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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R@IwmJxX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DKNcp8<J  
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, Kj-zEl  
T IyHM1+  
FaaxfcIfkw  
MJn=  
  class filler %^u e  
  { ^>y|{;`  
public : \rH0=~F-P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aMxM3"  
} ; ABq#I'H#@2  
Ou|kb61zg  
uPb.uG  
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: r;"Qu  
GCxmqoQ  
hXc:y0 0  
Bv 7os3xb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bhW&,"$Z  
)qDV3   
6ziBGU#.-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fV!~SX6S  
?]_A~_J!  
- G=doP0  
U@}P]'`'f  
二. 战前分析 `mS0]/AV/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7aHP;X~0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )s ?Hkn  
ztC,[   
1E$^ul-v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V'l9fj*E  
  /* --------------------------------------------- */ / !hxW}>^  
vector < int *> vp( 10 ); gjB(Pwx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @M(+YCi:e@  
/* --------------------------------------------- */ [QwqP=-6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V$ " ]f6  
/* --------------------------------------------- */ A aM~B`B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1f$1~5Z  
  /* --------------------------------------------- */ J c:j7}OOV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jZ<f-Ff0  
/* --------------------------------------------- */ bZgFea_>i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .ITTYQHv)  
fQ f5%  
2KNs,4X@  
\"+}-!wr  
看了之后,我们可以思考一些问题: 07vzVsQ}p  
1._1, _2是什么? ?|GwuG8g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0)9n${P7d  
2._1 = 1是在做什么? af=lzKt*  
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[@g`Z  
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。 "l(<<Ha/  
LiJ./  
*nHkK!d<N  
三. 动工 ~[0^{$rrWs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n?v$C:jLN  
}Gd^r  
rxeOT# N}  
|#22pq?RP  
template < typename T > b Kr73S9  
class assignment p '=XW#2 >  
  { R1Q~UX]d=  
T value; or[!C %  
public : 2'}/aL|G  
assignment( const T & v) : value(v) {} OB+QVYk"  
template < typename T2 > J/c5)IB|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8 HD I]  
} ; ^B(:Hv}G(:  
YF)c.Q0  
oox;8d4}y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (usPAslr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LP}'upv  
-g4 {:!*D  
S"R(6:hkgu  
@KU^B_{i  
  class holder (_Rl f$D  
  { ;@<e]Ft  
public : mHc5NkvQC  
template < typename T > gV-A+;u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Yi|Nd;  
  { Az6tu <  
  return assignment < T > (t); ohPDknHp  
} mzn#4;m$  
} ; W;.L N<bx  
q]gF[&QZ  
er2#h  
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: ifadnl26 s  
>2#F5c67  
  static holder _1; v<gve<]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BBj>ML\X  
69zMWuY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w[/m:R?eX  
而不用手动写一个函数对象。 DhiIKd9W  
=la~D]T*g  
A7aW]  
]J.|XRp/  
四. 问题分析 B{7hRk.5!  
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。 W>E|Iv[o  
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。 *;~i\M9_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3d(:Y6D)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KOhIk*AC '  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?rQIUP{D7  
!Gh*Vtd8-  
五. 问题1:一致性 +3r4GEa Z  
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?| +w(B9rH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6f;20dn 6  
Pq3|O Z  
struct holder evz@c)8  
  { *NoixV1>  
  // w*gG1BV  
  template < typename T > XK/bE35%^!  
T &   operator ()( const T & r) const b4>1UZGW-  
  { Url8&.pw  
  return (T & )r; MJy(B><  
} )Vpt.4IBd  
} ; A_I\6&b4  
(A~w IKY,  
这样的话assignment也必须相应改动: XM:\N$tg  
_i2k$Nr  
template < typename Left, typename Right > X 3(*bj>P  
class assignment N$P\$  
  { otdm r w|  
Left l; g ?{o2gG  
Right r; :+meaxbu  
public : cA B<'44R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4&G #Bi  
template < typename T2 > *m[[>wE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o|y1m7X  
} ; H ~lvUHN  
ZO]P9b  
同时,holder的operator=也需要改动: a}'dIDj  
S.*LsrSV  
template < typename T > _''9-t;n,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k6(0:/C  
  { 8l >Xbz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0uJ??4N9  
} :} DTK  
T}Ve:S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Up\ k67  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ria.MCe\!  
