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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 31~hlp;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v&xKi>A il  
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, ZjqA30!  
KNy`Lj)VPY  
d,W/M(S  
$`|5/,M%QN  
  class filler Bi]D{m9  
  { }wG,BB%N  
public : Fse['O~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #c-b}.R  
} ; bSQRLxF  
Vo%Yf9C  
lLH$`Wnv  
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: '9qn*H`'  
M Hg6PQIB  
K<FKu $=  
E *BSfn&i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :/B:FY=  
O@s{uZ|A6  
'Q5&5UrBr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L[rpb.'FG  
~;[&K%n  
U IfH*6X  
/|?F)%v\  
二. 战前分析 (^LS']ybc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \^LWCp,C"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 IV0[!D  
S_2"7  
%swR:Bv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SET-8f  
  /* --------------------------------------------- */ ryg4h Hspl  
vector < int *> vp( 10 ); #4><r.v3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SG:bM7*1'  
/* --------------------------------------------- */ r'p =`2=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]=x\b^  
/* --------------------------------------------- */ n+HsQ]z.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q[uAIyv0  
  /* --------------------------------------------- */ ,)zt AFn=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DR@1z9 a  
/* --------------------------------------------- */ d8E,o7$m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L]I3P|y_  
/Wu|)tx  
z1vw'VT>  
f"Vgefk  
看了之后,我们可以思考一些问题: mRwT_(;t  
1._1, _2是什么? v0#*X5C1'  
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。 @A{m5h  
2._1 = 1是在做什么? MS*G-C  
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。 B76 v}O:  
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。 F\:(*1C  
3?.1n Gu  
blahi]{Y9  
三. 动工 -W c~B3E|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /syVGmS'M  
,PECYwegkt  
m!O;>D  
d"ZU y!a  
template < typename T > RV+E^pkp$  
class assignment C!&y   
  { !^y y0`k6  
T value; UXH"si:  
public : \:v$ZEDJ>  
assignment( const T & v) : value(v) {} 88lxHoPV  
template < typename T2 > I :)W*SK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kesy2mE  
} ; Qx)Jtb0`V  
= 96P7#%  
{2 %aCCV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c|AtBgvf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment % /}WUP^H  
y'} O)lO1  
iiG f'@/  
&(blN.2  
  class holder yGj.)$1},@  
  { `/nM[  
public : wX,F`e3"/  
template < typename T > /nZ;v4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *7$P]  
  { P"3*lk+w  
  return assignment < T > (t); 7N=-Y>$X  
} ^qvZ XS  
} ; =f1B,%7G+5  
p fT60W[m  
'+Xlw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O+~ 7l?o  
)]43R   
  static holder _1; '5KeL3J;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ][;G=oCT  
XYEv&-M`?w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [10zTU`  
而不用手动写一个函数对象。 A,gEM4  
`ln1$  
:6{`~=  
b)# Oc,  
四. 问题分析 iK()&TNz  
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。 [KJ q  
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。 >~nF=   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3oy~=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  #^#HuDH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HQP}w%8x  
LiQgR 6j  
五. 问题1:一致性 SHVWwoieT  
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?| q'Wr[A40j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |JF@6  
l fZ04M{2  
struct holder M~Ttb29{  
  { WjSc/3Qy  
  // ^wb:C[r!V  
  template < typename T > LOy0hN-$b  
T &   operator ()( const T & r) const )!BsF'uVQ  
  { DL'iS  
  return (T & )r; cD|Htt"  
} 8;14Q7,S  
} ; vmTs9"ujF,  
4NN$( S-W  
这样的话assignment也必须相应改动: q@hzo>[  
An*~-u9m  
template < typename Left, typename Right > ?p<.Fv8.  
class assignment X1{[}!  
