p_!;N^y.  
  =,各种复合赋值等 O<3i6   
3. 返回固定类型。 zNE"5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;().  
4. 原样返回。 f%LzWXA  
  operator, FHNK%Ko  
5. 返回解引用的类型。 zw{cli&S  
  operator*(单目) #1MEmt  
6. 返回地址。 ,2F4S5F~rC  
  operator&(单目) 8^fkY'x  
7. 下表访问返回类型。 b P>!&s_  
  operator[] ILt95l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zl>l.zJ  
  operator<<和operator>> #;bpxz1lR9  
v1hrRf2<  
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。 #4(/#K 1j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =*q|568  
lVywc:X  
template < typename Left > 4\HB rd#P  
struct value_return h&7]Bp  
  { [3a-1,  
template < typename T > o0-7#2  
  struct result_1 AL.zF\?  
  { CIt>D'/YT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rd5ni2-nve  
} ; %0]vW;Q5  
W)"PYC4  
template < typename T1, typename T2 > ^(ks^<}  
  struct result_2 VjU;[  
  { =RR225  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1y5]+GU'`  
} ; iSTr;>A  
} ; QK0  
&tFVW[(  
sQ65QJtt0A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fH.:#O:  
%K^l]tWa@  
下面我们来剥离functor中的operator() \Nc/W!r*9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -GkNA"2M[  
~L!*p0dS^  
return l(t) op r(t) 7@g8nv(p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,s'78Dc$  
return op l(t) KWU ~QAc  
return op l(t1, t2) &Z682b$  
return l(t) op <uP>  
return l(t1, t2) op pv2_A   
return l(t)[r(t)] . xT8@]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s)$N&0\  
-Iz&/u*}f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: EAQg4N:D7L  
单目: return f(l(t), r(t)); nG;wQvc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LOyL:~$  
双目: return f(l(t)); xq:.|{HUk  
return f(l(t1, t2)); <dx xXzLT  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?PNG@OK  
!Gu,X'#Ab  
struct meta_divide u49zc9  
  { tE0DST/  
template < typename T1, typename T2 > 3Oy-\09  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8tWOVLquJ  
  { yp=Hxf  
  return t1 / t2; LTu cs }  
} 03*` T  
} ; aG7QLCL  
%iWup:  
这个工作可以让宏来做: -UaUFJa8K&  
7<[p1C*B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o+W5xHe^1  
template < typename T1, typename T2 > \ ]=p@1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'iO?M'0gE#  
以后可以直接用 !RLg[_'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6#XB'PR2p  
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 ODK$G [-  
(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。。。) Y:C7S~  
OKfJ  
vS-k0g;   
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 ._m+@Uy]H}  
O=}4?Xv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '~i} 2e.  
class unary_op : public Rettype wZVY h  
  { P0J3ci}^  
    Left l; HlqvXt\  
public : SU OuayE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Zl$7  
$:"r$7  
template < typename T > SU;PmG4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <v;;:RB6c  
      { ~lMw*Qw^  
      return FuncType::execute(l(t)); "bAkS}(hB(  
    } 43pQFDWa  
<=8REA?  
    template < typename T1, typename T2 > 6k;__@B,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <A&mc,kj  
      { i"%X[(U7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |R:gu\gG  
    } R6~x!  