WO[O0!X  
return l(rhs) = r; Nt7z ]F`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Uh3N#O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6-f-/$B  
1i;#cIG  
template < typename Tp > X1^Q1?0  
class constant_t !PJp()  
  { M,oRi;V  
  const Tp t; C{]1+eL  
public : }hS$F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O+ xzM[[  
template < typename T > PySFhb@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8_T9[ ]7V8  
  { \n^;r|J7k  
  return t; m Q^SpK #  
} pLtK:Z  
} ; O-qpB;|  
P5&8^YV`N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nt*K@  
下面就可以修改holder的operator=了 `a9iq>   
+w8$-eFY  
template < typename T > n {..Q,z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tiF-lq  
  { %;b]k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?{wD%58^oG  
} ?vmoRX  
;1q|SmF  
同时也要修改assignment的operator() YZ6" s-  
5>aK4: S/  
template < typename T2 > Xx ou1l!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \hg%J/  
现在代码看起来就很一致了。 zB'_YwW  
yBfX4aH:`  
六. 问题2:链式操作 $ U-#woXa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5'n$aFqI  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cueaOtD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4X5KrecNr  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 nRs:^Q~o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M[ ON2P;  
aq - |  
template < typename T > xpBQ(6Y  
struct result_1 q$'[&&_  
  { | cL,$G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )Kq@ m1>@  
} ; hp}JKj@  
0e(4+:0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: +6:jm54  
i'[! 'HY  
template < typename T > :jFZz%   
struct   ref <aY>fg d/1  
  { Em(Okr,0  
typedef T & reference; >LJ<6s[=  
} ; 3;3 cTXR?=  
template < typename T > %+ytX]E  
struct   ref < T &> uj+{ tc  
  { -x-EU#.G  
typedef T & reference; JV?d/[u,  
} ; ':]Hj8t_  
M"yOWD~s~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XC4wm#R  
GIhFOK  
template < typename T > 'u6n,yRm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H{1'- wB  
  { _}tPtHPa/  
  return l(t) = r(t); B(Er/\-@U  
} ' 1X^@]+6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,>Dpt <  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }H|'W[Q.  
F12$BK DH  
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 |qpFR)l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kc<5wY_t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lLLPvW[Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WG +]  
最后的布局是: ~bz$]o-<  
                Add 9(lcQuE9  
              /   \ RV%)~S@!R  
            Divide   5 sW76RKX8  
            /   \ 4<Kxo\\S  
          _1     3 M9?f`9  
似乎一切都解决了?不。 F:8@ ]tA&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Q+s2S>U{v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 AOe f1^S=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~vcua@  
ahFK^ #s  
template < typename Right > <MoyL1=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ijKQ`}JA  
Right & rt) const dtig_s,)D  
  { ]d.e(yCuE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (6&"(}Pai  
} O)D$UG\<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Xh}G=1}  
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。 C9*[/|T  
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。 ,h<x Y>  
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。 pUa\YO1J  
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。 yatZ Al(B  
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? ll*Ez"  
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: }:(;mW8 D  
z>)lp$  
template < class Action > P_)=sj!>-  
class picker : public Action 1'|gxYT  
  { NdrR+t^#  
public : Y$s4 *)%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N_d{E/  
  // all the operator overloaded 2Sk"S/4}Z  
} ; LMuDda  
]~ !CJ8d  
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。 5F#FC89Kk  
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: Pk=0pHH8q  
-Ua&/Yd/}  
template < typename Right > Z/d {v:)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `uC^"R(m  
  { JF=T_SH^U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z<gII~%  
} w:x[ kA  
\"w+4}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wj5,_d)  
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。 PbFbi hg  
Q 7\j:.  