  { !~]<$WZV  
Left l; <_Z:'~Zp  
Right r; gKz(=  
public : YKmsQ(q`N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /H7&AiA  
template < typename T2 > 0& >H^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (Rt7%{*  
} ; HB+|WW t>  
m %;D  
同时,holder的operator=也需要改动: (;Y8pKl1e  
ZF7IL  
template < typename T > xv{O^Ie+S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0:0NXVYs&  
  { {@! Kx`(:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E%oY7.~-  
} wNFz*|n  
l3Njq^T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q+4tIrd+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nJ4pTOc  
)-*5v D  
return l(rhs) = r; 3(TsgP >`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^7zu<lX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HbP!KVHyk1  
_iNq"8>2  
template < typename Tp > kmzH'wktt  
class constant_t t!Sq A(-V  
  {  w 4[{2  
  const Tp t; F}Vr:~  
public : 0TpK#OlI|c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AJ#Nenmj  
template < typename T > 24 1*!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gbVdOm  
  { rZ8`sIWQt  
  return t; W9NX=gE4  
} 7{&|;U  
} ; MSf;ZB  
q, O$ %-70  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zd"^</ S  
下面就可以修改holder的operator=了 H":oNpfb  
6@DF  
template < typename T > !K|5bK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >/|q:b^2r  
  { lNSLs"x^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U&O: _>~  
} J2:y6kGj>  
'7O3/GDK  
同时也要修改assignment的operator() '],J$ge  
#%DE;  
template < typename T2 > iLSr*` o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hh+ 2mkg  
现在代码看起来就很一致了。 eJg8,7WC  
82l~G;.n3  
六. 问题2:链式操作 l\i)$=d&g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9T<x&  
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。 d3xmtG {i  
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。 'inFKy'H  
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。 a\r\PBi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `nu''B H  
YPxM<Gfa8  
template < typename T > 1y}Y9mlD.  
struct result_1 A}l3cP; `#  
  { 7Op>i,HZk\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lnjXD oVb<  
} ; }4,L%$@n  
RCpR3iC2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m;,N)<~  
?32&]iM oW  
template < typename T > 'tH_p  
struct   ref DA\2rLs  
  { ;=MU';o  
typedef T & reference; HAa; hb  
} ; yK=cZw%D  
template < typename T > tS6qWtE  
struct   ref < T &> wfH^<jY)E  
  { [1S|dc>.O%  
typedef T & reference; Vh4X%b$TV  
} ; p^w;kN  
.:F%_dS D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a!v1M2>  
gDpVeBd[  
template < typename T > ) AvN\sC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y^wW2-,m  
  { ~UP[A'9jJ  
  return l(t) = r(t); MDnua  
} Tw-;7Ae  
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。 .[ICx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^'PWI{ O  
K  &N  
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 )6Fok3u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N2;B-UF 7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H&-zZc4\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3[Qxd{8r  
最后的布局是: ig/xv  
                Add VY7[)  
              /   \ AP 2_MV4W  
            Divide   5 *XIF)Q=<>  
            /   \ +nFu|qM}  
          _1     3 SE1=>S%p  
似乎一切都解决了?不。 KW pVw!  
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。 *`5.|{<j{  
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。 +%h8r5o1  
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: g}1B;zGf  
'c9]&B  
template < typename Right > 86=}ZGWd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nFHUy9q  
Right & rt) const .SU8)T  
  { 6d<r= C=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2} /aFR  
} }C"%p8=HM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {k TE He  
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。 dO! kk"qn  
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。 ?]_$Dcmx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "jKY1* ?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /NI;P]s.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? rr],DGg+B]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +V ;l6D  
m$>H u@Va  
template < class Action > 2lH&  
class picker : public Action #wwH m3  
  { &[?\k>  
public : pP&7rRhw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _{YWXRC#  
  // all the operator overloaded l*Gvf_UH  
} ; NX*Q F+  
!C ':  
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。 _7Ju  
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: qd ~BnR$=  
8Z8gRcv{p  
template < typename Right > AUG#_HE]k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oM>l#><nq  
  { fgp]x&5Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |.: q  
} tTl%oN8Qw  
SaO}e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *SJ_z(CZm  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i+ ?^8#  
:1QI8%L'$i  
template < typename T >   struct picker_maker %v M-mbX  
  { K<3A1'_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l ^0@86  
} ; ,q`\\d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EeE7#$l  
  { PJ|P1O36a  
typedef picker < T > result; 8b& /k8i:  
} ; aB&&YlR=n<  
6A-|[(NS  
下面总的结构就有了: G5 WVr$  
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。 ^\=`edN0  
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。 8OU\V5i[,q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &j"?\f?  
