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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C\C*'l6d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zjkrne{  
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, @G>Q(a*,  
'hH3d"a^=  
9..! g:  
*Z=:?4u  
  class filler 4?cIn4}  
  { bG[)r  
public : N\WEp?%~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j`$d W H/2  
} ; zXx)xIO  
;bxL$1  
*we*IhIP  
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: YU24wTe;k  
C*1,aLSw  
$ -n?q w  
9 54O=9PQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )M(-EDL>Qk  
2K&5Kt/  
W_P&;)E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2<' 1m{  
BD (  
@ wJ|vW_.  
bQu1L>c,Uw  
二. 战前分析 2n8spLZYGY  
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。 ley: =(  
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 CHX- 4-84{  
982n G-"  
:")iS?l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4! V--F  
  /* --------------------------------------------- */ f)/5%W7n}  
vector < int *> vp( 10 ); 1'>wrGr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zw,=mpf3_  
/* --------------------------------------------- */ ^;]Q,*Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vfZ.js/  
/* --------------------------------------------- */ DU>#eR0G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S;]][h =  
  /* --------------------------------------------- */ /kKF|Hg`c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'qT[,iQ  
/* --------------------------------------------- */ 9 EqU 2~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?$&iVN^UA  
iO_6>&(  
kX)Xo`^Ys  
|Q)c{9sD  
看了之后,我们可以思考一些问题: l;C00ZBOc  
1._1, _2是什么? Xitsb f=Gg  
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。 M@b:~mI[sw  
2._1 = 1是在做什么? gnPu{-Ec*  
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。 _9Zwg+oO[  
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。 +vh 4I  
o> i`Jq&  
bW9a_myE  
三. 动工 ySk'#\d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: > R5<D'cEN  
:6r)HJ5sg  
jR CG}'  
AvS<b3EoN  
template < typename T > k&h3"  
class assignment Y={_o!9  
  { =5jng.  
T value; lQSKY}h  
public : )LP=IT  
assignment( const T & v) : value(v) {} $ 3/G)/A  
template < typename T2 > Vo2{aK;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3RyB 0 n  
} ; CtO`t5  
U94Tp A6  
KPcOW#.T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A=S_5y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @ !UuK;  
]a}K%D)H  
nA#FGfZ{Ge  
*$eMM*4  
  class holder ~j&#DG&L  
  { `X06JTqf:  
public : Ur/+nL{  
template < typename T > D|`I"N[<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :QV-!  
  { =83FCq"  
  return assignment < T > (t);  ta\CZp  
} ~T_4M  
} ; T3W?-,  
Jbrjt/OG#I  
p*_^JU(<p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ksB-fOv*N  
a2MFZe  
  static holder _1; )Zcw G(o0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9Rg|oCP_  
@6N$!Q?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?pF7g$>q  
而不用手动写一个函数对象。 y@'m D*z  
G2A^+R0\  
e{"r3*  
mjwh40x.o  
四. 问题分析 CE'd`_;HLn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >8*J ;(:W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A+:X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lLb"><8a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P'dH*}H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q,.[y"m9Y.  