template < typename T >   struct picker_maker T8d=@8g,%  
  { t#w,G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g!OcWy)7  
} ; `26.+>Z7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bz.sWBugR  
  { Y^y:N$3$\  
typedef picker < T > result; [I/ZzDMX  
} ; |(CgX6 l3  
>=;hnLu  
下面总的结构就有了: `U&'71B^  
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。 1L?d/j  
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。 Y*IKPnPot2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,aIkiT  
至此链式操作完美实现。 `G%h=rr^c  
lgZ9*@d  
*X^ C+F  
七. 问题3 &.qLE  
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。 { SDnVV  
Wevd6)\  
template < typename T1, typename T2 > BqUwvB4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , K:d/  
  { >pe!T aBN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n)\(\V7  
} }$g"|;<ha  
;#mm_*L%@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: t<`d*M2w  
y>7 r;e  
template < typename T1, typename T2 > p,!IPWo  
struct result_2 q_98=fyE6  
  { R<ORw]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lCTXl5J5  
} ; Zr=B8wuT  
?FwHqyFVlQ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fzOh3FO+  
这个差事就留给了holder自己。 mA"[x_  
    piqh7u3~  
Y#6LNI   
template < int Order > {?"X\5n0  
class holder; XVb9)a  
template <> lJ,\^\q  
class holder < 1 > 8kvA^r`  
  { BzV97'  
public : e)m6xiZ  
template < typename T > I!SIy&=W  
  struct result_1 xM@s`s|n  
  { ]9c{qm}y  
  typedef T & result; {fjBa,o #  
} ; | g1Cs  
template < typename T1, typename T2 > #lMC#Ld  
  struct result_2 ,_s.amL3O{  
  { fjY:u,5V_  
  typedef T1 & result; ei"c|/pO  
} ; [j0jAl  
template < typename T > J8ScKMUN2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %oquHkX%OJ  
  { %UhLCyC/  
  return (T & )r; sx]{N  
} Qvel#*-4  
template < typename T1, typename T2 > -yb7s2o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kD7'BP/#  
  { _18Z]XtX  
  return (T1 & )r1; 5NhAb$q2Y  
} H9(UzyN>i  
} ; W39J)~D^@  
6q!Q(_  
template <> o6:bmKWE  
class holder < 2 >  R&g&BF  
  { f6nuh&!-  
public : UZmo?&y  
template < typename T > d|)ARRW  
  struct result_1 n_k`L(8*  
  { A (p^Q  
  typedef T & result; BPm" )DMo  
} ; ~wOMT  
template < typename T1, typename T2 > atw*t1)g  
  struct result_2 jeJspch+#  
  { c;!| =  
  typedef T2 & result; h9!4\{V;h  
} ; [9j,5d&m  
template < typename T > 2|] <U[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "5'eiYm s  
  { O*!f%}  
  return (T & )r; ~b0l?P*Ff  
} f8V )nM+v"  
template < typename T1, typename T2 > 2J%L%6z8~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IXlk1tHN4I  
  { 4\k{E-x $  
  return (T2 & )r2; uI& 0/  
} l!W!Gz0to  
} ; (I(U23A~  
/m,i,NX07  
b\zq,0%  
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> >。 2(Yg',aMY-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )?$@cvf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AK%&Kq&PaY  
cLvnLaA}  
return l(i, j) = r(i, j); lj:.}+]r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w=: c7Y+  
cIC/3g}]  
  return ( int & )i; {'B(S/Z 7  
  return ( int & )j; qh&q <M  
最后执行i = j; Z;BEUtR c  
可见,参数被正确的选择了。 r dtzz#7  
~66v.`K!  
A f!`7l-  
.Cs'@[Ciy  
nh80"Ny5  
八. 中期总结 j 9GKz1  
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'c3.sQ|?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'HCRi Z<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1zw,;m n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tFX<"cAvK  
9`5.0**  
Ktvs*.?  
