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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -\r*D#aHBN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "Z,'NL>&  
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, O1-Ne.$  
]ErAa"?  
:vm*miOF  
VdYu| w ;v  
  class filler ?}O\'Fa8  
  { 7$/ O{GBJ  
public : K 0b(D8!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2N>:GwN  
} ; !$fBo3!B_8  
j'v2m6/  
xeZ,}YP)  
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: A]W`r}  
?-Oy/Y K  
2pZ|+!xc+  
6\ (\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]"F0"UH,  
v k<By R  
;ML21OjgN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .( 75.^b2)  
2#p6.4h=  
rq+E"Uj?  
RW%e%  
二. 战前分析 Vo%@bj~>  
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。 #knpZ'  
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 6 Rg{^ERf  
qd(`~a  
pOx0f;'G+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z$S)|6Q  
  /* --------------------------------------------- */ yn`H}@`k  
vector < int *> vp( 10 ); @ VVBl I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /\OjtE  
/* --------------------------------------------- */ X 5pp8~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #dU-*wmJ  
/* --------------------------------------------- */ wzF/`z&0?6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _0ep[r  
  /* --------------------------------------------- */ c:4 i&|n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `WX @1]m  
/* --------------------------------------------- */ TLw.rEN!;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5%uLs}{\q  
~ /]u72?rP  
L%I@HB9-Q0  
O57 eq.aT  
看了之后,我们可以思考一些问题: qVE6ROSh  
1._1, _2是什么? P**h\+M>{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x2(hp  
2._1 = 1是在做什么? F0])g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wwk=*X-8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5Z1b9.;.,  
]qvrpI!E!  
QGn3xM66  
三. 动工 'IKV%$k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w}X<]u  
IL*C/y  
"Lw[ $  
~X)Aw 3}F  
template < typename T > #]cO] I  
class assignment M qFuZg  
  { w+z~Mz}Vz  
T value; !S$LRm\ '  
public : r3{Cuz  
assignment( const T & v) : value(v) {} E.zY(#S  
template < typename T2 > Hq ]f$Q6:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7CWz)LT  
} ; Me_.X_  
OXT 5 y)   
s<h]2W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3E) X(WJY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment criOJ-  
luY#l!mx3  
<y7nGXzLK  
7vF+Di(B  
  class holder \u9l4  
  { ViKN|W >T  
public : fX^ <H_1$G  
template < typename T > :6:;Z qn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8{^zXJi]m  
  { O3 x9S,1i  
  return assignment < T > (t); Pp#  
} 3"!h+dXw  
} ; o'+p,_y9Y@  
p48m k  
DI"KH)XD  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .hPk}B/KV  
] -iMo4H  
  static holder _1; J2W#vFe\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z8I  Y!d  
waT'|9{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); THEpW{.E  
而不用手动写一个函数对象。 ' d' Dlg  
KW`^uoY$  
o"wvP~H  
g3B%}!|  
四. 问题分析 zZR_&z<  
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。 pL 2P .  
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。 = hL;Q@inb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~XU%_Hz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y=.`:EB9b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &6deds  
a=@]Ov/  
五. 问题1:一致性 C%&A9(jG  
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?| PuO5@SP~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w5Lev}Rb  
?DJ/Yw>>3  
struct holder OYW:I1K<5  
  { &UrPb%=2H  
  // %La<]  
  template < typename T > :O)\+s-  
T &   operator ()( const T & r) const q#D-}R_RN  
  { BRSI g]  
  return (T & )r; inQ1 $   
} {+Zj}3o  
} ; ]"q9~  
V?t56n Y}  
这样的话assignment也必须相应改动: (r*"}"ZG  
c6-~PKJL  
template < typename Left, typename Right > KJ (|skO  
class assignment =2XAQiUR\  
  { W2>VgMR [  
Left l; D`c&Q4$:  
Right r; o{]2W `0r  
public : Y[sBVz'j5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \0 j-p   
template < typename T2 > 2 Sgv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Oz{FM6  
} ;  /dI8o  
qzk!'J3*r<  
同时,holder的operator=也需要改动: 8f`r!/j  
wHuz~y6  
template < typename T > `@3{}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {HO,d{{  
  { &s^t~>Gpr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \RT3#X+  
} _|jEuif  
yRAfIB$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。 @js`$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SL[EOz#  
n?(sn  
return l(rhs) = r; zQ~N(Jj?h  
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。 ~~r7TPq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p!/!ZIo  
@b&_xT  
template < typename Tp > um,G^R   
class constant_t ^vw[z2"  
  { 4$oDq  
  const Tp t; TTagZI$  
public : 0<FT=tKm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EQ [K  
template < typename T > L/ g8@G ;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zFi)R }Ot  
  { :P8X?C63W]  