Gidh7x  
五. 问题1:一致性 !BocF<UE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nF8|*}w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9mEt**s Ur  
^s_BY+#  
struct holder ?%RN? O(  
  { VX!UT=;  
  // E9]/sFA-]  
  template < typename T > ZT \=:X*e  
T &   operator ()( const T & r) const {b<;?Dus^  
  { Z?7XuELKV  
  return (T & )r; yJj$iri  
} Vlk]  
} ; e95x,|.-_  
># {,(8\  
这样的话assignment也必须相应改动: 1m52vQSo3l  
2,nVo^13}  
template < typename Left, typename Right > ;U02VguC  
class assignment Q>,EYb>wI  
  { L1'#wH  
Left l; ws tH&^  
Right r; )9.i'{{ 0  
public : l Wa4X#~.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '_n J DM  
template < typename T2 > U',9t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |)7dh B  
} ; ? ^E B"{  
Y ~|C]O  
同时,holder的operator=也需要改动: Y_H|Fl^  
a<W[???m/M  
template < typename T > &g{b5x{iD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q9UBxpDV:  
  { :2qUel\PEC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -27uh  
} Dd(#   
Z`?Z1SBt  
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。 ) N8 [@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5iG+O4n%  
AS} FRNIVx  
return l(rhs) = r; $[p<}o/6v]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vbDSNm#Yv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8op,;Z7Y  
ugZ-*e7  
template < typename Tp > FXHcy:)}G  
class constant_t C;u8qVI  
  { ,r&:C48 dI  
  const Tp t; 4z_>CiA  
public : x"n!nT%Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aetK<9L$  
template < typename T > A@-A_=a,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YkPc&&#  
  { Ly?%RmHK  
  return t; (Hr_gkGtM  
} -R~!N#y  
} ; U_-9rkUa  
@+gr>a1K#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hU:M]O0uw  
下面就可以修改holder的operator=了 [@l:C\2  
j2U iZLuV  
template < typename T > (-RZ|VdYg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y5td o'Ex  
  { Kc6p||<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2WP73:'t  
} BD)5br].  
pwiXA{  
同时也要修改assignment的operator() =Me94w>G3X  
rRTAWAs%T  
template < typename T2 > J?yNZK$WqN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0>  
现在代码看起来就很一致了。 \m>mE/N  
KRY%B[k  
六. 问题2:链式操作 /EN3>25"#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *1}UK9X;  
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。 O#}'QZd'  
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。 q`l&G%  
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。 $R\D[`y|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ileqI/40f  
.,)C^hs@  
template < typename T > Dlc=[kf9  
struct result_1 z!z+E%H^  
  { l>KkK|!T^i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FmRCTH  
} ; 8{m5P8w'  
X=:|v<E   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xKilTh_.6  
-,M*j|   
template < typename T > M^i^_}~S;  
struct   ref _I("k:E7  
  { 52*9q!  
typedef T & reference; H nKO  
} ; `^rN"\  
template < typename T > =~)J:x\F  
struct   ref < T &> X+'z@xpj  
  { \S[7-:Lu^  
typedef T & reference; E>/kNl  
} ; .L,xqd[zC  
N36<EHq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S,K'y?6  
^ -s'Ad3  
template < typename T > i.eu$~F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U_/sY9gz(  
  { 7^{M:kYC!  
  return l(t) = r(t); $6W o$c%  
} o%!8t_1mR  
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。 :# 1d;jx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DNARe!pK  
Lo'P;Sb4<}  
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 MwoU>+XB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (+@ Lnz\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r<Il;?S6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 we6kV-L.  
最后的布局是: n=HId:XT  
                Add >~;MQDU5*Y  
              /   \ Kq`C5  
            Divide   5 y^7ol;t  
            /   \ {Vc%ga|E  
          _1     3 C%s+o0b  
似乎一切都解决了?不。 uF xrv  
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。 :Hk:Goo2  
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。 .'zXO  
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: >s@*S9cj:  
0K\Xxo.=  
template < typename Right > TM|M#hMS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?tWcx;h:>  
Right & rt) const ohK_~  
  { >^cP]gG Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %SV5 PO@  
} \q2#ef@2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CNC3">Dk~9  
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。 &kR+7  
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。 +*dG 'U6  
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。 MXS N <  
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。 }gk37_}X\I  
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? 3Un{Q~6h  
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: d$>TC(E=t  
<kQ 5sG  
template < class Action > rJ LlDKP-(  
class picker : public Action }GIwYh/  
  { XcoV27  
public : mv7><C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~9&#7fU  
  // all the operator overloaded `>M-J-J  
} ; m).S0  
"62vwWrwO  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (=v :@\r  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ` u#'  
V SJGp`  
template < typename Right > tb^8jC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nm{\?  
