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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &B!%fd.'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |xr32g s  
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, S:Tm23pe  
' eO/PnYW  
CsSp=(  
-cNx1et  
  class filler gY`Nr!O  
  { U '[?9/T  
public : 1h"_[`L'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #/j={*-  
} ; )%du@a8  
}gsO&g"8  
"uu)2Xe  
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: 6kvV  
X9~m8c){z  
S2$5!(P  
N_C_O$j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <?$kI>Ot  
H?}wl%  
-Gsl[Rc0H;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j"<Y!Y3  
NMjnL&P`  
0 15Owi  
'o\;x"YJ  
二. 战前分析 )LswSV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7unA"9=[4V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \iMyo  
i=QqB0  
+Z? [M1g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q|q:: q*  
  /* --------------------------------------------- */ [Hcaw   
vector < int *> vp( 10 ); @)sc6 *lnW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D6!tVdnVe  
/* --------------------------------------------- */ jXEGSn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I$N7pobh  
/* --------------------------------------------- */ k]I*:'178  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sT<{SmBF  
  /* --------------------------------------------- */ E_[ONm=,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R @r{  
/* --------------------------------------------- */ g'G8 3F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3kLOoL?  
- s|t^  
~eo^`4O{{  
@ t@|q  
看了之后,我们可以思考一些问题: >rwYDT#m]  
1._1, _2是什么? N^B@3QF  
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。 Ea`OT+#h(*  
2._1 = 1是在做什么? + x_ wYv  
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。 ",Wf uz  
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。 ida*]+ ~  
+)-d_K.(k  
P`sN&Y~m  
三. 动工 gStY8Z!k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1hNEkpL^a  
>5i?JUZ  
/v&`!nKu  
Cnur"?w@o  
template < typename T > 3#9M2O\T  
class assignment TczXHT}G  
  { GUCM4jVT^  
T value; d]k='  
public : zXgkcq)  
assignment( const T & v) : value(v) {} #D:RhqjK  
template < typename T2 > Xr2J:1pgg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4GTrI@}3  
} ; u '@Ely  
9}whWh  
&5/JfNe3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wU0K3qZL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ak|b0l>^  
UQdyv(jXq  
Bi_J5 If  
9&(.x8d,a  
  class holder 3^H/LWx`{]  
  { ork|yj/A  
public : ZPYH#gC& T  
template < typename T > j@g!R!7)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ge9}8  
  { gCwt0)  
  return assignment < T > (t); LO>8 j:  
} !>|`ly$6  
} ; cX"G7Bh  
3qcpf:  
q+J0}y{#8)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _U=S]2 Q W  
'X ~Ab  
  static holder _1; 2e\Kw+(>{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MVuP |&:n  
7X:hIl   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,A?v,Fs>O[  
而不用手动写一个函数对象。 7n>|D^  
Gavkil  
4`G=q^GL,  
%((cFQ9  
四. 问题分析 T=yCN#cqQ`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i\Q":4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PE7t_iSV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >!G5]?taa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8"pA9Mr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "{6KZ!+0  
+TWJNI  
五. 问题1:一致性 +ks$UvtY  
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?| xx}'l:}2 ]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'T{pdEn8u  
Q}ZBr^*]1e  
struct holder tJG (*   
  { hf[IEK  
  // " #J}A0  
  template < typename T > SOYDp;j  
T &   operator ()( const T & r) const Vg) ^|  
  { 6<Be#Y]b  
  return (T & )r; h?3f5G*&H  
} t.u{.P\Md\  
} ; x6~Fb~aP  
#m_\1&g  
这样的话assignment也必须相应改动: t3M0La&  
`;T? 9n  
template < typename Left, typename Right > td`wNy\  
class assignment PKATw>zg<  
  { X[Y #+z4  
Left l; `ITDTZ J  
Right r; }K+\8em  
public : ~JT lPU'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H|'$dO)W  
template < typename T2 > i|[S5QXCh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fVv$K&  
} ;  6.vNe  
r6<ArX$Yl  
同时,holder的operator=也需要改动: DvU~%%(0^  
W|)(|W  
template < typename T > s>V*=#L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gZ ~y}@L y  