至此链式操作完美实现。 VlsnL8DV  
;N0XFjdR  
'-~~-}= sJ  
七. 问题3 kdeWip6Y  
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。 q>+k@>bk @  
VY4yS*y  
template < typename T1, typename T2 > Why`ziks  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + =</&Tm  
  { /nA{#HY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }19\.z&J  
} 5U$0F$BBp  
6LIJ Q  
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: ;HO=  
E ~<JC"]  
template < typename T1, typename T2 > 9rf)gU3{+L  
struct result_2 >|UOz&  
  { oUU1+F-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^<2p~h0 \  
} ; s.C_Zf~3  
64tvP^kp  
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? -uf|w?  
这个差事就留给了holder自己。 EaN6^S=  
    M8(t 'jN  
u'BaKWPS  
template < int Order > &Z%?!.4j@  
class holder; 3a'<*v<xw  
template <> wb l&  
class holder < 1 > ,k3FRes3  
  { ISvpQ 3{)s  
public : 0 kW,I  
template < typename T > ]}Yl7/gM1}  
  struct result_1 "4{r6[dn  
  { wf<M)Rs|  
  typedef T & result; .?$gpM?i  
} ; $=4QO  
template < typename T1, typename T2 > W'M*nR|xo  
  struct result_2 Ysv" 6b}  
  { vdwsJPFbc  
  typedef T1 & result; Gk6iIK  
} ; >z@0.pN]7  
template < typename T > jse&DQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S)@j6(HC4  
  { sXFZWj }\  
  return (T & )r; |yPu!pfl  
} I; rGD^  
template < typename T1, typename T2 > Cp0=k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F:S}w   
  { =t?F6)Q  
  return (T1 & )r1; O:K2Y5R?B  
} Y.p;1"  
} ; oEpFuWp%A  
GZIa 4A  
template <> RZTiw^  
class holder < 2 > yJIscwF  
  { ;aVZ"~a+\  
public : vnuN6M{  
template < typename T > 5v*\Zr5ha  
  struct result_1 nX8v+:&}  
  { Lr pM\}t  
  typedef T & result; tQ#n${a@f  
} ; 1?l1:}^L  
template < typename T1, typename T2 > YGNP53CU  
  struct result_2 N8df8=.kw  
  { $[ *w"iQ  
  typedef T2 & result; ,I;> aE<#  
} ; ;!Fn1|)  
template < typename T > q!@4~plz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pd$[8Rmj_  
  { a d\ot#V  
  return (T & )r; 4_ML],.  
} 6_B]MN!(  
template < typename T1, typename T2 > } ^\oCR@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~a2}(]  
  { 5[0?g@aO  
  return (T2 & )r2; f _:A0  
} j1<Yg,_.p  
} ; /PKNLK  
#KvlYZ+1  
M<&= S  
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> >。 (/$^uWj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {P-):  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~&uHbTq  
Dw"\/p:-3  
return l(i, j) = r(i, j); 7zj{wp!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nO-#Q=H,  
h{qgEIk&  
  return ( int & )i; +b 6v!7_  
  return ( int & )j; Q,Eo mt  
最后执行i = j; |w3M7;~eF  
可见,参数被正确的选择了。 gRzxLf`K  
19#\+LWA  
[V`r^  
8{ I|$*nB  
#\ErY3k6&  
八. 中期总结 l U]nd[x  
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: wuo,kM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7j{?aza  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ),!qTjD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6S{l' !s'  
\{YU wKK/A  
s#GLJl\E_P  
qg$ <oL@~~  
{4PwLCy  
2KZneS`  
九. 简化 ;FEqe 49  
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。 `GLx#=Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1.>m@Slr>  
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: HbIF^LeY|R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Alq(QDs  
  +-*/&|^等 qxj(p o  
2. 返回引用。 jb)ZLA;L_c  
  =,各种复合赋值等 *NQ/UXE  
3. 返回固定类型。 \)Cl%Em  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v` r:=K  
4. 原样返回。 phz&zl D  
  operator, Tsx>&WC  
5. 返回解引用的类型。 oL<St$1  
  operator*(单目) KY^Z  
6. 返回地址。 "wc<B4"  
  operator&(单目) tl>7^hH  
7. 下表访问返回类型。 7-A2_!_x{  
  operator[] E(|>Ddv B&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yCo.cd-  
  operator<<和operator>> Xnh8e  
P'rb%W  