  { sFqLxSo_I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cC{eu[ XW  
} l(-We.:(  
TO&ohATp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "O{_LOJ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ].W)eMC*c(  
wVSM\  
template < typename T >   struct picker_maker z 6~cm6j  
  { .}.?b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p2]@yE7w  
} ; m `"^d #  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZLsfF =/G  
  { "7v/ -   
typedef picker < T > result; M2K{{pGJ[&  
} ; E5a1 7ra  
q=NI}k  
下面总的结构就有了: i/ED_<_ Vg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0GUm~zi1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 \8Mn[G9TL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @Q!Jzw#B  
至此链式操作完美实现。 pGQP9r%  
MAhJ>qe8 p  
Tr}z&efY  
七. 问题3 lHRs3+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 grvm2`u  
(G:A^z  
template < typename T1, typename T2 > Gm,vLs9H$T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }2WscxL  
  { ~r/"w'dB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3AKT>Wy =  
} 'r&az BO  
gN2$;hb?  
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: @J`o pR  
(IlHg^"  
template < typename T1, typename T2 > .YV{wL@cB  
struct result_2 *&WkorByW  
  { #BB,6E   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^?pf.E!F`  
} ; ;[-OMGr]#  
<evvNSE  
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? {WBe(dc_%  
这个差事就留给了holder自己。 +iS'$2)@  
    ;E Z5/"T  
9YpgzCx Z  
template < int Order > bW"bkA80  
class holder; Wo&WO e  
template <> =mVWfFL  
class holder < 1 > 7_OC&hhL  
  { C5}c?=#bdf  
public : ;^XF;zpg  
template < typename T > 12 8aJ  
  struct result_1 H1?t2\V4  
  { [v@3|@  
  typedef T & result; xJG&vOf;?  
} ; -^1}J  
template < typename T1, typename T2 > 8Zj=:;  
  struct result_2 r7Vt,{4/  
  { t>hoXn^-  
  typedef T1 & result; tcDWx:Q  
} ; t0*kL.  
template < typename T > vY 0EffZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0P{^aSxTP  
  { U2v;[>=]  
  return (T & )r; Nk.m$  
} $|kq{@<  
template < typename T1, typename T2 > ^Rr!YnEN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <x QvS^|[  
  { zKh^BwhO|X  
  return (T1 & )r1; i-.]onR  
} qPI\Y3ZU  
} ; s9[?{}gd  
R07]{  
template <> cTC -cgp  
class holder < 2 > sj9j 47y  
  { FEC`dSTI  
public : ^T?zR7r  
template < typename T > KT5amct  
  struct result_1 _xKIp>A  
  { 7+N0$0w%r  
  typedef T & result; U46qpb 7  
} ; 2 m"2>gX  
template < typename T1, typename T2 > ;mT|0&o>#  
  struct result_2 *B4?(&0  
  { 'E\/H17  
  typedef T2 & result; .Us)YVbk  
} ; HZINsIm!?  
template < typename T > { l E\y9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0W_olnZ  
  { 2X X-  
  return (T & )r; ]\ ~s83?X  
} u%t/W0xi  
template < typename T1, typename T2 > r\PO?1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZVelKI8>  
  { ABx< Ep6  
  return (T2 & )r2; lfJvN  
} c -sc*.&  
} ; >PY Lk{q  
1bz%O2U-(  
?\Bm>p% +  
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> >。 p*NKM} ]I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MG}rvzn@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V=i/cI\  
D`Cy]j  
return l(i, j) = r(i, j); GhJ<L3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1"\^@qRv#  
< )qJI'u|  
  return ( int & )i; ?&`PN<~2z  
  return ( int & )j; Ad}Nc"O  
最后执行i = j; ]|xfKDu  
可见,参数被正确的选择了。 AjYvYMA&  
(]@yDb4  
>P9|?:c  
; b`kN;s  
e,?qwZK:y  
八. 中期总结 nF5\iV  
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: HZawB25{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y5ZBP?P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3wYhDxY1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g[c_rty  
!g.?+~@  
K^5f  
}R9>1u}6  
e0"80"D  
]lqe,>  
九. 简化 APJVD-  
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。 !MyCxM6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9cIKi#Bl  
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: p!o?2Lbiw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F(; =^w  
  +-*/&|^等 L eu93f2  
2. 返回引用。 &cpqn2Z  
  =,各种复合赋值等 -=InGm\Y  
3. 返回固定类型。 20,}T)}Tm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <#ng"1J  
4. 原样返回。 cU|tG!Ij?  