  return t; l6T^e@*  
} y0]"qB  
} ; FFtB#  
ZHM NG~!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )k[{re  
下面就可以修改holder的operator=了 Xl,707  
]y9u5H^  
template < typename T > \RS0mb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )tm%0z7R  
  { O $ARk+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }vxRjO,  
} g ySl.cxt  
@rP#ktz]  
同时也要修改assignment的operator() f = 'AI  
hG2WxYk  
template < typename T2 > V}h <,E9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  5fq4[a  
现在代码看起来就很一致了。 (M# m BS  
H0\' ,X  
六. 问题2:链式操作 @$fvhEkrT@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MK.TBv  
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。 zDf96eK  
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。 9\Md.>  
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。 BU<Qp$ &  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $9@3dM*E?Z  
PDpuHHB  
template < typename T > 6 \?GY  
struct result_1 4(? Z1S  
  { cTja<*W^xv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KFBBqP  
} ; {nMCU{*k  
soOfk!b  
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: 4axuE]  
SaOOD-u  
template < typename T > mtf><YU  
struct   ref 1RauI0d*  
  { =4uO"o  
typedef T & reference; _"t"orD6  
} ; |RH^|2:x9Q  
template < typename T > ,f~)CXNT?  
struct   ref < T &> kl|m @Nxp  
  { BPSi e0  
typedef T & reference; +3 J5j+  
} ; P N(<=v&E  
JMfv|>=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oXQI"?^+  
l!<(}?u9  
template < typename T > RF [81/w]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *QT7\ht3  
  { t(99m=9>  
  return l(t) = r(t); 19bqz )  
} Jq:Wt+a  
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。 qFp]jbU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  GPrq(  
a+B3`6  
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 2;7n0LOs}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =)f.Yf|A*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l'1_Fb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 swg*fhJFB  
最后的布局是: G[+{[W  
                Add je74As[  
              /   \ n){u!z)Al  
            Divide   5  GG(}#Z5h  
            /   \ b?-KC\}v  
          _1     3 #[]B: n6  
似乎一切都解决了?不。 ]4Q~x  
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。 # ';b>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。 ),@m 3wQ  
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: 6u,w  
cS>xT cj  
template < typename Right > c3)6{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }-@h H(  
Right & rt) const fM3ZoH/  
  { RijFN.s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R=C+]  
} "d*-k R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 brdY97s4  
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。 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。 7Q|v5@;pU  
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。 \98|.EG  
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。 {A\y 4D@  
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? pYj}  
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: hM[I}$M&O  
1`9'.w+r  
template < class Action > }0 Fu  
class picker : public Action h`D+NZtWm  
  { d z\yP v~  
public : + 7nA; C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #U6~U6@  
  // all the operator overloaded ,o\~d ?4  
} ;  -K4uqUp  
Lw6}b B`}  
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。 HHZrovA#  
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: Ku8qn \2"  
QaLVIsnfN  
template < typename Right > DuRC1@e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +L pMNnl6  
  { 9-.`~v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5r^u7k  
} H6Kt^s<6xu  
Cp]q>lM"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G C@U['  
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|lK.W y  
npcL<$<6X  
template < typename T >   struct picker_maker `o%Ua0x2  
  { 6z5?9I4[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; > M4QEv  
} ; (o8?j^ -v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;h4w<OqcM  
  { |E FbT>  
typedef picker < T > result; 8'0KHn{#  
} ; G}`Hu_ [\)  
`%.x0~ ih  
下面总的结构就有了: AA K}t6  
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。 #+;0=6+SM  
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。 0{>P^z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *%QTv3{  
至此链式操作完美实现。 l_ycB%2e^  
Gl5W4gW;&  
SI;SnF'[7  
七. 问题3 vUg o)C#<  
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。 lLZ?&z$  
!{4bC  
template < typename T1, typename T2 > C6c]M@6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EYU3Pl%  
  { **Q K}j[D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )%9 P ;/  
} $c24lJ#/  
3qq 6X?y*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6E.64+PJw  
ipJnNy;  
template < typename T1, typename T2 > Z"a]AsG/Q#  
struct result_2 vLh,dzuo  
  { D4ud|$s1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !\_li+  
} ; xkkW?[&  
z*&r@P -  
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? OEs!H]v  
这个差事就留给了holder自己。 :_+Fe,h>|  
    O\zGN/!  