} ; I%^Ks$<"  
^"\ jIP  
O(;K ]8  
同样还可以申明一个binary_op hK9Trrwau  
Dt)\q^bH)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {dJC3/ Rf  
class binary_op : public Rettype !b0'd'xe  
  { 7''l\3mIn  
    Left l; kH1hsDe|&y  
Right r; ";38v jIV  
public : 1g6AzUXg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 78>)<$+d  
an^"_#8DA@  
template < typename T > `m?%{ \  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U>6MT@\  
      { !)RND 6.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2yR*<yj  
    } 5Z}]d@  
SCE5|3j  
    template < typename T1, typename T2 > {.$5:<8aC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,wE]:|`qJ  
      { 8<M'~G%CEq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d_=@1 JM>  
    } 8RWfv}:X  
} ; Gwxx W   
|cStN[97%  
}$3eRu +  
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 K^`3Bg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j?%^N\9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '/U[ ui0{  
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。 ~n%~ Z|mMF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4k_&Q?1  
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。。。 zQ9"i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $j:$ `  
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) $u_0"sUV  
下面是修改过的unary_op !Uz{dFJf;  
3}=r.\]U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :S}!i?n  
class unary_op ~C=I{qzF+  
  { TSqfl/UI  
Left l; .MkHB0 2N  
  M3@Wb@  
public : Hrq1{3~  
*JE%bQ2Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J]/TxUE  
yjUZ 40Dq  
template < typename T > Ov"]&e(I[  
  struct result_1 PE3FuJGz  
  { QU^*(HGip  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r#iZ FL3q  
} ; Jm$. $B&I  
}]_/:KUt  
template < typename T1, typename T2 > $E3- </ f  
  struct result_2 e*p7(b-  
  { zWpJ\/k~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zbK=yOIOd  
} ; /^^t>L  
XL@i/5C[  
template < typename T1, typename T2 > ~K}iVX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $2qZds[  
  { R06L4,/b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t!RR5!  
} >c%OnA,3  
r(xh5{^x  
template < typename T > O6Bs!0,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )o)<5Iqh  
  { }&D~P>1  
  return OpClass::execute(lt(t)); OJiW@Z_\  
} RY'f%c  
:;W[@DeO[  
} ; B.CUk.  
xF: O6KL  
&<6E*qM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *,<A[XP  
好啦,现在才真正完美了。 vdw5T&Q{{C  
现在在picker里面就可以这么添加了: I|69|^  
D/)wg$MI  
template < typename Right > l+!!S"=8)~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KBJw7rra  
  { pSp/Qpb-B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DhZuQpH  
} VZo[\sWf  
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。 ,Oa-AF/p  
Ix@rn  
/5A um ?~  
eygmhaE  
nVkx Q?2  
十. bind jGpSECs  
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。 C(zgBk  
先来分析一下一段例子 |f), dC  
Q^X  
|{ W4JFKJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ly"Jl8/<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pgbm2mT9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0$)s? \  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 EdFCaW}""  
我们来写个简单的。 >KHR;W03  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gY\X?  
对于函数对象类的版本: -&4>>h9 _  
(5- w>(  
template < typename Func > 68Po`_/s  
struct functor_trait O b'B?  
  { ]-[M&i=+&  
typedef typename Func::result_type result_type; |,3s]b`  
} ; n^aSio6  
对于无参数函数的版本: U-Ia$b-5!  
VP0q?lh  
template < typename Ret > MmiC%"7wt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^mxOQc !  
  { ZoX24C'  
typedef Ret result_type; 9A_{*E(wd  
} ; S3#NGBZ/  
对于单参数函数的版本: B1<:nl  
D.d(D:  
template < typename Ret, typename V1 > ZrY #B8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p}q27<O*/  
  { $ N`V%<W  
typedef Ret result_type; 9U[Gh97Sf  
} ; ldp x,  
对于双参数函数的版本: 7P1G^)  
]0v;;PfVl6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^b|Z<oF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3m3ljy  
  { mGx!{v~i&  
typedef Ret result_type; q#LB 2M  
} ; >[t0a"  
等等。。。 ^u'hl$`^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "XPBNv\>_  
,b[}22  
template < typename Func > $!Z><&^/  
struct func_return PPoQNW  
  { k=;>*:D%  
template < typename T > ;:<z hO  
  struct result_1 |;xm-AM4r  
  { A/5??3H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZEY="pf  
} ; TljN!nv]  
*u LOoq  
template < typename T1, typename T2 > k(hYNmmo j  
  struct result_2 HIiMq'H^  
  { WMy97*L<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; + *u'vt?  
} ; 590.mCm  
} ; 3On IAk3  
m]H[$ Q  
OAigq6[,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Zop3[-  
x)evjX=q  
template < typename Func, typename aPicker > A8,9^cQ]  
class binder_1 N:R6 b5 =}  
  { n(X{|?  