  operator, 1CR)1H  
5. 返回解引用的类型。 F"^/R  
  operator*(单目) O}-+o1  
6. 返回地址。 HhZ>/5'(  
  operator&(单目) A4tb>O M  
7. 下表访问返回类型。 t" $#KP<  
  operator[] ysH'X95  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MqAN~<l [  
  operator<<和operator>> 'PvOOhm,  
Mp3nR5@d$  
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。 K'c[r0Ew  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Wx`$hvdq  
Ln$= 8x^T  
template < typename Left > Z]SUr`Z  
struct value_return m4on<5s/  
  { +zg3/C4 S  
template < typename T > wZg~k\_lF  
  struct result_1 {00Qg{;K|  
  { Z [YSE T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Kgw, ]E&7  
} ; vn x+1T  
M\A6;dz'  
template < typename T1, typename T2 > M^&^g  
  struct result_2 Ew )1O9f  
  { ^2`*1el  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v ;nnr0;  
} ; U?xa^QVhj  
} ; =/ +f3  
n[gc`#7|{e  
Ez+8B|0P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NydF'N_1  
no,b_0@N  
下面我们来剥离functor中的operator() {Rz(0oD\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X?$"dqA  
7S{yKS  
return l(t) op r(t) -`CE;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {%D4%X<  
return op l(t) IP!`;?T=  
return op l(t1, t2) W.(Q u-AE(  
return l(t) op > ofWHl[-  
return l(t1, t2) op WS.lDMYE7  
return l(t)[r(t)] QKIg5I-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MmQk@~  
>ra)4huZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V X.9mt  
单目: return f(l(t), r(t)); Aj*|r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GGU>={D)  
双目: return f(l(t)); {#,?K  
return f(l(t1, t2)); ] Jnrs  
下面就是f的实现,以operator/为例 E/hO0Ox6  
Y^QG\6q  
struct meta_divide 3~\,VO''  
  { 5i-VnG  
template < typename T1, typename T2 > 0"l`M5-KP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +' SG$<Xv  
  { &<EixDi4q  
  return t1 / t2; 6f^IAa|  
} M%bD7naBq  
} ; ?h:xO\h8  
mq+x=  
这个工作可以让宏来做: {n{-5Y  
S|O#KE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ap<r )<u  
template < typename T1, typename T2 > \ D$Ao-6QE W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bR<XQHl  
以后可以直接用 fwi -   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %-L T56T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 d^Rea8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m[nrr6 G"  
o|APsQE  
~?Zm3zOCc2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |`'WEe2  
n^Q-K}!T/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6J <.i  
class unary_op : public Rettype ZU;nXqjc  
  { tu^C<MV  
    Left l; G5NAwpZf  
public : Ry40:;MYN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jt0f*e YE8  
Pp.] /;  
template < typename T > y\=^pla  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Q}Zb,32  
      { z,RjQTd  
      return FuncType::execute(l(t)); CQs,G8 \/  
    } xHe "c<  
C8O<fwNM  
    template < typename T1, typename T2 > qG3MyK%O\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <l< y R?  
      { C6qGCzlG`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A+Kp ECP  
    } -ZoAbp$  
} ; [&)*jc16  
M4e8PRlI  
A$rCo~Ek  
同样还可以申明一个binary_op y>c Yw!  