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。 @%SQFu@FJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~QVH<`sn  
6H|S;K+  
template < typename Left > !_(Tqyg&  
struct value_return W{aY}`  
  { A%-6`>  
template < typename T > Qwc"[N4H  
  struct result_1 ?h2}#wg  
  { 8;X-)&R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y9|!+,  
} ; XX~,>Q}H=  
ch]29  
template < typename T1, typename T2 > wyG;8I  
  struct result_2 PI<vxjOK`  
  { 1YMh1+1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2T`!v  
} ; 3uMy]HUQ  
} ; DTs;{c  
+/\6=).\  
B erwI 7!=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l;V173W=&  
tMe~vq[  
下面我们来剥离functor中的operator() QSj]ZA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L%5%T;0'~  
\j.:3X r  
return l(t) op r(t) @ .KGfNu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FPTK`Gd0  
return op l(t) h7@6T+#WoT  
return op l(t1, t2) A)~6Im  
return l(t) op B-ESFATc  
return l(t1, t2) op "w _aM7x_  
return l(t)[r(t)] i?;Kq~,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'f|o{  
L rPkxmR  
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: y?!"6t7&  
单目: return f(l(t), r(t)); T 1t6p&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uIrG*K  
双目: return f(l(t)); |&jXp%4T  
return f(l(t1, t2)); w=@Dv  
下面就是f的实现,以operator/为例  C.QO#b  
/L#?zSt  
struct meta_divide mcok/,/  
  { L8n|m!MOD  
template < typename T1, typename T2 > qY#6SO`_iy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~_ a-E  
  { $]8Q(/mbK  
  return t1 / t2; F<w/PMb  
} RT5T1K08I  
} ; MY/}-* |  
 LIdF 0  
这个工作可以让宏来做: h1(4Ic  
Np)lIGE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J. @9zA&  
template < typename T1, typename T2 > \ 9C i-v/M]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cGD(.=  
以后可以直接用 BPHW}F]X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yppo6HGD  
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 $7uA%|\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rN{ c7/|  
07$o;W@  
xwty<?dRW1  
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<,FJQE_  
_tXlF;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . [ mR M  
class unary_op : public Rettype *9i{,I@  
  { KGpA2Nx  
    Left l; ]:\dPw`A  
public : } d }lR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8.~kK<)!  
E~:x(5'%d  
template < typename T > %PJQ%~ A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -!9G0h&i|  
      { nxHkv`s k  
      return FuncType::execute(l(t)); Y4(  
    } l lsfTrp  
E.>4C[O  
    template < typename T1, typename T2 > 2Hv+W-6v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yiI1x*^  
      { >"<Wjr8W!$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !g.?  
    } ei{eTp4HpV  
} ;  f V(J|  
YnP5i#"  
cs'{5!i]  
同样还可以申明一个binary_op g zg_>2Sj  
dq[xwRU1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K_-MYs.  
class binary_op : public Rettype >dG[G>  
  { e 3TI|e_  
    Left l; &8 x-o,  
Right r; BVO<e \>3  
public : K96<M);:g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (!N|Kl  
JO< wU  
template < typename T > ?I@W:#>o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ia 73?*mXT  
      { 3%ZOKb"D*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m%e68c  
    } t<viX's  
}Z,x~G  
    template < typename T1, typename T2 > IB7E}56l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # Vha7  
      { Qz N&>sk"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9*?oYm;dX  
    } {> 0wiH#!E  
} ; Z/;aT -N  
bbyg8;/  
^]-6u:J!  
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 /~f'}]W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qm o9G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0=E]cQwh  
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。  !=P1%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "!%l/_p?  