6}0_o[23  
( ]0F3@k#s  
vb]uO ' l  
九. 简化 R>1oF]w  
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。 `ZO5-E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .6y*Z+Zg  
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: lbw+!{Ch  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &5sPw^{,H  
  +-*/&|^等 Pth4_]US  
2. 返回引用。 x1STjI>i  
  =,各种复合赋值等 $}5M`p\&C  
3. 返回固定类型。 Z=;=9<vA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n "^rS}Y]  
4. 原样返回。 1vCp<D9<  
  operator, 0(9gTxdB  
5. 返回解引用的类型。 m!!;CbPo  
  operator*(单目) 6 b?K-)kL  
6. 返回地址。 R/Sm  
  operator&(单目) [u J<]  
7. 下表访问返回类型。 [D(JEO@ :  
  operator[] 2 n2,MB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'MB+cz+v  
  operator<<和operator>> N~or.i&a  
odJE~\\hw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 H!,V7R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -]Mk} z$  
GukwN]*OY  
template < typename Left > VkJTcC:1  
struct value_return X7:Dw]t  
  { dS \n 2Qb  
template < typename T > aHI~@  
  struct result_1 I")Ud?v0)  
  { s?nj@:4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S;2UcSsQl  
} ; <Hz11 }<(  
CDW| cr{  
template < typename T1, typename T2 > 7~ZG"^k  
  struct result_2 SrOv* D3  
  { 6W7,EIf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :0Y.${h  
} ; d(9SkXr  
} ; 'd;aAG  
)cZ KB0*+  
W?.xtQEv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EG8z&^O x  
vl|3WYA  
下面我们来剥离functor中的operator() z~v-8aw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k<f0moxs'  
F8{T/YhZ  
return l(t) op r(t) 66+]D4(k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h"}F3E  
return op l(t) RC8-6s& ln  
return op l(t1, t2) sk~7"v{Y.  
return l(t) op -XkjO$=!=  
return l(t1, t2) op j.+,c#hFo  
return l(t)[r(t)] IBNb!mPu%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CUjRz5L  
4j i#Q  
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: #-R]HLW*  
单目: return f(l(t), r(t)); N "eK9>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vt5>>rl  
双目: return f(l(t)); !y!s/i&P%  
return f(l(t1, t2)); @cm[]]f'l  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^r]-v++  
<8Z%'C6d  
struct meta_divide "/UPq6  
  { M$f_I +  
template < typename T1, typename T2 > o$*DFvk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CPP9=CoR37  
  { SL^%Zh/~  
  return t1 / t2; kjQI=:i=  
} AP=SCq;  
} ; `fVzY"Qv k  
cRf;7G  
这个工作可以让宏来做: ~Sd,Tu%:  
5VfpeA `  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y4!fu<[i  
template < typename T1, typename T2 > \ qzo)\,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `<Hc,D; p  
以后可以直接用 #SD2b,f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Kj6+$l   
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 fKuaom9  
(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。。。) ypfjF@OT  
W>P:EI1  
8@T0]vH&  
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~Y#l@8M+  
CyB1`&G>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U[#q"'P|l  
class unary_op : public Rettype $.B}zY{  
  { ~ r$I&8  
    Left l; _qQo}|/q  
public : :n x;~f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7FP"]\x  
~$Z_#,|i?  
template < typename T > o i~,}E_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "DJ%Yo  
      { .=c@ps  
      return FuncType::execute(l(t)); >g[Wnzf  
    } DFGgyFay  
-**fT?n  
    template < typename T1, typename T2 > %]O #t<D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T(~^X-k  
      { BTE&7/i 21  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SC2g5i`  
    } H"2,Q T  
} ; HI)U6.'  