_e "  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sC_doh_M  
class binary_op : public Rettype GQYB2{e>  
  { cvC 7#i[G  
    Left l; L0*f(H  
Right r; >VJ"e`  
public : @2sr/gX^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C?]+(P  
U.1&'U*  
template < typename T > WH<\f |xR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @v/ 8}n  
      { <m*j1|^{t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \)cbg#v  
    } ZQyXzERp  
j2oU1' b  
    template < typename T1, typename T2 > 5k;}I|rg%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K/$5SN1  
      { 2^)_XVX1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QG5 c>Q  
    } ]'<"qY  
} ; 9 u>X,2gUR  
- H`, ` #{  
zANsv9R~  
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 I.p"8I;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :/6u*HwZh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [x0*x~1B  
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。 6%&DJBU!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a[J_H$6H!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {w ]L'0ES[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V=E5pB`Pr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^ R3g7 DG  
下面是修改过的unary_op AIw~@*T  
0NXaAf:2Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nMOXy\&mI  
class unary_op ?+L7Bd(EF%  
  { ~I@ % ysR  
Left l; gH0Rd WX  
  1$ENNq#0  
public : X3l6b+p  
CIQ9dx7>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \F<C$cys\  
%V92q0XW  
template < typename T > y 27MG  
  struct result_1 Zig3WiD&  
  { <q=]n%nX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6\x/Z=}L  
} ; c1 1?Kq  
uf`/-jY  
template < typename T1, typename T2 > 5G=fJAG  
  struct result_2 nr%P11U\c  
  { IW=%2n(<1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O`.IE? h#  
} ; hYVy65Ea  
=j8g6#'u  
template < typename T1, typename T2 > C+0BV~7J<<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q.SqOHeJ  
  { vZIx>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o3.b='HAm  
} BWzo|isv  
{mA#'75a#  
template < typename T > W1[C/dDc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "gt*k#  
  { @XH@i+ {B  
  return OpClass::execute(lt(t)); !lI1jb"  
} C{YTHN n  
MYUL y2)  
} ; Wbi12{C  
7+m.:~H3}  
<4*)J9V^s=  
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 U-#vssJhk  
好啦,现在才真正完美了。 K?=g IC:  
现在在picker里面就可以这么添加了: dEfP272M  
xgWVxX^)  
template < typename Right > / 16 r_l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d4LH`@SUZ-  
  { Rc~63![O.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UL3u2g;d  
} J!iK W  
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。 jC'Diu4|Q  
sDXQ{*6a  
1P/4,D@  
$wqi^q*)  
)"s(;kU!  
十. bind &FDWlrG g  
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。 $WbfRyXi7'  
先来分析一下一段例子 ExSy/^4f  
NJ(H$tB@  
%kiPE<<x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oTf^-29d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t,qz%J&a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cnM`ywKW  
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。 s5oU  
我们来写个简单的。 ?I 7hbqQd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )IGx3+I ,  
对于函数对象类的版本: Ce_l\J8G  
Pol c.  
template < typename Func > zG~nRt{4  
struct functor_trait nPjN\Es6  
  { L_fiE3G|>  
typedef typename Func::result_type result_type; UvVq#<-  
} ; Ai5D[ykX  
对于无参数函数的版本: 0[fqF^HEN  
CDWchY  
template < typename Ret > "ax"k0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >('Z9<|r:  
  { "@ @Z{  
typedef Ret result_type; 7R>Pk9J  
} ; F vHd `  
对于单参数函数的版本: /@]@Tz@'  
m"mU:-jk`  
template < typename Ret, typename V1 > 7)y +QU]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G!w?\-  
  { jLreN#:9  
typedef Ret result_type; mjbV^^>  
} ; 4z!(!J )  
对于双参数函数的版本: Nrk/_0^  
2R`}}4<Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M}`G}*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t`vIcCXqyl  
  { };]f 3  
typedef Ret result_type; aKC3v R0  
} ; Iih]q  
等等。。。 G:{\-R'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *\F,?yU  
ftbOvG/ I  
template < typename Func > +AL(K:  
struct func_return !!UQ,yU  
  { <^wqN!/  
template < typename T > \k*h& :$  
  struct result_1 \UBQ:+3  
  { f 7j9'k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k^r-~q+NV#  
} ; 1IV R4:a  
pN7 v7rs  
template < typename T1, typename T2 > ,SSq4  
  struct result_2 Ems0"e  
  { LkIbvJCV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *p7_rY  
} ; xsSX~`  
} ; Af7&;8pM  
PU^@BZ_m  
nwPU{4#l<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xzTF| Z\  
[49Ae2W`  
template < typename Func, typename aPicker > z7um9g  
class binder_1 # dxS QmG  
  { ?<-ins  
Func fn; 6`;+|H<$  
aPicker pk; xEvm>BZi  
public : yaKw/vV  
c %.vI  
template < typename T > Ld3!2g2y7&  
  struct result_1 UIi`bbJ  
  { _=RK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ##clReS  
} ; Jl(G4h V'\  
7T}r]C.  
