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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "w:?WS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c. 06Sw*  
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, a$]i8AeG  
e#s-MK-Q  
W5R /  
4(TR'_X(  
  class filler rf YFS96  
  { &nfGRb  
public : L[O.]2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -HUlB|Q8r  
} ; 52q<|MW%  
/s "Lsbe  
S(Q=2Y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Qb?e A  
st wxF?\NS  
1hW"#>f7  
M7\yEi"*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MT{ovDA].  
yR[htD`  
d'2q~   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  _!E)a  
_ cm^Fi5  
`R,g_{M j  
#GOL%2X  
二. 战前分析 !Hx[ `3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 KLCd`vr.xf  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i?B(I4a!G  
r"&VG2c0K  
% jSB9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CC,CKb  
  /* --------------------------------------------- */ DgODTxiX  
vector < int *> vp( 10 ); N~+ e\K6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); < m/@_"  
/* --------------------------------------------- */ 10{zF_9yx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )=%TIkeF  
/* --------------------------------------------- */ ##BfI`FJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _7b' i6-  
  /* --------------------------------------------- */ \&b1%Asyz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P; 9{;  
/* --------------------------------------------- */ 1 i/&t[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UB,:won  
a}[ 1*_G  
@k3xk1*  
]h?p3T$h  
看了之后,我们可以思考一些问题: N^%7  
1._1, _2是什么? o+F < 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。 5LzP0F U  
2._1 = 1是在做什么? aM|;3j1p  
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。 +\U#:gmw  
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。 Z!2%{HQ=q  
H& !?c5  
=pd#U  
三. 动工 ZiaHLpk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0YO/G1O&  
Sd+bnq%  
^]X\boWlI  
]?lUe5F  
template < typename T > rObg:(z&\  
class assignment qaiR329fx  
  { ,_z"3B)]  
T value; dzs(sM=  
public : #H.DnW  
assignment( const T & v) : value(v) {} A^vvw~!d  
template < typename T2 > T&+y~c[au  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 36UUt!}p  
} ; %![3?|8~  
T,/:5L9  
=:_DXGW2H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9y?)Ga  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^0HgE;4  
lw=!v%L  
q#\4/Dt  
>!W H%J  
  class holder Dy|)u1?  
  { X ;Cl8  
public : uYCWsw/  
template < typename T > :N64FR#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ff5 e]^,  
  { CkR 95*  
  return assignment < T > (t); SaFNPnk=  
}  i)= \-C  
} ; JVR,Py:%G  
|syvtS{  
x Tf|u  
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: /@Ec[4^=!.  
JS^!XB' !  
  static holder _1; 3GPGwzX |  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k\Z7Dg$\D  
:%>TM/E N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~_a$5Y  
而不用手动写一个函数对象。 cf,^7,-`"  
A5go)~x\  
'+v[z=.8]  
_B7+n"t\r  
四. 问题分析 IsiBn(1Z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kK/( [!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dO4J f9)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p(. z#o#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I R~szUY6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 65U&P5W  
L\xR<m<,  
五. 问题1:一致性 <+_WMSf;4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?H!QV;ku  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y3O/`-9i  
rw.DKM'  
struct holder rIeOli:<  
  { th%T(D5n  
  // Wo{4*~f  
  template < typename T > #Wq@j1?  
T &   operator ()( const T & r) const #vzt6x@*  
  { t5k=ngA  
  return (T & )r; eI1C0Uz1  
} <Yn-sH  
} ; GDYFhH7H  
}#2I/dn  
这样的话assignment也必须相应改动: 7V-uQ)*  
b}!T!IP}  
template < typename Left, typename Right > PO*0jO;%  
class assignment \.YJs"<3  
  { oAgU rl;R  
Left l; 5DL(#9F8b9  
Right r; ),XDY_9K  
public : rmeGk&*R8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ht2J, 1t  
template < typename T2 > }aL&3[>>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0t%`jY~%  
} ; upiYo(sN.  
