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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M2E87w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d&T6p&V$  
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, Y3$PQwn .P  
Wx?&igh  
6~F#F)C'  
xR|eyeR  
  class filler .pIR/2U\F  
  { 0L0Jc,(F+  
public : xw+<p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z-t}6c'Kg  
} ; ,t%CK!8  
?D(FNd  
9R@abm,I  
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: )y`TymM[F  
&#-|Yh/  
PPCTc|G  
x'2 ,sE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mC:X4l]5  
'l' X^LMD  
]CIQq1iY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bzu(XQ  
s`#ntset0  
$!F&>=o  
DhWWN>I  
二. 战前分析 niYz9YX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }0BL0N`_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i$[,-4 v  
2 {mY:\  
#juGD9e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "J P{Q  
  /* --------------------------------------------- */ 6; 5)/q  
vector < int *> vp( 10 ); d<^_w!4X}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NWJcFj_  
/* --------------------------------------------- */ Nt zq"ces)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YER:ICQ  
/* --------------------------------------------- */ 6%ZHP?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  n5bXQ  
  /* --------------------------------------------- */ @[d#mz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C~ZE95g  
/* --------------------------------------------- */ #D`S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U_ x0KIm  
m\6SG' X  
j`2B}@2  
H\)gE>  
看了之后,我们可以思考一些问题: _YH<YOrMh  
1._1, _2是什么? u?q&K|  
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。 "H5&3sF2  
2._1 = 1是在做什么? .-.q3ib  
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。 cP*c(k~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。 *nYB o\@g  
@+?+6sS  
:v#k&Uh3y  
三. 动工 e> ar  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iD%qy/I/  
Hs[}l_gYn  
D^,\cZbY  
D3%l4.h  
template < typename T > )UR1E?'  
class assignment L3B8IDq  
  { }  c{Fa&  
T value; LIr(mB"Y0  
public : X,>(Y8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5{')GTdX>  
template < typename T2 > GS}0;x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \4OK!6LkI  
} ; wX-RQ[2X  
C0zrXhY_v  
'To<T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]|,vCKju  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "3@KRb4f  
&c20x+  
PPN q:,  
PdR >;$1  
  class holder (F_w>w.h  
  { 7. %f01/i  
public : 3nwz<P  
template < typename T > gk"mr_03  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bKYY{V55  
  { GUKDhg,W  
  return assignment < T > (t); 9^oo-,Su_  
} :ezA+=ENg  
} ; 9QX4R<"wUg  
E\w+kAAf  
JdtPY~k0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?3[tJreVj  
Hr8\QgD<4  
  static holder _1; %Hh3u$Y,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 60'6/3  
U%L -NMe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 658\#x8|  
而不用手动写一个函数对象。 TNx_Rc}  
Y7-*2"!  
~fBex_.o*  
INOH{`}Ew  
四. 问题分析 @2u#93Y  
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。 N.jA 8X  
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。 sqT^t!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #aa1<-&H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =m~ruZ/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'v\j.j/i  
1ADv?+j)A/  
五. 问题1:一致性 goB;EWz  
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?| k9 l^6#<?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /0 _zXQyV  
U3/8A:$y  
struct holder !\ZcOk2  
  { $}db /hY*  
  // 8|6~o.B.G  
  template < typename T > n%*tMr9s  
T &   operator ()( const T & r) const @/LiR>,  
  { KYf;_C,$  
  return (T & )r; a/ b92*&k  
} ZEqE$:  
} ; O)`Gzx*ShU  
$.9 +{mz  
这样的话assignment也必须相应改动: 2Q}7fht  
YIO.yN"0  
template < typename Left, typename Right > GoazH?%  
class assignment 3+%nn+m  
  { (V!0'9c  
Left l; rfc|`*m}0  
Right r; _\UIc;3Gl  
public : y`6\L$c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p.5e: i^LJ  
template < typename T2 > QAi1,+y]7w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t|_{;!^  
} ; |*ReqM|_C  
]=|P<F   
同时,holder的operator=也需要改动: ^\T]r<rCY  
_CL{IY  
template < typename T > >;7a1+`3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PV(4$I}  
  { @%:E  }  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d+e0;!s~O  
} #n#HzbT  
*x!LKIpv  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9*DEv0}a^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x%pRDytA  
DLXL!-)z  
return l(rhs) = r; 'gCZ'edM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o[oqPN3$Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %i595Ij-]  
ki#bPgT  
template < typename Tp > _N@(Y:  
class constant_t w,/6B&|  
  { =W<[Fe3  
  const Tp t; C bQ4Y  
public : h;nQxmJ9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iu|v9+  