  { 2GUhV*TN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (2 mS v  
} ~mW>_[RT;  
CVi<~7Am\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kv[OW"8t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UYl JO{|a  
jWz|K  
return l(rhs) = r; Ab/v_ mA;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 C}|O#"t^\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I(F1S,7  
L'zdsa}Et  
template < typename Tp > \"{/yjO|4  
class constant_t ?m`R%>X"  
  { &Qz"nCvJ  
  const Tp t; 48W:4B'l9  
public : _zAc 5rS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Di]Iy  
template < typename T > >f3k3XWRT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -{.h\  
  { REeD?u j  
  return t; ^?JEyY  
} \=TWYj_Ah  
} ; oo"JMD)  
us(sZG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u~j'NOv  
下面就可以修改holder的operator=了 FC|y'j 0  
!NQf< ch  
template < typename T > GIJV;7~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C%qtCk_cN  
  { ~0:$G?fz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *NKC \aV`0  
} m  mw)C"  
bt. K<Y0  
同时也要修改assignment的operator() ~W5>;6f\  
m|g$'vjk  
template < typename T2 > % DHP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $Ykp8u,(  
现在代码看起来就很一致了。 4p0IBfVG  
xX[{E x   
六. 问题2:链式操作 +K @J*W 1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E}E7VQjM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !dYX2!lvT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p2M?pV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?3e!A9x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \Mh4X`<e  
_,Io(QS  
template < typename T > gb^UFD L  
struct result_1 70I4-[/z[d  
  { %t(, *;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :$u{  
} ; '{1W)X  
M ?: f^  
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: 1yY'hb,0  
jtlDSf#  
template < typename T > fNmG`Ke  
struct   ref %K/G+  
  { bE%mgaOh  
typedef T & reference; X.W#=$;$:  
} ; 0n=9TmE  
template < typename T > 8#d99dOe  
struct   ref < T &> #z1ch,*3;  
  { Mf,Mcvs  
typedef T & reference; h1D~AgZOVj  
} ; z.\[Va$@l  
'+GVozc6c"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <yb=!  
HtS1N}@  
template < typename T > rVIb'sa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /s-jR]#VA  
  { cnjj) c  
  return l(t) = r(t); [M zc^I&  
} vX!dMJa0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1Tts3O .  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U_=wL  
faKrSmE!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S]e~)I gO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +A&IxsTq5=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Rqd%#v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +{ ,w#@  
最后的布局是: 'KIi!pA.  
                Add eUUD|U*b   
              /   \ PxCl]~v  
            Divide   5 M,v@G$pW  
            /   \ VNh,pQ(  
          _1     3 [F9KC^%S  
似乎一切都解决了?不。 N!4xP.Ps  
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。 _<' kzOj  
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。 Vzv.e6_  
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: `'tw5}  
D;#Yn M3  
template < typename Right > R'a5,zEo/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F.* snF  
Right & rt) const (J) Rs`_  
  { ezNE9g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xF:poi  
} zI*/u)48  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K]=>F  
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。 wW)&Px n  
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。 `peJ s~V  
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。 IUBps0.T\  
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。 wx?{|  
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? G5eLs  
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: v!v0,?b*  
B}xo|:f!zj  
template < class Action > {Z{NH:^  
class picker : public Action qh'f,#dI}  
  { H ]N/Y{  
public : m3v* ,~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >p+gx,N  
  // all the operator overloaded 4 d1Y\  
} ; F|ML$  
S:GUR6g8D  
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。 do?n /<@o  
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: R?e7#HsJ  
cB"F1~z  
template < typename Right > o3[sF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cX]{RVZo-/  
  { Q)|LiCR,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GLcZ=6)"'  
} '9F{.]  