}t.VH:02y  
template < int Order > 0V?:5r<  
class holder; -_~T;cj6  
template <> 6Er%td)f  
class holder < 1 > #'Lt_Yf!  
  { =]F15:%Z q  
public : 44_CT?t<  
template < typename T > .p(~/MnO  
  struct result_1 =j!Ruy1  
  {  JS!  
  typedef T & result; I)F3sS45}  
} ; [&p^h  
template < typename T1, typename T2 > %-~T;_.  
  struct result_2 } T1~fa  
  { $,B@yiie  
  typedef T1 & result; UZqk2D  
} ; oS_<;Fj  
template < typename T > .+hM1OF`x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ""^.fh  
  { D3-H!TFpDb  
  return (T & )r; 4) ~ GHb  
} i:,37INMt  
template < typename T1, typename T2 > lBnG!!VrWa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N}j^55M_]  
  { `Hq)g1a7q  
  return (T1 & )r1; R?$ Nl  
} |{H-PH*Iz  
} ; >L>t$1hXM  
Yet!qmZ  
template <> \!,@pe_  
class holder < 2 > jaI mO  
  { 5x; y{qT  
public : N>4uqFo  
template < typename T > @}@J$ g  
  struct result_1 I!sB$=n  
  { -g]g  
  typedef T & result; Um9]X@z  
} ; O8% Y .SK  
template < typename T1, typename T2 > >E`p@ e+  
  struct result_2 2u|} gZts  
  { GwaU7[6  
  typedef T2 & result; y!?l;xMS  
} ; DEkFmmw   
template < typename T > pn6!QpV5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~wsD g[  
  { *eo<5YUHt  
  return (T & )r; wIT}>8o  
} )Vb_0n=^  
template < typename T1, typename T2 >  ?[G!6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QcDWVM'v  
  { T5+iX`#M  
  return (T2 & )r2; l ,T*b  
} YaDr.?  
} ; RZeU{u<O  
#]!0$z|Z  
^N5BJ'[F:  
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> >。 H#B~ h4#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: idr,s\$>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `Vqp o/  
Q}MS $[y  
return l(i, j) = r(i, j); Ll !J!{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6{r^3Hz  
U ExK|t  
  return ( int & )i; -Vi"hSsUP  
  return ( int & )j; @i[z4)"S  
最后执行i = j;  `9  
可见,参数被正确的选择了。 &k+'TcWm  
6n.W5 1g(s  
*M_Gu{xc  
OyG$ ]C  
007SA6xq  
八. 中期总结 HV??B :  
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: `%x6;Ha  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :+SpZ>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8U07]=Bt<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Tv& -n  
{1y-*@yU(  
"gD)Uis  
(f  0p   
TB gD"i-  
3P!Jw7e  
九. 简化 1Yy5bg6+E  
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。 E(e'qL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iG1vy'J#o  
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: ncluA~8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /?jAG3"  
  +-*/&|^等 tndtwM*B'  
2. 返回引用。 T/" 6iv\1  
  =,各种复合赋值等 XTHy CK  
3. 返回固定类型。 3JiDi X"|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i`^`^Ka  
4. 原样返回。 9T4x1{mO  
  operator, wyk4v}  
5. 返回解引用的类型。 s e9X  
  operator*(单目) J@y1L]:  
6. 返回地址。 mACj>0Z'  
  operator&(单目) uhFj|r$$  
7. 下表访问返回类型。 szC~?]<YY  
  operator[] N.|Zh+!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s fxQ  
  operator<<和operator>> <aR8fU  
;K:)R_H  
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。 aZYa<28?L%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dE*n!@  
;wfzlUBC  
template < typename Left > Nt^R~#8hF>  
struct value_return r[zxb0YA  
  { &WIiw$@  
template < typename T > GQTMQXn(  
  struct result_1 b:Lp`8Du  
  { Nw}y_Qf{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i6zfr|`@  
} ; e`#c[lbAAM  
Y?2I /  
template < typename T1, typename T2 > Ctxs]S tU%  
  struct result_2 ;f7(d\=y  
  { q@ >s#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jd$uOn.r  
} ; :J-@+_J  
} ; <h2WM (n  
n^|n6(EZ  
=Uta5$\a)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LqTyE  
s% "MaDz  
下面我们来剥离functor中的operator() /a%5!)NE%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K+D`U6&  
#N%xr'H  
return l(t) op r(t)  UfEF>@0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I=wP"(2  
return op l(t) kScq#<Y&  
return op l(t1, t2) #J]u3*T n|  
return l(t) op 5B!l6ST  
return l(t1, t2) op ;CD.8f]N  
return l(t)[r(t)] cs7T AX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "_JGe#=  
aE6 I|6W?  