i l%9j  
,l\D@<F  
同样还可以申明一个binary_op M49Hm[0(  
VC!g,LU|-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b1ZHfe:  
class binary_op : public Rettype qEjsAL  
  { 7G_lGV_  
    Left l; Aca ?C  
Right r; |C t Q  
public : <R#:K7> O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wKz*)C  
8[8U49V9(  
template < typename T > jqoU;u`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u)ZZ/|  
      { ['0^gN$:e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IRI<no  
    }  +!wkTrV  
 uQW d1>  
    template < typename T1, typename T2 > `"bp -/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [{_K[5i  
      { #8bI4J{dE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GuJIN"P]  
    } .q$/#hN:e  
} ; ]6HnK%  
jH4Wu`r;m  
9p"';*{=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 m$q*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u #7AB>wi{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @{880 5Dp  
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。 ;!>>C0s"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /3~}= b  
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。。。 sZU Ao&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tLx8}@X"  
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) h6(L22Hn  
下面是修改过的unary_op QOF'SEq"k  
E __A1j*gd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 83"C~xe?p4  
class unary_op hM`*- +Zb  
  { /s`xPxvt  
Left l; 3-2?mV>5  
  C6b(\#g(  
public : Xec U&  
_Hq)mF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gr$H?|n l  
RjX#pb  
template < typename T > H*>5ne=x  
  struct result_1 . J*2J(T,  
  { K+c>Cj}H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;4]l P  
} ; (%;D& ~%o  
]5J*UZ}  
template < typename T1, typename T2 > V{kgDpB  
  struct result_2 cK+)MFOu+  
  { CB?H`R pC.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (fWQ?6[  
} ; y]f| U-f:~  
ZbcpE~<a  
template < typename T1, typename T2 > cY*lsBo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J7rfHhz  
  { cV)~%e/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4'# _b  
} iD9hqiX&  
n 6|\  
template < typename T > vweD{\b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  6@ )bZ|  
  { R0mWVgoz  
  return OpClass::execute(lt(t)); sFxciCpN  
} L"!BN/i_  
nyB~C7zR  
} ; gs77")K&  
ktKT=(F&  
mCx6$jz  
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 tI(co5 W  
好啦,现在才真正完美了。 b%,`;hy{  
现在在picker里面就可以这么添加了: -f:uNF]Ls  
l=JK+uZ  
template < typename Right > Zx]"2U#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o,RLaS,BK'  
  { lq!l{[Xp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yS-owtVCGF  
} `_v|O{DC{  
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。 JEes'H}Y  
z '%Vy  
?5 d3k%  
5ERycC y  
C zvi':  
十. bind WChJ <[]W  
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。 <kmn3w,vi  
先来分析一下一段例子 w~g)Dz2G  
`4 A%BKYB  
KmkPq]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ),)]gw71QW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %/&?t`%H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &6 L{1  
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。 r 6STc,%5  
我们来写个简单的。 +d736lLe%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Sc*O_c3D  
对于函数对象类的版本: ~dK)U*Q  
IPnbR)[%  
template < typename Func > OsR4oT  
struct functor_trait fW4N+2  
  { fz8eL:i:  
typedef typename Func::result_type result_type; Hd)4_ uBt  
} ; dLm~]V3  
对于无参数函数的版本: =6TD3k6(2  
L%JmdY;  
template < typename Ret > &a p{|>3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j>Htaa  
  { ^1S(6'a#  
typedef Ret result_type; ~$i36"  
} ; 7 0:a2m  
对于单参数函数的版本: BUcze\+  
e;<=aa)}?  
template < typename Ret, typename V1 > !285=cxz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wvA@\-.+  
  { igsJa1F  
typedef Ret result_type; X &6p_Lo  
} ; i1 ?H*:]  
对于双参数函数的版本: iVt6rX  
x,z+l-y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T)]5k3{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pz1pEyuL  
  { 2, ` =i  
typedef Ret result_type; [L,Tf_t^Y  
} ; ,r{\aW@  
等等。。。 kfBVF%90  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V Z;ASA?;  
-[4Xg!apO  
template < typename Func > R1FBH:Iu  
struct func_return _{6QvD3kg.  