z E7ocul  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e hB1`%@  
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。 .$x[!fuuR&  
B7jlJqV  
template < typename T >   struct picker_maker |&pz,"(  
  { QbKYB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aw@Aoq  
} ; 'krMVC-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > an5kR_=  
  { TD=/C|  
typedef picker < T > result; aFm]?75  
} ; d4eCBqx  
rL+n$p X-  
下面总的结构就有了: 7 V1k$S(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Vv"wf;#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I4p= ?Ds  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _e@qv;*  
至此链式操作完美实现。 F'_8pD7  
<rI$"=7  
%T*+t"\)  
七. 问题3 pvdZ>D-IU  
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。 HG 6{`i  
PY:#F|uHS`  
template < typename T1, typename T2 > fvAV[9/-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )mO;l/,0  
  { 21EUP6}8j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3jdB8a]T_  
} <cOE6;d#  
uV:uXQni``  
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: 7[<sl35  
&,kB7r"  
template < typename T1, typename T2 > `1v!sSR0R  
struct result_2 *R6eykp  
  { S<9d^= a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l@F e(^5E  
} ; +rw3.d  
$I]x &cF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9i)mv/i  
这个差事就留给了holder自己。 m@2xC,@  
    !Jp.3,\?~  
hGHzO  
template < int Order > ~\IDg/9 Cj  
class holder; qtwmTT)  
template <> Q+M3Pqy  
class holder < 1 > &Gwh<%=U  
  { T.dO0$,Q@$  
public : uvM8 8#  
template < typename T > =w?cp}HW  
  struct result_1 jCv+m7Z  
  { gUtbCqDS  
  typedef T & result; -dN;\x  
} ; 54j $A  
template < typename T1, typename T2 > VQ 3&  
  struct result_2 df rr.i  
  { HliY  
  typedef T1 & result; ,$[lOFs  
} ; J(VZa_  
template < typename T > ] CE2/6Ph  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F RUt}*  
  { G ~\$Oq8  
  return (T & )r; 7NqV*  
} =#fvdj  
template < typename T1, typename T2 > ]g!<5 w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '(>N gd[  
  { R:<AR.)K  
  return (T1 & )r1; NFPkK?+  
} 9K(b Z {  
} ; 'z5 ;o :T  
$MGd>3%y  
template <> P=z':4,M}  
class holder < 2 > svgi!=  
  { 7w({ GZ  
public : T^SOq:m&  
template < typename T > Bqj *{m  
  struct result_1 $OuA<-  
  { @@&;gWr;  
  typedef T & result; dGN*K}5  
} ; .YbD.{]D  
template < typename T1, typename T2 > eU*h qy?0  
  struct result_2 K~G^jAk+  
  { T]k@g_  
  typedef T2 & result; SOJHw6  
} ; [rem,i+  
template < typename T > C5FtJquGN)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I.x>mN -0  
  { *}=W wG  
  return (T & )r; ZN/")  
} 7="V7  
template < typename T1, typename T2 > [;+YO)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S7]cF5N  
  { *2Kte'+q  
  return (T2 & )r2; oizoKwp%  
} Dc5XU3Eu`  
} ; s RB8 jY  
EO^0sF<  
C_o.d~xm  
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> >。 ~-x\E#(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $@X,J2&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~$<@:z{*  
-i4gzak  
return l(i, j) = r(i, j); R8_qZ;t:z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !+U.)u9 '  
3dfSu'  
  return ( int & )i; +{&g|V  
  return ( int & )j; uH`ds+Hp  
最后执行i = j; 1wwhTek  
可见,参数被正确的选择了。 l_DPlY  
$ \jly  
8z@A/$T  
L/V3sSt  
O'(qeN<^w  
八. 中期总结 ^y&l!,(A   
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: bMgp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X]`\NNx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3n X7$$X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Oy z=|[^,W  
i3YAK$w;&  
&H* F  
_w)0r}{  
IN_GL18^MV  
N:=D@x~]  
九. 简化 H.'_NCF&;L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y![h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 594$X@ !v  
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: T Li0*)}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1w?X~VZAX  
  +-*/&|^等 )00#Rrt9  
2. 返回引用。 2f F)I&  
  =,各种复合赋值等 O>H4hp  
3. 返回固定类型。 8iq~ha$]|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !SVW}Q=5#  
4. 原样返回。 h%#@Xd>.  