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。。。 :zF,A,)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Fun^B;GA:  
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) ';=O 0)u  
下面是修改过的unary_op %Qdn  
d4c8~L H-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )f<z% :I+Z  
class unary_op 8q}q{8  
  { 5S--'=fu+  
Left l; ^RtIh-Z.9  
  1Z~FCJz  
public : Ge-vWf-RbB  
Y\?"WGL)p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HqT#$}rv  
6MMOf\   
template < typename T > I75DUJqy]  
  struct result_1 Q|?L*Pq2I  
  { Y^EcQzLw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pohp&Tcm  
} ; 2)HuZda  
 DwE[D]7o  
template < typename T1, typename T2 > O*)Vhw'pK  
  struct result_2 9H`XeQ.  
  { &H/'rd0M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GM f `A,>  
} ; *VhL\IjN]  
"8jf81V*  
template < typename T1, typename T2 > fN^8{w/O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %%gc2s  
  { qwgPk9l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MH9q ;?.J  
} ++Ts  
EC!02S  
template < typename T > W_(j3pV?Ml  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NzOx0WLF  
  { W^LY'ypT  
  return OpClass::execute(lt(t)); ""F5z,'  
} Y}|X|!0x  
9FYUo  
} ; x vl#w  
/,&<6c-Q@W  
>kDQkhZ  
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 `yXg{lk  
好啦,现在才真正完美了。 e95Lo+:f  
现在在picker里面就可以这么添加了: $f=J2&D,Cz  
`WFw3TI  
template < typename Right > suiS&$-E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (G4at2YLd  
  { {Y=WW7:Qx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )SRefW.v  
} >xYpNtEs  
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。 ZC`wO%,  
)E@.!Ut4o  
lN?qp'%H`  
_w(7u(Z  
BJ(M2|VH  
十. bind hE-M$LmN@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g9F?z2^  
先来分析一下一段例子 f%hEnZv  
poFg 1  
32 =z)]FZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  9gZ$   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wz8yD8M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^<AwG=  
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。 +"VP-s0  
我们来写个简单的。 )`D:F>p*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2J;g{95z  
对于函数对象类的版本: U m+8"W  
P0b7S'a4!  
template < typename Func > $ME)#(  
struct functor_trait 9&NgtZpt  
  { >LuYHr  
typedef typename Func::result_type result_type; tLmTjX .6  
} ; I2Yz#V<%ru  
对于无参数函数的版本: Z/J y'$x  
#$y?v%^  
template < typename Ret > T[A 69O]v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nQS|Lt_+  
  { L/^I*p,  
typedef Ret result_type; HpnWo DM  
} ; Z%\,w(o[h  
对于单参数函数的版本: GPkpXVm  
,Y48[_ymm  
template < typename Ret, typename V1 > @=kSo -SX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > as=LIw}Q4  
  { n'w.; q  
typedef Ret result_type; PFK  '$  
} ; ;bhT@aB1  
对于双参数函数的版本: uW3!Yg@  
p D+k*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OZ!^ak  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4E?Oky#}-  
  { 6LZ;T.0o  
typedef Ret result_type; S21,VpW\  
} ; 0SPk|kr  
等等。。。 dcT80sOC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy */DO ex"y  
{1 94!S4z  
template < typename Func > t&DEb_"De  
struct func_return jF*j0PkNdb  
  { 29q _BR *:  
template < typename T > `@|$,2[C  
  struct result_1 ^sg,\zD 'X  
  { sn>~O4"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ecx<OTo  
} ; WMP,\=6k0  
,6W>can  
template < typename T1, typename T2 > HUOj0T  
  struct result_2 xn|(9#1o  
  { PnG-h~Y3N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N)>ID(}F1  
} ; Zj4Uak  
} ; GowH]MO  
[PKR2UEe]  
dAe')N:KPI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H 7 ^/q7  
~< x:q6  
template < typename Func, typename aPicker > y18Y:)DkL  
class binder_1 &G$Ucc `  
  { KCDE{za  
Func fn; P L+sR3bR  
aPicker pk; 1g~R/*Jo  
public : j 1HW._G  
/|#fejPh  