template < typename T > tpZ->)1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &r:=KT3  
  { =+\$e1Mb*  
  return t; _JA:.V^3gm  
} j_V/GnEQ  
} ; {Xv3:"E"O  
v^TkDf(Oz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YXRjx .srf  
下面就可以修改holder的operator=了 Sc{Tq\t;%  
t#~XLCE  
template < typename T > `O n(v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0qR$J  
  { ^cn@?k((A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8)?_{  
} ST% T =_q  
rs_h}+6"s  
同时也要修改assignment的operator() wASX\D }  
5k~\or 5_  
template < typename T2 > ]x_F{&6U8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }*Zo6{B-  
现在代码看起来就很一致了。 K_&_z  
?0) @jc=  
六. 问题2:链式操作 ,J& 9kYz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 In+^V([u+_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 WUY,. 8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 R"{l[9j4>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 IM]h*YV'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Bq{ ]Eh0%  
& g$rrpTzv  
template < typename T > t)'dF*L  
struct result_1 3.FR C  
  { 7UDq/:}Fo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :q;R6-|.  
} ; e96#2A5f  
`)2[ST  
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: ^Et ,TF\  
kC31$jMC3!  
template < typename T > O]bKNA.5  
struct   ref bBG/gQ  
  { qK,V$l(4#  
typedef T & reference; qy&\Xgn;GA  
} ; QoWR@u6a  
template < typename T > 2`E! |X  
struct   ref < T &> `0z/BCNB  
  { `@MPkC y1  
typedef T & reference; `V@z&n0P6  
} ; ` yYvYc  
s-%J 5_d f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bs P6\'\4  
3(o7co-f  
template < typename T > {lMqcK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F^miq^K=  
  { pALJl[Cb  
  return l(t) = r(t); Pt(tRHB  
} ,ex]$fQ'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &rP~`4Mkp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qw2)v*Fn  
VfRs[ 3Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2m_H*1 HJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PLdf_/]-   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0Nt%YP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =E1tgrW  
最后的布局是: 8m|x#*5fQl  
                Add Yw1Y-M  
              /   \ gW}}5Xq  
            Divide   5 KX=/B=3~  
            /   \ ,6RQvw  
          _1     3 u]0!|Jd0  
似乎一切都解决了?不。 @2?=3Wf  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 [WYJrk.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;M-,HK4=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WkP|4&-<  
sSV^5  
template < typename Right > 3<3t;&e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const soDfi-2o3  
Right & rt) const kR_E6Fl  
  { 'z~KTDX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pj+tjF6Np  
} PK8V2Ttv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oW8;^u  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g&P9UW>qS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 sI$:V7/!  
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。 ;2BPPZ  
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。 +yvBSpY  
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? .C6gl]6y@  
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: ^&HI +M  
ijg,'a~3E  
template < class Action > nE4l0[_  
class picker : public Action XGL"gD   
  { Sw[=S '(l  
public : -^0KE/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y[T J;O!R  
  // all the operator overloaded C>M6&=  
} ; uz8nRS s  
c'S M>7L  
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。 L-SdQTx_  
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: -)<JBs>  
b\H/-7<  
template < typename Right > S`fu+^c v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const omr:C8T>  
  { k#BU7Exij  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v#w4{.8)  
} O $YJku  
S|tA[klh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A-}PpH~.Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Sv~PXi^`H  
9.^-us1  
template < typename T >   struct picker_maker H)-L%l|9  
  { 9[B<rz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L>eQ*311  
} ; H;4oZ[g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zaQ$ Ht  
  { \t[ hg  
typedef picker < T > result; 5B_-nYJDt  
} ; @?(nwj~ s`  
<#:Ebofsn  
下面总的结构就有了: 'cWlY3%t  
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。 "87O4 #$  
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。 8.6no  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b6 J2*;XG  
至此链式操作完美实现。 Q3'(f9 x  
2&3eAJC  
y=y/d>=w  
七. 问题3 d{vc wZQ  
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。 }?\#_BCjx(  
wR`w@ 5,d  
template < typename T1, typename T2 >  WMt&8W5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1)nM#@%](h  
  { x0N-[//YV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i'[n`|c<  
} w-{#6/<kI5  
>"2\D|-/  
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 N_?  