Func fn; "FuOWI{in  
aPicker pk; U@t" o3E  
public : $DPMi9,7^  
/|7@rH([{  
template < typename T > tW<i;2 l  
  struct result_1 R7)\w P*l5  
  { 5zk<s`h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E :gS*tsY  
} ; w+A:]SU  
%v}SJEXF p  
template < typename T1, typename T2 > 0e./yPTT  
  struct result_2 'XW[uK]w)  
  { >?Y)evW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 05sWN0  
} ; Z_b^K^4  
y{ & k`H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :~uvxiF  
Yz<,`w5/6~  
template < typename T > 3[q&%Z.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0cYd6u@  
  { s*'L^>iZ  
  return fn(pk(t)); ~kDR9s7  
} '8%pEl^  
template < typename T1, typename T2 > +Dvdv<+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Y~UeJ_\Lq  
  { ^b{-y  
  return fn(pk(t1, t2)); Kmy'z  
} P9d%80(b4  
} ; \VY!= 9EV  
n oWjZ  
}E o\=>l7  
一目了然不是么? PK&3nXF%4  
最后实现bind ]JGh[B1gh  
FEOr'H<3x  
L >* F8|g  
template < typename Func, typename aPicker > +SM&_b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9gu$vF]9!  
  { |X}H&wBWo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j[E8C$lW  
} [cJQ"G '  
U2Uf69R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7CKpt.Sz6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 cZ8lRVaWW  
|\HYq`!g%7  
十一. phoenix ~Te9Lq|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WUC-* (  
`2WtA_  
for_each(v.begin(), v.end(), ^Rel-=Z$B  
( ^{ Kj{M22  
do_ rTJ='<hIy  
[ wEQ7=Gyx  
  cout << _1 <<   " , " M<Gr~RKmAn  
] V)pn)no'V  
.while_( -- _1), #sHA!@ |  
cout << var( " \n " ) m7~<z>5$  
) 0LX"<~3j  
); Sn o7Ru2  
/6?A#%hc  
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: ,s=jtK  
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 gzHMZ/31  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @M]uUL-ze  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $ 12mS  
D)kh"cK*1  
B/:+(|  
template < typename Cond, typename Actor > %_kXC~hH_  
class do_while j|6@>T1  
  { W^o* ^v  
Cond cd; ^[UWG^d  
Actor act; $q"/q*ys  
public : B #[UR Z9S  
template < typename T > ~RdD6V  
  struct result_1 '7'*+sgi$  
  { Mz?xvP?z  
  typedef int result_type; fG *1A\t]  
} ; P4\{be>e  
"PFczoRZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E?VPCx  
| c:E)S\  
template < typename T > R04%;p:k#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k!&G ;6O-  
  { |igr3p5Fw  
  do Z$UPLg3=;_  
    { bCV3h3<  
  act(t); TO(2n8'fdO  
  } MC 8t"SB  
  while (cd(t)); ( M > C  
  return   0 ; S1Z~-i*w  
} dkHye>  
} ; ?&ow:OH+  
|JUb 1|gi  
U~;Rzoe)q*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n]G_# ;  
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。 oVD)Fb%[i9  
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。 u~uR:E%'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。 z%4E~u10  
下面就是产生这个functor的类: {Df97n%h;  
 #  
1 #zIAN>  
template < typename Actor > N WSm  
class do_while_actor \d"uR@$3mG  
  { T[ ~8u9/  
Actor act; A#b`{C~l  
public : *btLd7c%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q|gw\.]$&[  
X@["Jjp  
template < typename Cond > g':/hlQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (f-Mm0%[  
} ; "e3T;M+  
i 4}4U  
WxLmzSz{xD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RJYB=y8l  
最后,是那个do_ P"Scs$NOU?  
bNH72gX2Yh  
Z(|@C(IL0\  
class do_while_invoker mQbpv'N  
  { Mk3~%`  
public : `Kt]i5[ "  
template < typename Actor > T>~D(4r|pS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |9fvj6?Y  
  { fGwRv% $^  
  return do_while_actor < Actor > (act); _mEW]9Sp  
} he vM'"|4  
} do_; z1K}] z%  
a>05Yxw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? : \{>+!`w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =7e|e6  
最后来说说怎么处理break和continue 4!q4WQ ;  
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。 ?cZ#0U  
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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