  operator, 60-LpGhvy  
5. 返回解引用的类型。 AlGD .K  
  operator*(单目) &AA u:  
6. 返回地址。 4ajBMgD]KG  
  operator&(单目) M1VRc[ RRo  
7. 下表访问返回类型。 ==Ju2D?%  
  operator[] M,|o2'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %xL3=4\  
  operator<<和operator>> VAV@Qn  
iQ~cG[6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dA)7d77  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kf^Wzp  
RDk{;VED{  
template < typename Left > M`A bH19  
struct value_return  k:R9wo  
  { dc"Vc 3)  
template < typename T > 8ec~"vGLz~  
  struct result_1 [96|xe\s  
  { +n1}({7m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cYW F)WAog  
} ; 7vgz=- MZ#  
G`gYwgU;  
template < typename T1, typename T2 > NcRY Ch  
  struct result_2 ,c}Q;eYc3  
  { Pqx=j_st  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4LKOBiEM  
} ; 8V.x%T  
} ; ( 8k3z`  
c7'I'~  
<dh7*M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )=ZWn,ZB  
:E]A51  
下面我们来剥离functor中的operator() L@9"6&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rEz=\yY^j'  
&\`=}hB  
return l(t) op r(t) i$"B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KGzBK:  
return op l(t) [P,1UO|$B  
return op l(t1, t2) M*{ EK  
return l(t) op 5k<qJ9  
return l(t1, t2) op !SKEL6~7  
return l(t)[r(t)] 8iR%?5 >K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p7Gs  
8xZN4ck_@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: lRX*\ M\`  
单目: return f(l(t), r(t)); &-s!ko4z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [uW{Ap~2  
双目: return f(l(t)); @tRq(*(/:  
return f(l(t1, t2)); 2U)H2 %  
下面就是f的实现,以operator/为例 k g0Z(T:&8  
)nTOIfP2  
struct meta_divide mvlK ~c8  
  { n"-cX)  
template < typename T1, typename T2 > J*A<F'^F1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Skq%S`1%Q  
  { Ri"3o  
  return t1 / t2; z9u"?vdA  
} XM>ByfD{  
} ; \<]nv}1O  
4Ts5*_  
这个工作可以让宏来做: 83Bp_K2\  
e(,sFhR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r8}GiP0|  
template < typename T1, typename T2 > \  J$v0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wYOSaGyZ0I  
以后可以直接用 [D^KM|I%+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (KK9/k  
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 a<rk'4,8a  
(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。。。) sn]8h2z  
iK s/8n  
Pv+[N{  
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 nkSYW]aQ1g  
q_ykB8Ensa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *3s4JK  
class unary_op : public Rettype Y*dzoN.sW  
  { v](7c2;  
    Left l; hF.9\X]  
public : /`Yp]l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S6 `4&0'  
Kisd.~u8j  
template < typename T > I.euuzBgA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wu,'S;>C  
      { bH~ue5q  
      return FuncType::execute(l(t)); ~NMal]Fwx  
    } ]b-Z;Nce  
"P~0 7  
    template < typename T1, typename T2 > 6&`.C/"2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #7/_Usso  
      { #y~^!fdp9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !/BXMj,=  
    } ezY _7  
} ; "'~'xaU!=a  
JD^(L~n]  
'@3hU|jO!  
同样还可以申明一个binary_op Q!(C$&f  
,9`sC8w|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > > 't=r  
class binary_op : public Rettype A_muuOIcI  
  { o2He}t2o  
    Left l; E dhT;!  