!07FsPI#{  
template < typename T1, typename T2 > N> uZt2  
struct result_2 RBMMXJj  
  { nA{ncTg1\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P"[ifs p  
} ; uaZ"x& oZ#  
:~qtvs;{  
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? v)v{QNQp^  
这个差事就留给了holder自己。 HZ[68T[8b  
    giA~+m~fN  
soFvrl^Ql+  
template < int Order > Huug_E+  
class holder; {!:|.!-u  
template <> +w_MSj#P  
class holder < 1 > 8xeun~e"vS  
  { pU'`9f Li_  
public : @ B}c4,  
template < typename T > iPtm@f,bI  
  struct result_1 q^T&A[hMPx  
  { gn4g 43  
  typedef T & result; 'w |s*5  
} ; ,i$(yx?  
template < typename T1, typename T2 > <W^XSk  
  struct result_2 (pRy1DH~  
  { [h2p8i 'o  
  typedef T1 & result; f0fqDmn  
} ; J T0,Z  
template < typename T > s K$Sar  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S3JygN*  
  { rwV u?W  
  return (T & )r; :BrnRW64  
} p1`'1`.3  
template < typename T1, typename T2 > '8kL1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M%Kx{*aw&  
  { =>9.@`.  
  return (T1 & )r1; tr67ofld|  
} /n<Ncf  
} ; a_#eGe>  
7HR%rO?'  
template <> QeOt; {_|  
class holder < 2 > Ms$7E  
  { 80l3.z,:  
public : EF7|%N  
template < typename T > .tHv4.ob  
  struct result_1 A5>gLhl7  
  { " :nVigw&  
  typedef T & result; 9Av- ;!]  
} ; N6 }i>";_;  
template < typename T1, typename T2 > `'k's]Y  
  struct result_2 yKk,);  
  { JcALFKLB  
  typedef T2 & result; @SMy0:c:  
} ; 0T{Y_IG  
template < typename T > Pt)}HF|u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T;pn -  
  { ~4 xBa:*z  
  return (T & )r; d-S'y-V?d  
} #p9z#kin  
template < typename T1, typename T2 > kpMM%"=V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JMe[ .S x  
  { )^' B:ic  
  return (T2 & )r2; pUEok+  
} +H^V},dBp!  
} ; -"^WDs  
DDCQAf  
1Qe!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /v ;Kb|e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n[w,x;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TXOW/{B  
oX]1>#5UMg  
return l(i, j) = r(i, j); +Q#Qu0_   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O?J:+L(  
T|iF/p]F  
  return ( int & )i; />I8nS}T  
  return ( int & )j; 7;-i_&vws  
最后执行i = j; %_=R&m'n`  
可见,参数被正确的选择了。 1kw4'#J8  
JY8"TQ$x  
R3!vS+5rR  
r%mTOLef  
DT]p14@t9  
八. 中期总结 KIl.?_61O  
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: e ;u8G/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J0W).mD_H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qi]Z)v{^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y8n1IZ*#SZ  
"LaX_0t)  
*K^O oS  
zi[M{bm  
2/q=l?  