3;F up4!4}  
同时,holder的operator=也需要改动: C(n_*8{  
cUr5x8<W).  
template < typename T > _ ($U\FW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <xUX&J=;  
  { NIG* }[}P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |?t}7V#[  
} {_ {zs!r  
vngn^2  
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。 aSIoq}c(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S|]\q-qA&  
dg#w!etB  
return l(rhs) = r; R%"'k<`#  
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。 |LirjC4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <=%=,Yk  
465?,EpS  
template < typename Tp > vF9fXY=  
class constant_t byPqPSY  
  { \?vn0;R4  
  const Tp t; P52qtN<  
public : #9t3<H[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^1bM=9]F0  
template < typename T > XA\wZV |{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V W(+sSQ  
  { U% OlYP$g  
  return t; 4wPP/`  
} {J-Ojw|Y b  
} ; ?@QcKQ@  
4A)_D{(SH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q+*@!s  
下面就可以修改holder的operator=了 KebC$g@W  
"Ug+# ;}p$  
template < typename T > 7MIrrhk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \5fvD8>H  
  { 0+NGFX \p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x{S2   
} ,Bl_6ZaL  
;0-R"c)-  
同时也要修改assignment的operator() {dwlW`{  
$pauPEe  
template < typename T2 > (};/,t1#$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Qp+M5_  
现在代码看起来就很一致了。 u<EPK*O*  
W4=A.2[q  
六. 问题2:链式操作 JhvT+"~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bycnh  
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。 Zou;o9Ww  
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。 a~Yq0d?`D  
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。 lQpl8>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D&1(qi=x&  
vw :&c.zd  
template < typename T > !ezy  v`  
struct result_1 Ks-$([_F   
  { V0xO:7G^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,,;vG6^a  
} ;  NG?g(  
t(UdV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 04:QEC"9mj  
uG(XbDZZ1W  
template < typename T > =d/$B!t{  
struct   ref S}6xkX  
  { T }Wse{  
typedef T & reference; 9JO1O:W  
} ; $Y8iT<nP  
template < typename T > mp8Zb&Ggb  
struct   ref < T &> =oTj3+7  
  { $`<-;kI  
typedef T & reference; !*o{xq   
} ; { }P~nP  
Jt3*(+J>/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8d(l)[GZt  
Dlz1"|SF  
template < typename T > vJ e c+a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gUme({h&|  
  { oiQ:&$y  
  return l(t) = r(t); ^(KDtc  
} t?Q  
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。 XoGOY|2`6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qUk-BG8^  
}O2P>Z?V  
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 luJNdA:t&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: De<i 8/^=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GjbOc   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _po5j;"_O  
最后的布局是: 63kZ#5g(Dw  
                Add TjOK8 t  
              /   \ rq:sy=;  
            Divide   5 s`=&l  
            /   \ !{vZvy"  
          _1     3 s1p<F,  
似乎一切都解决了?不。 n>xuef   
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。 iB+ _+A  
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。 R| XD#bG  
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: -`5L;cxwk4  
XI"IEwB  
template < typename Right > L$^)QxH7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >J{e_C2ZS  
Right & rt) const zICrp  
  { rVwW%&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @/xdWN!,  
} tv5N wM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wpt5'|I  
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。 #I#_gjJkx  
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。 +1c[!;'  
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。 %DKC/%  
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。 8F/zrPG  
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? |][PbN D  
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: A-u!{F  
g\H~Y@'{  
template < class Action > n(_wt##wE~  
class picker : public Action Z8Tb43?  
  { Ss:'H H4  
public : u]P9ip"Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $?On,U  
  // all the operator overloaded %yK- Q,'O  
} ; \W|ymV_Ki  
\/9O5`u*V  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3gv?rJV  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r9p ((ir  
I_|W'%N]  
template < typename Right > ~I]aUN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O~Svk'.)  