Right r; )ZEUD] X  
public : tT ~}lW)Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [kDjht|$>  
>c|u |^3zt  
template < typename T > -y1%c^36_J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $21+6  
      { _O Tqm5_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ayadvi(@P  
    } "~jt0pp  
.#2YJ~  
    template < typename T1, typename T2 > k`F$aQV9`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q?B5@J  
      { 8&7LF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 35%'HFt_  
    } NX4!G>v  
} ; I!%T!B540  
Em N0K'x  
Bmm#5X@*  
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 n\Uh5P1W"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ):   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R+ lwOVX  
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。 " 6Hka{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -n?}L#4%8  
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。。。 hu%UEB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n4h@{Xg  
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) }xJ9EE*G/  
下面是修改过的unary_op Uvgv<OR`_  
.3l'&".'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )2C_6eR  
class unary_op g>_lU vSE  
  { K, ae-#wgb  
Left l; 0zCe|s.S&  
  "2o,XF  
public : "gADHt=MIR  
12M&qqV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rhO ]4A  
E)DdiB'Rh  
template < typename T > zRbooo{N  
  struct result_1 JV=d!Gi[C  
  { ^a4y+!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; //2G5F;  
} ; -x=abyD  
3@kiUbq7Eu  
template < typename T1, typename T2 > 6UXa 5t  
  struct result_2 (Hb i+IHV  
  { 8zS't2 u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ad xCP\S&  
} ; !([Q1r{u  
br*L|s\P\9  
template < typename T1, typename T2 > JhRXfIK>{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5M4mFC6  
  { V'sp6:3*\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jbcJ\2  
} -h%;L5oJ2,  
oqH811  
template < typename T > }A3(g$8KR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L!x7]g,^  
  { `X'-4/Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); !Sx }~XB<  
} B.vg2N  
:j)H;@[I  
} ; S^? @vj  
?}\aG3_4  
|q"WJQ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug HUiW#x%;  
好啦,现在才真正完美了。 vi')-1Y KM  
现在在picker里面就可以这么添加了: w'oP{=y[  
) E.KB6  
template < typename Right > /~)vma1<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rs2G{a  
  { 9 =7),`$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j38>,9u,  
} 1A"h!;0  
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。 *xR;}%s\  
4 :RL[;  
y Dg  
gVjI1{WTK  
<yz)iCU?  
十. bind vU0j!XqE  
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。 OQ;'Xo  
先来分析一下一段例子 Oaf!\ z}  
I9O!CQCTt  
h$.y)v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KSU?Tg&JR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E5qh]z (  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ":EfR`A#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 aRPgo0,W1  
我们来写个简单的。 yb*P&si5bY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?3~]H   
对于函数对象类的版本: S7&w r@  
P -0  
template < typename Func > 9r=@S  
struct functor_trait ikf!7-,  
  { W8+Daw1Nr  
typedef typename Func::result_type result_type; ,=whwl "tA  
} ; :=WiT_M  
对于无参数函数的版本: RO"c+|Py  
E:/G!1  
template < typename Ret > :bFCnV`Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3qU#Rg ;7  
  { q'~ ?azg:  
typedef Ret result_type; H~UxVQLPp  
} ; Njsz=  
对于单参数函数的版本: Tn2nd  
>fRI^Q,  
template < typename Ret, typename V1 > Q/&H3N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zBD ?O!  
  { T;K,.a8bU  
typedef Ret result_type; rM<|<6(L  
} ; m-9{@kgAM?  
对于双参数函数的版本: # le<R  
b-R!oP+vP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g((glr)6M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M&o@~z0  
  { aZEi|\VU  
typedef Ret result_type; "Opk:;.  
} ; OZ<iP  
等等。。。 xp-.,^q\w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p.^glz>B  
]7 " W(  
template < typename Func > 5W_u|z+/g  
struct func_return S\=j; Uem  
  { jq#gFt*  
template < typename T > ; mnV)8:F  
  struct result_1 ^Uss?)jN4  
  { 17g\XC@ Cl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S^0Po%d  
} ; aC:Sy^Tf  
q8%T)$!  
template < typename T1, typename T2 > )HbsUm#  
  struct result_2 $GhdH)  
  { F0h`>{1%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rmXxid  
} ; ;BzbWvBo  
} ; oe,I vnt  
N"Y)  
=>nrU8x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IGz92&y  
;v%Fw!b032  
template < typename Func, typename aPicker > HnU; N S3J  
class binder_1 (3 xCW  
  { ;mH O#  
Func fn; <>JN&#3?  