  { X/TuiKe  
template < typename T > [(Pm\o  
  struct result_1 @twClk.s  
  { IXugnvyV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sf)VQ5U!Y  
} ; 2mbZ6'p {  
4*_9Gl  
template < typename T1, typename T2 > M yr [  
  struct result_2 5 d S5,  
  { hof:+aW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ajW[}/)  
} ; _.OajE\T  
} ; ^'~+w3M@  
}}v;V*_V  
Uax- z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }Z- ]m  
x(7K=K']  
template < typename Func, typename aPicker > / PAxPZf_  
class binder_1 xGJ{_M  
  { o64&BpCK  
Func fn; E[>4b7{g:  
aPicker pk; ewSFB< N  
public : T"XP`gk  
G_g~-[O  
template < typename T > #m6 eG&a  
  struct result_1 _U)DL=a'  
  { INsc!xOQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e;56}w  
} ; h84}lxT^]  
^Pf FW  
template < typename T1, typename T2 > jAmAT /1  
  struct result_2 VC\43A,9  
  { O/>$kG%ge  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AS[cz! >  
} ; !12W(4S5  
H~1*`m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -#H>kbs  
EaG3:<>J  
template < typename T > 4,T!zT6&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JGp~A#H&  
  { &+=A;Y)  
  return fn(pk(t)); EUU9JnQhBJ  
} C+$dm)M/q  
template < typename T1, typename T2 > iK1<4)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #vYdP#nWb  
  { Nrva?W_i  
  return fn(pk(t1, t2)); Iw8;",e2  
} tB4- of3+  
} ; a5:Q%F<!  
%lAJ]$m  
[nxjPx9-  
一目了然不是么? SEF/ D0  
最后实现bind H?8KTl=e  
JNRG [j  
r@0HqZx`  
template < typename Func, typename aPicker > agN`) F!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IM}T2\tZ}  
  { p mcy(<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J (Yfup  
} 0ejx; Mum  
n|Vs27  
2个以上参数的bind可以同理实现。  a= ;7  
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。 &96I4su  
-kxNJ Gc?  
十一. phoenix qdrk.~_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1Dg\\aUk  
6+A<_r`#Q  
for_each(v.begin(), v.end(), 8*I43Jtlf,  
( ?h"+q8&  
do_ gX5I`mm  
[ dU\,>3tG  
  cout << _1 <<   " , " V6?ku6k  
] $%"i|KTsv:  
.while_( -- _1), 1 e1$x@\\  
cout << var( " \n " ) IL?3>$,  
) v{^_3 ]  
); wP- pFc  
f@T/^|`mh  
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: /Ou`$2H87  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *r$Yv&c,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k5]s~* ,0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e'mm42  
n;)!N  
| Uf6k`  
template < typename Cond, typename Actor > sptDzVM  
class do_while _9wX8fh3D  
  { G2U=*|  
Cond cd; A!No:?S  
Actor act; }:7'C. ."  
public : ?2_Oa%M  
template < typename T > 3'8B rK  
  struct result_1 *+re2O)Eh'  
  { :XEP:8  
  typedef int result_type; t&^9o $  
} ; ]tL9y<  
PuqT&|wP l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ehl) {Dd^  
-$J\BkI  
template < typename T > 6 uW?xB9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,J"6(nk  
  { EFu2&P  
  do &WE|9  
    { vF0#]  
  act(t); k`U")lv  
  } /UTeaM!?"  
  while (cd(t)); ;3OQgKI  
  return   0 ; YwyP+S r\  
} ~UX@%0%)N  
} ; (wU<Kpt?J  
%>Z^BM<e  
l^w=b~|7=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Nl,M9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RiqYC3Ka  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9&fS<Hk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 A(2_hl-  
下面就是产生这个functor的类: 0]?} kY  
hJ\IE?+  
1r;]==  
template < typename Actor > k'E3{8<!  
class do_while_actor Mh"DPt9@J  
  { %yX?4T;b  
Actor act; 'd4I/  
public : xDv$z.=Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i"Hec9Ri  
Md(AqaA  
template < typename Cond > AM  cHR=/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >UvLeS2h:y  
} ; hJ$o+sl  
!|;^  
M3ihtY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'g.9 goQ  
最后,是那个do_ YyEW}2  
8+K=3=05#U  
v7&oHOk!  
class do_while_invoker ["Mq  
  { )Kkw$aQI"d  
public : Z&9MtpC+N3  
template < typename Actor > 1$T;u~vg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k=1([x  
  {  al/Mgo  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9o5W\.A7[D  
} %Z9&zmO  
} do_; .'N:]G@!  
=lY6v -MBw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BH6)`0&2*N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qniP`P4E  
最后来说说怎么处理break和continue IZ+kw.6e  
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。 V}gP'f07zy  
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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