  { ?gCP"~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v)nBp\fjxp  
} X$eR RSW  
B[5<&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XII',&  
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。 rd,!-w5  
)"%J~:`h}  
template < typename T >   struct picker_maker KBA& s  
  { :wfN+g=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4wx{i6  
} ; NKRm#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ct$\!|aR  
  { D8`SI2 1P  
typedef picker < T > result; 2#Qw  
} ; W+Ou%uv}S  
TRr%]qd{Hr  
下面总的结构就有了: ?y,KN}s_  
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。 [_*?~  
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。 l0E]#ra"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A2.4#Qb'  
至此链式操作完美实现。 fsWPU]\)  
pxCQ=0k  
z}Vg4\x&  
七. 问题3 0|,Ij $  
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。 c=re(  
3pyE'9"f6  
template < typename T1, typename T2 > 4W=fQx]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WUb] 8$n  
  { NKiWt Z"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [}5mi?v  
} -X-sykDm  
J^zB 5W,)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .>2]m[53  
PB~ r7O]  
template < typename T1, typename T2 > 3teP6|K'g  
struct result_2 xdMY2u  
  { g O/\Yi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QE721y   
} ; k{bC3)'$#R  
0XI6gPo%  
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? 9[[$5t`8  
这个差事就留给了holder自己。 UD Pn4q  
    h r6?9RJY  
(UZ].+)s  
template < int Order > "YVr/u  
class holder; Y4[oa?G  
template <> "i&9RA! 1  
class holder < 1 > f[?JLp   
  { BC#O.93`  
public : (~fv;}}v  
template < typename T > 4ZkaH(a1  
  struct result_1 Xm<|m#  
  { i"mQ  
  typedef T & result; sAnb   
} ; s%G%s,d  
template < typename T1, typename T2 > &d]@$4u$;  
  struct result_2 V?~!Dp  
  { |Z8Eu0RSb  
  typedef T1 & result; 8YQ7XB  
} ; `chD*@76I  
template < typename T > Z_mQpt|y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2"WP>>b80  
  { cI-@nV  
  return (T & )r; *DvQnj  
} #VsS C1  
template < typename T1, typename T2 > 1/%5pb2\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N;4wbUPL7h  
  { @S 0mNA  
  return (T1 & )r1; CtZOIx.;|  
} \5j#ad  
} ; #$l:%  
>` u8(  
template <> X2{Aa T*M  
class holder < 2 > )[ejb?{d  
  { 8[#EC3  
public : U[z2{\  
template < typename T > 5ka6=R(r  
  struct result_1 WT}x Cni  
  { un}!&*+  
  typedef T & result; D'#,%4P,e\  
} ; @h(Z;  
template < typename T1, typename T2 > bk]g}s  
  struct result_2 f/"IC;<~t>  
  { FytGg[#]  
  typedef T2 & result; 2 ]n4)vv,  
} ; +`!>lo{X  
template < typename T > j|{ n?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ULO_?4}B  
  { _>3#dk  
  return (T & )r; $"va8,  
} qRq4PQ@  
template < typename T1, typename T2 > En4!-pWHQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O\h%ZLjfO  
  { #"C!-kS'=  
  return (T2 & )r2; l< HnPR/  
} /v.<h*hxWy  
} ; GGU wS  
+jO#?J  
!vuun |  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ft~QVe!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'r1X6?d J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :_Iz( 2hV  
u/xP$  
return l(i, j) = r(i, j); 2iC BF-,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T "#DhEM  
HcrlcxwM\i  
  return ( int & )i; 4\j1+&W   
  return ( int & )j; 1B$8<NCQ=?  
最后执行i = j; mRN[l j  
可见,参数被正确的选择了。 =%|f-x  
Z A}!Rzo  
i8%Z(@_`  
<[=[|DS l  
8C*xrg#g:  
八. 中期总结 sXYXBX[  
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: 5C9 .h:c4y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rS+ >oP}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 olm'_ {{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZgmK~iJ  
#c9MVQ_   
=E:sEw2j  
IDdu2HNu  
[ Scao $  
O%<+&Q7  
九. 简化 ReGT*+UN  
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。 3@* ~>H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *z]P|_:&G  
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: @6-3D/=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S_s;foT  
  +-*/&|^等 L!fIAd`  
2. 返回引用。 @Ph'!  