aPicker pk; NFq&a i  
public : .y'iF>QQ\  
6\>S%S2:  
template < typename T > P__JN\{9  
  struct result_1 8q9HQ4dsL  
  { Pf&\2_H3s9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {"|P  
} ; OI0#@_L&  
2z9\p%MX  
template < typename T1, typename T2 > _K"|}bM  
  struct result_2 W>3[+wB  
  { e~C5{XEE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Sq^f}q  
} ; qW*JB4`?a  
BoQLjS{kN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LVNq@,s  
j\l9|vpp  
template < typename T > IB9[Lx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / blVm1F  
  { (T;4'c  
  return fn(pk(t)); ?/ xk  
} gz fs9e  
template < typename T1, typename T2 > Yd]y`J?#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NAd|n+[d  
  { 4qMqA T  
  return fn(pk(t1, t2)); b[&A,ZPh$@  
} '&/ 35d9|*  
} ; DM {r<?V  
p!qV!:  
[vMksHk4  
一目了然不是么? $|+q9 o\  
最后实现bind Ia_I~ U$  
*Ju$A  
K.3)m]dCl  
template < typename Func, typename aPicker > %:i; eUKR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  2fZVBj  
  { M- inlZNR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XaT9`L<  
} )~/;Xl#b-  
I(LBc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h| q!Qsnj'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w`_cmI  
K_/-mwA v  
十一. phoenix P$LHsg]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O?`=<W/R  
9G njJ  
for_each(v.begin(), v.end(), hP1}Do  
( 1aEM&=h_W  
do_ *sNZ.Y:.  
[ yB][ 3?lv  
  cout << _1 <<   " , " [:M:6JJ  
] U caLi&  
.while_( -- _1), qKoD*cl)Za  
cout << var( " \n " ) Uc oVp}vl  
) kLc}a5;  
); YrlOvXW  
"^sh:{  
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:  zxN,ys  
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 cuv?[ M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kU uDA><1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +/!kL0[v  
+; /]'  
wHneVqI/U  
template < typename Cond, typename Actor > \HR<^xY  
class do_while "},0Cs  
  { ODS8bD0!i  
Cond cd; X|o;*J](  
Actor act; :r5DR`Rfm  
public : K)NB{8 _  
template < typename T > B[XVTok  
  struct result_1 =W+ h.?  
  { /u hA\m(  
  typedef int result_type; uu08q<B5b)  
} ; TL^af-  
tG!ApL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qs v3`c  
%N((p[\H  
template < typename T > O>8|Lc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LOm*=MVex  
  { ]J<2a`IK!  
  do bbGSh|u+P  
    { luA k$Es  
  act(t); [!^Q_O  
  } 8sMDe'  
  while (cd(t)); CKC%|xke  
  return   0 ; ii0{$}eoh  
} :X1~  
} ; +{b!,D3sa*  
)8BGN'jyi  
 m}t.E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _8*}S=  
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。 ~!PAs_O  
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。 SZ/}2_;  
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。 k7o49Y(#  
下面就是产生这个functor的类: OnD!*jy  
(_:k s  
9VqE:c /  
template < typename Actor > N(*Xjy+PX  
class do_while_actor N0Y$QWr_$  
  { XctSw  
Actor act; . X  (^E  
public : x3./  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Cxn<#Kf\-<  
*t_"]v-w  
template < typename Cond > "EA6RFRD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N?Wx-pK  
} ; &Z kY9XO  
JCL+uEX4S  
h6Femis  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /(/Z~J[  
最后,是那个do_ d! BQ%a  
C!]R0L*  
KyQO>g{R  
class do_while_invoker JnC$}amr  
  { /O,>s  
public : ,'FH[2  
template < typename Actor > +I>u${sVx*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uc.dtq!   
  { U[4Xo&`  
  return do_while_actor < Actor > (act); ll]MBq  
} KKrLF?rc  
} do_; J[Ck z]  
" Bz\<e&u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u%TZ),ny-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,r=9$i_  
最后来说说怎么处理break和continue U8f!yXF'  
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。 +XaRwcLC.  
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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