R2ZQBwB  
九. 简化 FAl6  
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。 i1 Sc/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \k-juF80  
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: ^b. MR?9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xyWdzc] (p  
  +-*/&|^等 kU>|E<c*  
2. 返回引用。 0\^2HjsJ  
  =,各种复合赋值等 ryLNMh  
3. 返回固定类型。 !T(Omve)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O!Cu.9}  
4. 原样返回。 ;7*@Gf}R  
  operator, qyfxTQ5  
5. 返回解引用的类型。 s""8V_,;  
  operator*(单目) n{ WJ.Y*  
6. 返回地址。 jn Y3G  
  operator&(单目) U  {!{5l:  
7. 下表访问返回类型。 C>VZf,JE1  
  operator[] wcT6d?*5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L4Y3\4xXO  
  operator<<和operator>> Mwk_S Cy  
0 d]G  
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。 ;>Qd )'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =@  
gP%!  
template < typename Left > M oHvXp;X  
struct value_return ENjD~S  
  { a[l5k  
template < typename T > H;&t"Ql.  
  struct result_1 %n,bPa>T  
  { 3vD,hL`&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6LQO>k  
} ; K 5[ 3WHQ  
^SCWT\E  
template < typename T1, typename T2 > nJg2O@mRJ  
  struct result_2 .CpO+z  
  { Or>[_3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0VPa;{i/  
} ; Ka{Zoi]  
} ; *?&O8SSBH  
#Qd3A  
h]P$L>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oFp&j@`k8j  
$@wkQ%  
下面我们来剥离functor中的operator() iKY&gnu"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i[#Tn52D  
$0t %}DE  
return l(t) op r(t) UMaKvr-C&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9Z 4R!Q  
return op l(t) c qp#1oM4M  
return op l(t1, t2) yqwr0yDAl  
return l(t) op zPYa@0I  
return l(t1, t2) op {%Sw w:  
return l(t)[r(t)] A?zW!'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V  ""  
lR!$+atW  
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: = xk@Q7$  
单目: return f(l(t), r(t)); wQc  w#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 Hn{CJ~'  
双目: return f(l(t)); gK CIfxM  
return f(l(t1, t2)); a{W-+t   
下面就是f的实现,以operator/为例 GZo4uwG@a  
f14c} YY  
struct meta_divide p'*UM%@SIY  
  { u@B"*V~K  
template < typename T1, typename T2 > cw\a,>]H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8^lXM-G-  
  { /slML~$t<  
  return t1 / t2; G w[&P%  
} JSU\Hh!  
} ; w6_}] &F  
jo~Pr  
这个工作可以让宏来做: E_oe1C:  
O]>`B{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FcA0 \`0M  
template < typename T1, typename T2 > \ l ;uEw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gf?KpU  
以后可以直接用 LHb{9x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \<} nn?~n  
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 hd\#Vh(H  
(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。。。) )zN )7  
DYS(ZY)4  
>@"j9  
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 VA0TY/{ ]  
uOQ5.S+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CS/-:>s%  
class unary_op : public Rettype  oa|0=  
  { Dfea<5~^z  
    Left l; AZa3!e/1  
public : T*IudxW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o;.-I[9h]  
j*5VJ:  
template < typename T > UTPl7po5D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X'c5s~9  
      { RA6D dqT~  
      return FuncType::execute(l(t)); fp7Qb $-A  
    } [Z 0 e$  
ZZTV >:  
    template < typename T1, typename T2 > +K?h]v]%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &eg,*K}'  
      { aqB^  %e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t]x HM  
    } CqoL5qt  
} ; +FiV!nRkZ  
"a: ;  
/a q%l]hQ@  
同样还可以申明一个binary_op Q-"FmD-Yw  
8<^,<?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *M"wH_cd  
class binary_op : public Rettype *=v RX!sI,  
  { R8 m/N t2  
    Left l; ym KdRF  
Right r; r#XDgZtI  
public : p})&Zl)V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?d %_o@  
NB^.$ 3 9n  
template < typename T > G2Apm`/ y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C>+UZ  
      { `drvu?F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DirWe  
    } dw&Xg_$  
j<!$ug9VA  
    template < typename T1, typename T2 > #U1soZ7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =3"Nn4Z  
      { NlKnMgt~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1kpI?Plki  
    } r=9*2X#  
} ; 78X;ZMY  
HZ|6&9we  
+z4NxR   
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 "-hgeQX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VHJr+BQ1K/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dlW w=^  
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。 qg>i8V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $]Q_x?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?XHJCp;f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %B~`bUHjq  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I@hC$o  
下面是修改过的unary_op n\ IVpgP  
D^A_0@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KAe) X_R7  
class unary_op 7.5G4  
  { TWn7&,N  
Left l; sOHh&e  
  {ng  
public : Y)uNzb6R  
GxvVh71zP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} We" "/X  
cJqPcCq(wn  
template < typename T > E J 9A 4B  
  struct result_1 c`iSe$eS  
  { vv3dr_l:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ue`F|  
} ; !0w'S>e  
K,So#Ui  
template < typename T1, typename T2 > XL +kEZ|3  
  struct result_2 xUG|@xIwc  
  { \>\w-ty[(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UP,(zKTA  
} ; [*1c.&%(  
9J>DLvl;  
template < typename T1, typename T2 > g'mkhF(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c*3ilMP\4  
  { mX<D]Z< k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >CYg\vas!  