template < typename T > W|(1Y D  
  struct result_1 kz7(Z'pw  
  { Fea(zJ_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ld-_,-n  
} ; ?b5 ^  
]"1DGg \A  
template < typename T1, typename T2 > eKqk= (  
  struct result_2 EAby?51+  
  { F1Bq$*'N$w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _t}WsEQ+P  
} ; ;P&OX5~V  
w.-!UD9/.x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J!7MZL b  
$]2vvr  
template < typename T > -+-_I*(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S?BG_J6A7  
  { njA#@fU  
  return fn(pk(t)); *EwR!L*  
} CQDkFQq-dq  
template < typename T1, typename T2 > }f7j 8py  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {+Cy U!O  
  { yyy|Pw4:Z  
  return fn(pk(t1, t2)); X+]G-  
} .Rf_Cl  
} ; P J[`|  
LC!bIm5'  
^&Y#)II  
一目了然不是么? l0i^uMS  
最后实现bind V,N%;iB}  
_ZkI)o  
ZO$%[ftb  
template < typename Func, typename aPicker > [Cv/{f3]u{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jma1N;d  
  { PXNh&N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @cB$iP=Z4  
} n#_$\ p>Yd  
Jo23P.#<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <0q;NrvUb  
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。 Rr|VD@%  
fPW@{~t  
十一. phoenix cDH^\-z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l0A&9g*l2  
#$qTFN  
for_each(v.begin(), v.end(), /J6rv((  
( x5*!Wx   
do_ 3WIk  
[ l8#EM1g-  
  cout << _1 <<   " , " vn"{I&L+w0  
] V[vl!XM  
.while_( -- _1), $[=%R`~w  
cout << var( " \n " ) P1' al  
) d <JM36j?  
); "vE4E|  
3HY9\'t6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XFV!S#yEZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 03S]8l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3fQuoQuD"}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: * *G9H  
_X"N1,0  
K1!j fp  
template < typename Cond, typename Actor > ]^K 4i)\  
class do_while zi*R`;_`,  
  { =xx]@  
Cond cd; 9.B KI/  
Actor act; WKa~[j|-K  
public : FZE"7ec>m  
template < typename T > oJ|j#+Ft  
  struct result_1 `t'W2X  
  { nq8C'Fo!6T  
  typedef int result_type; 2Gaa(rJ5o  
} ; 6]%sFy2  
* U=s\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pYZ6e_j1 ~  
'o>B'$  
template < typename T > -"60d @.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G..aiA  
  { 0o*8#i/)!3  
  do 6-B|Y3)B  
    { ):_\;.L  
  act(t); _1!OlQ  
  } HLaRGN3,  
  while (cd(t)); (7=!+'T"  
  return   0 ; RxWVe-Dg  
} /9p wZ%:<  
} ; !fR3 (=oN  
+8d1|cB"  
vbe|hO""  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6?~"V  
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。 G@jZ)2  
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。 :~N-.#  
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。 ly_HWuFJ3  
下面就是产生这个functor的类: .I0qGg  
Jk=I^%~  
<oA7'|Bu<  
template < typename Actor > 2OR{[L*  
class do_while_actor b:]V`uF?  
  { @wo(tf=@P  
Actor act; 0+;bh {Eu  
public :  >DZw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k:F9. j%*  
kH7(@Pa  
template < typename Cond > 3e;^/kf<9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]B3=lc"  
} ; [dIXR  
!1 8clL  
aa#Y=%^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =sJ7=39  
最后,是那个do_ o{q{!7DH@  
.ndCfdy~  
?3zc=J"t  
class do_while_invoker \VyZ  
  { "8^ Ch{G-  
public : v)t:|Q{I  
template < typename Actor > *ipFwQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MUREiL9L|  
  { 4UvZ)^r  
  return do_while_actor < Actor > (act); MWpQ^dL_  
} 4DOH`6#an  
} do_; "ZsOd>[/  
:^WKT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BB*f4z$Y%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~8P!XAU56%  
最后来说说怎么处理break和continue z(Pe,zES  
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。 .e=:RkI,  
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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