  =,各种复合赋值等 ]qx!51S  
3. 返回固定类型。 ^;$9>yi1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "#pN  
4. 原样返回。 C;ME"4,(  
  operator, |w-s{L3@+  
5. 返回解引用的类型。 rEWuWv$  
  operator*(单目) nN>Uh T  
6. 返回地址。 2#8PM-3"  
  operator&(单目) T0cm+|S  
7. 下表访问返回类型。 D\E"v,Y\+O  
  operator[] n.,ZgLx["  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .ts XQf  
  operator<<和operator>> ~`5[Li:eP  
SN`L@/I  
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。 |T-Y tuy8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }S%}%1pG7  
ES#q/yab5  
template < typename Left > r l;Y7l  
struct value_return RK_z!%(P  
  { -$kbj*b##  
template < typename T > 9h<iw\ $'  
  struct result_1 5nK|0vv%2  
  { 89W8cJ$yW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >n1UK5QD  
} ; |=W>4>  
[P]M)vJ**  
template < typename T1, typename T2 > 3Qp6$m  
  struct result_2 c~6ywuq+M`  
  { I,V'J|=j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bHzZ4i  
} ; "AIS6%,  
} ; >f;oY9 {m  
lxBcO/  
!_?HSDAj"n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VotI5O $  
!H @nAz  
下面我们来剥离functor中的operator() 5^Lbc.h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]agdVr^  
T<RWz  
return l(t) op r(t) Iapzhy2l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >_X(rar0  
return op l(t) wHQYBYKcd  
return op l(t1, t2) 7K!n'dAi6  
return l(t) op avqJ[R  
return l(t1, t2) op Xg}~\|n  
return l(t)[r(t)] @d|]BqQ4jh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !DKl:8mx4  
Y1BxRd?D  
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: =g=Vv"B_  
单目: return f(l(t), r(t)); 1+-F3ROP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l%`~aVGJ  
双目: return f(l(t)); |~=4Z rcCP  
return f(l(t1, t2)); UQtG<W]<  
下面就是f的实现,以operator/为例 0%3T'N%  
WhV>]B2+"  
struct meta_divide :5:_Dr<  
  { w aDJ  
template < typename T1, typename T2 > h5))D!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +:z%#D  
  { y|WOw(#  
  return t1 / t2; CS"p3$7,  
} P?y{ 9H*  
} ; S_Vquw(+  
eh3CVgH91;  
这个工作可以让宏来做: 11JO[  
a0  w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HGW;]8xl  
template < typename T1, typename T2 > \ {dV!sQD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <Q.-WV]Z  
以后可以直接用 `=8G?3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RY*s}f  
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 ;giT[KK  
(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。。。) dr4m}v.  
1{wOjq(4  
l3kBt-m  
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 l`{JxVg  
+L#):xr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hhOrO<(  
class unary_op : public Rettype 0y#TGM|0D  
  { f=40_5a6  
    Left l; J_XbtCmt  
public : f&Meiu+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f/=H#'+8  
*\[GfTL  
template < typename T > OH~I+=}.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m*TJ@gI*t  
      { k12mxR/  
      return FuncType::execute(l(t)); $h'>Zvf  
    } GoKMi[b  
?s: 2~Qlu  
    template < typename T1, typename T2 > 82z<Q*YP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T<ekDhlr  
      { ]b@:?DX8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ((Wq  
    } I4 4bm?[S  
} ; Ea3 4x  
U^$l$"~"  
%5 ?0+~  
同样还可以申明一个binary_op h&?tF~h  
SyR[G*djl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $RV'DQO  
class binary_op : public Rettype l@%7] 0!T  
  { D,'@b+B[  
    Left l; C Eb .?B  
Right r; O7T wM Yh  
public : &k {1N.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ehls:)F  
)Y,>cg:z~  
template < typename T > ^2um.`8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `LCxxpHi|  
      { LgS.%Mn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^'aMp}3iu  
    } .;9I:YB$  
9Z_98 Rh  
    template < typename T1, typename T2 > V9kL\Ys  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dg42K`E  
      { nc%ly *  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c- ^\YSDMN  
    } K)t+lJ  
} ; }))JzrqAe  
To19=,:  
m/W)IG>  
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 }c*6|B@f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *HN0em  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |(a< b  
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。 pUaGrdGxzQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A ZYu/k  
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。。。 ySwvjP7f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H?axlRmw3  
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) 4]]1J L(Ka  
下面是修改过的unary_op DcQsdeuQ  
'y.'Xj:l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iw^(3FcP@C  
class unary_op /8w _jjW  
  { $ OMGo`z  
Left l; co!#.  