} w PV`j:?'  
p HWol!  
template < typename T > -8EdTc@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %2 >FSE  
  { QJ$]~)w?H  
  return OpClass::execute(lt(t)); s_RYYaM  
} 5uu{f&?u)  
KKOu":b  
} ; /1O6;'8He  
!Dz:6r  
bjR&bIA:  
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 * yt/ Dj  
好啦,现在才真正完美了。 1pcSfN:"1  
现在在picker里面就可以这么添加了: Uz1u6BF  
9%)'QDVGLf  
template < typename Right > xE+Go  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #BM *40tch  
  { O *jNeYA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XbHcd8N T  
} RzyEA3L'  
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。 RI%* 5lM8;  
}}ogdq  
#?aR,@n  
$-o39A#  
a8dR.  
十. bind XLM 9+L  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 J,IOp-  
先来分析一下一段例子 ^ 41 p+  
=lVfrna  
mTcLocx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OY?uqP}c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qHv W{0E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L!{^^7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xv1$,|^ts  
我们来写个简单的。 Z5NuLB'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K<N0%c~  
对于函数对象类的版本: I</Nmgf  
S~m* t i(  
template < typename Func > sz}Nal$AC  
struct functor_trait G-rN?R.  
  { ay4|N!ExO  
typedef typename Func::result_type result_type; +!w?g/dV  
} ; #+r-$N.7  
对于无参数函数的版本: g |2D(J  
{qj>  
template < typename Ret > 3fBq~Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `L:wx5?  
  {  {!x-kF_  
typedef Ret result_type; KX*e2 /0  
} ; 8lbNw_U  
对于单参数函数的版本: $|A vT;4  
ncihc$V<  
template < typename Ret, typename V1 > ]jM D'vg^b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q!Nwf XJM  
  { {_Wtk@  
typedef Ret result_type; ZVda0lex&  
} ; =L&_6lb  
对于双参数函数的版本: Xr':/Qjf  
mB_ba1r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `t#C0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '\ 6.GP  
  { ;9b?[G  
typedef Ret result_type; $k}+,tHtJO  
} ; +>/ Q+nh  
等等。。。 :Rq@%rL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EEF}Wf$f  
1=#`&f5f&  
template < typename Func > %#|S  
struct func_return e?F r/n  
  { {*tewF)|  
template < typename T > yUBic~S  
  struct result_1 >Utn[']~  
  { 9/^4W.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hs2L$TX  
} ; !L>'g  
l1!i3m'x  
template < typename T1, typename T2 > :qw:)i  
  struct result_2 ~d>O.*Q)  
  { T*LbZ"A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c9DX  
} ;  M3u[E  
} ; %_} #IS1  
*:)#'cenI  
=OhhMAn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XBi@\i=  
vzs6YsA  
template < typename Func, typename aPicker > Jtc?p{  
class binder_1 Bxz{rR0XV  
  { cLJ|VD7  
Func fn; } %rF}>$A  
aPicker pk; 0p&:9|'z  
public : rHN>fySn7  
0vDP- qJV-  
template < typename T > 'X{7b <  
  struct result_1 Bqa%L.N2SS  
  { B*K%&w10~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; , lT8gQ|u  
} ; k&@JF@_TI  
>P+V!-%#  
template < typename T1, typename T2 > rcNM,!dZ  
  struct result_2 7zpwP  
  { mqwN<:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E$*I.i_m  
} ; &)<]AG.vd!  