template < typename T1, typename T2 > ;#Pc^Yzc1  
  struct result_2 'ai!6[|SD  
  { dt|f4 XWF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {kp^@  
} ; IYk^eG:;  
2%(RB4+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jdp@3mP  
A%c)=(,  
template < typename T > H.8Vm[W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "[BDa}Il  
  { 1xE*quhrh  
  return fn(pk(t));  V_-{TGKX  
}  @M E .  
template < typename T1, typename T2 > A T'P=)F@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2>!? EIE7  
  { JDy;Jb  
  return fn(pk(t1, t2)); !@vM@Z"  
} .&Ok53]b  
} ; KGoHn6jM  
auS.q5 %  
4]/i0\Vbam  
一目了然不是么? 5zBayJh#  
最后实现bind =YRN"  
wu2C!gyBo  
78i"3Tm)w  
template < typename Func, typename aPicker > GxR, 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }475c{  
  { ';hTGLq\X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <7%4=  
} Y?>us  
w(xRL#%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "Nn+Zw43  
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。 ,$qqHSd1M  
MlM2(/ok  
十一. phoenix 5h4E>LB.B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +e6c4Tw/  
XN=Cq*3}  
for_each(v.begin(), v.end(), _7M!b 9oA  
( * (4TasQu  
do_ ]O;Hlty(g  
[ Iu -CXc  
  cout << _1 <<   " , " a}w%k  
] 0y3<Ho,+$  
.while_( -- _1), P6E=*^^m(  
cout << var( " \n " ) %$l^C!qcY  
) OJ'x>kE  
); ;I+"MY7D  
(BA2   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {&Bpf K;`)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /@H2m\vBX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P"g Y|}|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "k${5wk#Fl  
R;XR?59:.  
^3-Wxn9&  
template < typename Cond, typename Actor > DJ9;{,gm  
class do_while /~LXY< -(  
  { $pT%7jV}  
Cond cd; (&6C,O~n^.  
Actor act; WR*|kh  
public : }bv0~}G4  
template < typename T > yMNLsR~rh  
  struct result_1 q-.e9eoc\  
  { l}DCK  
  typedef int result_type; ItTIU  
} ; G@) I  
O^ ]I>A#d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} toipEp<ci  
bw7!MAXd  
template < typename T > T$]2U>=<J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2.2Z'$W  
  { W7a s =+;X  
  do +fhyw{  
    { k"SmbFn%N0  
  act(t); _^RN C)ol  
  } y0qE::/H$  
  while (cd(t)); QD:0iD?  
  return   0 ; 2`* %NJ  
} \2<2&=h?  
} ; 13Z6dhZu  
Uc0AsUu}?  
(nrrzOax  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ Yz &x%Lb  
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。 81_3{OrE<  
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。 Xh]\q)  
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。 $EJ*x$  
下面就是产生这个functor的类: E|9LUPcb  
G 7)D+],{Y  
L>UYR++<6  
template < typename Actor > #|XEBOmsQ  
class do_while_actor y`Pp"!P"O  
  { V8Q#%#)FHe  
Actor act; wZa;cg.-q  
public : <J-OwO a-1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f 5i`B*/  
l``1^&K  
template < typename Cond > 7IJb$af:;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -e(2?Xq9  
} ; %,,h )9  
f9- |! ]s  
W? UCo6<m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lO $M6l  
最后,是那个do_ xN"KSQpu  
5,AQ~_,'\  
G^mk<pH  
class do_while_invoker SbnV U[  
  { !v;r3*#Nky  
public : 4_.k Q"'DH  
template < typename Actor > N~>?w#?J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rg[e~##  
  { Br~%S?4"o  
  return do_while_actor < Actor > (act); JNp`@`0V  
} iKabo,~  
} do_; u}%&LI`.  
 ,O~2 R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )vU{JY;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3sZK[Y|ax  
最后来说说怎么处理break和continue Gm2rjpZeq  
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。 ?ha}&##  
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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