  i<nUp1r(  
public : &U8W(NxN  
W.AN0N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g&"__~dS-F  
~;0J 4hR  
template < typename T > p V^hZ.  
  struct result_1 `7zNVYur8  
  { /xRPQ|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `P<m`*  
} ; Yj^n4G(h  
ZKa.MBde  
template < typename T1, typename T2 > Q2[D|{Z  
  struct result_2 !&D&Gs  
  { wA<#E6^vG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; niV=Ijt{5  
} ; YQ}bG{V  
wg[D*a  
template < typename T1, typename T2 > ;F;`y),  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @OlV6M;qJ  
  { S:GX!6>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v/BMzVi  
} )Aky:kM$  
~cSOni`  
template < typename T > 9+\3E4K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Xc6bA&  
  { b;O|-2AR  
  return OpClass::execute(lt(t)); cM;& $IjCt  
} `}^_>  
9ci=]C5o3K  
} ; m4~Co*]w  
`\:9 2+  
l1\/ `  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wU#79:h  
好啦,现在才真正完美了。 n^;:V8k  
现在在picker里面就可以这么添加了: F$FCfP7  
6XO%l0dC.  
template < typename Right > YoKY&i6r}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S/|'ggC  
  { f`?Y+nu}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]kuMzTH  
} P2h}3%cJq  
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。 o5\nqw^  
$gN1&K  
>g@;`l.Z#  
\*s'S*~  
H|H!VPof]  
十. bind Z4/rqU  
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。 40}8EP k)  
先来分析一下一段例子 Brh<6Btl  
b<B|p|  
$*bd})y)I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $g55wGF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n; 0bVVMV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3 n/U4fn_  
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。 2!/_Xh  
我们来写个简单的。 ;9pOtr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~B%=g)w  
对于函数对象类的版本: VrA9}"1x~*  
=!'gV:M  
template < typename Func > $Blo`'  
struct functor_trait 3r?Bnf:  
  { I#D{6%~  
typedef typename Func::result_type result_type; /YWoDHL  
} ; nl|}_~4U  
对于无参数函数的版本: m Kwhd} V  
dQR2!yHEq  
template < typename Ret > K4i#:7r'b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zlmb_akJ  
  { 2yhtJ9/  
typedef Ret result_type; [EDw0e  
} ; >8~+[e  
对于单参数函数的版本: ;SF0}51  
iq '3.-xYr  
template < typename Ret, typename V1 >  '._8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Yz0ruhEMk  
  { !Re/W ykY  
typedef Ret result_type; ,>n 4 `A  
} ; z)'dDM D"  
对于双参数函数的版本: hSc$Sa8  
b<qv /t)$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A\Q]o#U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w8*+l0  
  { 1%|+yu1  
typedef Ret result_type; ^{["]!f#  
} ; Ep0L51Q  
等等。。。 Z'PE^ ,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l tr =_  
KE+y'j#C3  
template < typename Func > DNdwMSwp  
struct func_return C:g2E[#  
  { P$Y< g/s 4  
template < typename T > c?Bi  
  struct result_1 FS r`Y  
  { '+NmHu:q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v9Oyboh(y  
} ; 4^VY  
F8?&Ql/hdz  
template < typename T1, typename T2 > gEtD qq~y@  
  struct result_2 "xlf6pm%  
  { uAR!JJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FfN==2:b  
} ; HH3WZ^0>  
} ; !}^c.<38Q  
-<a~kVv  
YMwMaU)K,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eMVfv=&L<3  
AZxx%6  
template < typename Func, typename aPicker > Gd`qZqx#  
class binder_1 nI%0u<=d  
  { ;Br8\2=$  
Func fn; {j[[E/8N!y  
aPicker pk; g.X?wyg5  
public : $BG4M?Y  
B=#rp*vwL  
template < typename T > X3I\O,"I  
  struct result_1 V< 0gD?Kx  
  { [a\:K2*'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lw?4xerLsb  
} ; =L9sb!  