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: =yiRB?  
单目: return f(l(t), r(t)); mvI[=e*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &AmTXW  
双目: return f(l(t)); "w0>  
return f(l(t1, t2)); }\`MXh's  
下面就是f的实现,以operator/为例 w} *;^n  
P=eVp(/x  
struct meta_divide p6]4YGw*^  
  { :04sB]H  
template < typename T1, typename T2 >  4G&E?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RV5X0  
  { Crmxsw.W^Y  
  return t1 / t2;  R:98'`X=  
} Y25S:XHk9  
} ; $ +;`[b   
@CU3V+  
这个工作可以让宏来做: 5Ya TE<G  
-:`$8/A|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pq7G[  
template < typename T1, typename T2 > \ q4<3 O"c1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kJqgY|  
以后可以直接用 Qwb=N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *D1 ^Se  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mc;Z#"kf  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) - *!R  
y~An'+yBa  
9D:p~_"g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }<o.VY&;.  
[k.|iCD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S,Boutd  
class unary_op : public Rettype " 4#V$V  
  { 1HG~}E  
    Left l; ./LD  
public : >tnQuFKg]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zRdL-u%(#  
3'6%P_S  
template < typename T > &Vfdq6Y]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4[|^78  
      { *SQ hXTn  
      return FuncType::execute(l(t)); XP<wHh  
    } >S3iP?V7  
s@K)RhTY  
    template < typename T1, typename T2 > C3Q[L}X\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *z;4. OX  
      { _Iy0-=G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NARW3\  
    } tvynl;Y/  
} ; b[Sd$ACd  
j2SJ4tB /  
* F%Wf  
同样还可以申明一个binary_op EV| 6._Z(D  
b;#3X)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wl #Bv,xf  
class binary_op : public Rettype 5 G cdz  
  { e5_a.c  
    Left l; wq!Gj]B  
Right r; ?9nuL}m!a  
public : $ 5ZBNGr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6U6,Wu  
eWSA  
template < typename T > " l vPge  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ciVN-;vi  
      { ^%V'l-}/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lN#W  
    } \ni?_F(Y  
A;n3""  
    template < typename T1, typename T2 > PjNOeI@G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w~hO)1c],:  
      { B}8xA}<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &{NN!X  
    } g-"@%ps  
} ; x zu)``?  
4Tgy2[D?q  
2{Nv&ZX?  
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 % 1ZJi}~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yEyx.Mh.Af  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4;'o`K~*  
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。 a]-F,MJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <QFT>#@T  
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。。。 }.ZX.qYX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %!I7tR#;  
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) Gs;wx_k^  
下面是修改过的unary_op m`gH5vQa  
e/JbRbZX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b?eIFI&w^l  
class unary_op \,)('tUE  
  { L,c@Z@  
Left l; r18eu B%  
   P_6oMR  
public : 42E]&=Cet  
lJ;7sgQ#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ste0:.*qb  
esU9  
template < typename T > ;+] mcgN!  
  struct result_1 (CFm6p'RZ  
  { ZN#mu]jC?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cO%-Av~P  
} ; "/[xak!g  
5'wWj}0!%  
template < typename T1, typename T2 > LdnHz#  
  struct result_2 K8M[xaI@  
  { vFm8T58 7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yXP+$oox9  
} ; /ap3>xkt  
? cU9~=  
template < typename T1, typename T2 > KGb:NQ=O6i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Qk T-12  
  { ))m\d*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RQhS]y@e  
} {7swE(N  
XE8>& & X  
template < typename T > T1AD(r\W5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TLbnG$VQS  
  { KBJ%$OQV  
  return OpClass::execute(lt(t)); ScOiOz:Ha  
} v,bCj6  
6HocF/Ye  
} ; &iR3]FNI  
bQd'objpY  
R5OP=Q8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r Q)?Bhf  
好啦,现在才真正完美了。 ZLm?8g6-  
现在在picker里面就可以这么添加了: nk=+6r6  
2$ m#)*\  
template < typename Right >  %f3qCN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !YX$4_I  
  { C#<b7iMg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SQ&nQzL  
} ! R rk  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j#4 Iu&YJ  
+I~`Ob  
[ye!3h&]  
pY@$N&+W  
4z6i{n-k  
十. bind _v=S4A#tF  
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。 9~3;upWu!  