A#LK2II^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Xs*~ [k'  
Hm%[d;Z7  
template < typename T > 1rTA0+h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kRZ(  
  { vAU^<$D27  
  return fn(pk(t)); o %Pi;8  
} H;Z{R@kf  
template < typename T1, typename T2 > Oj~k1+*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ';zLh  
  { j&[63XSe  
  return fn(pk(t1, t2)); sRt|G  
} `hI1  
} ; 0Rrz   
1b* dC;<  
~"+[VE5  
一目了然不是么? 29x "E$e  
最后实现bind |LiFX5!\  
UyTq(7uo  
DlfXzKn;  
template < typename Func, typename aPicker > ;MNEe% TJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =:o)+NE  
  { _ 4Hf?m7z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V>4 !fD=  
} rS)7D  
$?ke "  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !Z<Z"R/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m6+2r D  
F#Z]Xq0r  
十一. phoenix 2zArAch  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xqf"Wx(X  
I{B8'n{cN  
for_each(v.begin(), v.end(), VO. Y\8/  
( \'BKI;  
do_ V +*Vi^  
[ '00DUUa  
  cout << _1 <<   " , " PN+,M50;1  
] lt5~rH2  
.while_( -- _1), tul5:}x3  
cout << var( " \n " ) D-~HJ  
) ;( VJZ_  
); ''v_8sv  
/DZKz"N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7-6_`Q2}Y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )x?F1/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /HI#8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gHYYxhW$  
C0KP,JS&  
oA_AnD?G+  
template < typename Cond, typename Actor > H)t8d_^|j  
class do_while #HM0s~^w&  
  { p.8G]pS  
Cond cd; *Fp )/Ih  
Actor act; /!jn$4fd:  
public : l$)pCo  
template < typename T > > YN<~z-  
  struct result_1 dwB-WF%k  
  { )]X_')K  
  typedef int result_type;  =Lp0i9c  
} ; kmo3<'j{  
Gq+!%'][P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B5J=q("P  
cz&FOP+!  
template < typename T > O_KL#xo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y;sr# -L  
  { FkKx~I:  
  do 3 T& m  
    { <@@.~Qm'  
  act(t); gd/W8*NFR  
  } DFqXZfjm  
  while (cd(t)); z`f1|Ok  
  return   0 ; -DU[dU*~  
} Rz*%(2Vz  
} ; l(%bdy  
 5Lm ?  
#L BZ%%v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a?\ Au  
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。 IuB0C!'  
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。 70*Y4'u }A  
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。 )[G5qTO  
下面就是产生这个functor的类: b[$l{RQ[?  
<:>a51HBX  
/,GDG=ra  
template < typename Actor > F4Z+)'oDr,  
class do_while_actor &YqgMC  
  { M nH4p  
Actor act; SP5/K3t-*  
public : TJ2$ Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #pE : !D  
BEifUgCh  
template < typename Cond > |;Jcf3e(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %k5^n0|*  
} ; mqw& SxU9  
V. \do"m  
fZT=q^26  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NR^z!+oSR  
最后,是那个do_ iS=} | 8"  
D]Bvjh   
y`7BR?l  
class do_while_invoker Y2QlK1.8V  
  { +hV7o!WxC  
public : wUW+S5"K  
template < typename Actor > gKn"e|A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gtVI>D'(W  
  { D~U 4K-  
  return do_while_actor < Actor > (act); /wH]OD{  
} r;I 3N+  
} do_; T>.*c6I b  
/ ~w\Npf0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [|Jz s[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _l{G Hz  
最后来说说怎么处理break和continue kd9hz-*  
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。 \h,S1KmIBD  
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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