8Vv"'CU#  
template < typename T1, typename T2 > _wKFT>  
  struct result_2  pzezN  
  { g1L$+xD^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (F]f{8  
} ; /s(/6~D|  
FZz\z p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )MLOYX  
RyC]4 QyC  
template < typename T > d l@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ttb @98  
  { |]HU$Gt S  
  return fn(pk(t)); V{@<Z8sW#  
} j/{F#auI  
template < typename T1, typename T2 > {LbNKjn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fzRzkn:=  
  { tQbDP!,A*=  
  return fn(pk(t1, t2)); ?C//UN;  
} ||cG/I&,  
} ; P*T 'R  
Q1IN@Db}y  
6DD^h:*>  
一目了然不是么? 2BBGJE  
最后实现bind <g5Bt wo%  
G6_Kid}"q  
K7Kd{9-2  
template < typename Func, typename aPicker > <)n1Z[4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U5z^R>k  
  { y. @7aT5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (EIdw\  
} {7[^L1  
S3i%7f^C?N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EQ8jxr<p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]y@9 z b  
L{ ?& .iA  
十一. phoenix z9U<Z^4z+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Vc$x?=  
_+N*4  
for_each(v.begin(), v.end(), Ku*@4#<L6h  
( ! ]&a/$U  
do_ aJ88U69  
[ muo(bR8  
  cout << _1 <<   " , " bdk"7N  
] vUR{!`14  
.while_( -- _1), ^q_0(Vf  
cout << var( " \n " ) 1]aM)},  
) mQtGE[  
); }k.-xaj  
LpeQx\  
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: l|^p;z: d  
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 9XX&~GW/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BJ<hP9 #  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,h5\vWZ  
wo$9$~(  
mMjY I1F  
template < typename Cond, typename Actor > YvHP]N{SA'  
class do_while @zB{Ig  
  { *4Y1((1k  
Cond cd; R5NDT4QYU  
Actor act; ZOK2BCoW  
public : f{FW7T}O2  
template < typename T > y/h~oGxy  
  struct result_1 {*ATY+  
  { wAkpk&R  
  typedef int result_type; g+t-<D"L5  
} ; ]C3{ _?=  
/+.Bc(`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]Vo;ZY_\  
4 FW~Y  
template < typename T > z J93EtlF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y!u)q3J0&  
  { "yXKu)_  
  do lPSyFb"  
    { d+rrb>-OU  
  act(t); =21$U[  
  } |Nd!+zE$Z  
  while (cd(t)); G)]'>m<y  
  return   0 ; K>l$Y#x}k  
} F?\XhoJ3G  
} ;  msM  
rE;*MqYt&  
[-_3Zr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <iuESeDG  
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。 m.pB]yq&  
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。 jB!p,fqcb  
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。 [^ $nt  
下面就是产生这个functor的类: 5,})x]'x  
Fm_^7|  
u\ro9l  
template < typename Actor > +w[vYKSZm  
class do_while_actor 7"@^JxYN  
  { ^[,Q2MHCT(  
Actor act; g(B&A P_e  
public : KV9'ew+M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,7KP  
F&%@p&  
template < typename Cond > ztTj2M"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]W~\%`#8?  
} ; :JH#*5%gQ:  
de1cl<  
Ck 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。 7DDd 1"jE  
最后,是那个do_ ?;zu>4f|  
a\>+!Vq  
{^=T&aCYdS  
class do_while_invoker px8988X  
  { C]414Ibi  
public : 3O7]~5 j1  
template < typename Actor > c.dk4v%Y5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #%O|P&rA  
  { AD K)p?  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]6L;   
} [~*5uSG  
} do_; -} Zck1  
0b6jGa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G2qv)7{l2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O42`Z9oK  
最后来说说怎么处理break和continue iGB1f*K%x  
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。 *;t\!XDgp  
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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