先来分析一下一段例子 h[eC i  
lGoP(ki  
8(d Hn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3 s%Kw,z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5PF?Eq   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rdj_3Utv  
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。 WXq=FZ-  
我们来写个简单的。 }-`N^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YkWv*l  
对于函数对象类的版本: T0HNld  
rK` x<  
template < typename Func > |!t &ZpdD  
struct functor_trait f6/<lSoW  
  { [d"]AF[#  
typedef typename Func::result_type result_type; d `MTc  
} ; T'i^yd }*v  
对于无参数函数的版本: b"4'*<=au  
hHA!.u4&  
template < typename Ret > -d-vzri  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +"mS<  
  { ,gO}H)v]t  
typedef Ret result_type; b@v_db]|t.  
} ; zv%]j0 ?  
对于单参数函数的版本: y  J|/^qs  
6DkFIkS  
template < typename Ret, typename V1 > 7{z\^R^O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0Y>5&  
  { d9=i{i3  
typedef Ret result_type; EKgY  
} ; Ppton+?(  
对于双参数函数的版本: C4[)yJ  
'@0Z#A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o:wI{?%-3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;OMR5KAz  
  { APgjT' ;P^  
typedef Ret result_type; Ei HQ&u*  
} ; AONEUSxJ  
等等。。。 nmo<t]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |l-~,eRvi5  
&xWej2a!  
template < typename Func > !-veL1r  
struct func_return +,Ud 3iS  
  { AAXlBY6Y-  
template < typename T > V|{\8&  2  
  struct result_1 Xi~7pH  
  { #lfW0?Y'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @?2ES@G+Ji  
} ; Hk8lHja+\  
{ 1eW*9  
template < typename T1, typename T2 > MvKr~  
  struct result_2 $ucDz f=o  
  { RVN;j4uMg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; | LX Vf  
} ; B"Ma<"HU  
} ; rD;R9b"J  
@B`nM#X#  
^`S.Mw.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nYnB WDnV  
oh0*bh  
template < typename Func, typename aPicker > vbh 5  
class binder_1 $L4h'(s  
  { Kh8  
Func fn; e?7Oom  
aPicker pk; V7"^.W*  
public : )Drif\FF)  
JKz]fgOd$  
template < typename T > ym8pB7E7%  
  struct result_1 %M*2j%6  
  { 2EH0d6nt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7'!DK;=TD6  
} ; 5{xK&[wR*  
F.{$HJ  
template < typename T1, typename T2 > 2b/Cs#-  
  struct result_2 `$9sYv 2R  
  { O)!S[5YI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nN2huNTf:  
} ; {O6yJckH  
'Rb tcFb   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QuIZpP=  
hb<cynY  
template < typename T > OWc~=Cr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W6s-epsRmT  
  { af'gk&%  
  return fn(pk(t)); w|1O-k`  
} LC4W?']/  
template < typename T1, typename T2 > Bm5\*Xd1(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4-?zW  
  { ^kK% 8 u  
  return fn(pk(t1, t2)); @\WeI"^F8  
} ||))gI`3a  
} ; #}lWM%9Dy  
|s,y/svp  
K: |-s4=  
一目了然不是么? h])oo:u'/Q  
最后实现bind {TZV^gT4  
DB+oCE<.#  
bao"iv~z  
template < typename Func, typename aPicker > W]5Hc|!^^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w$Z%RF'p  
  { e^}@X[*'#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qP$)V3l  
} kEp{L  
j[A:So  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [:zP]l.|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %NDr5E^cc  
_C)\X(;  
十一. phoenix 3lTnfc&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -\7_^8 am  
4t-l@zFWb  
for_each(v.begin(), v.end(), [V_+/[AA)  
( Q-7L,2TL  
do_ i<(~J4}b  
[ {rwT4]4  
  cout << _1 <<   " , " F!fsW9  
] BV6B:=E0  
.while_( -- _1), 6!se,SCvw  
cout << var( " \n " ) -ykD/  
) * ,zrg%8  
); L&d.&,CNs'  
RT(ejkLZm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Vg(M ^2L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Iw^Q>MrT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fB 0X9iV6j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6OB3%R'p  
h\2iArw8  
F'-XAI <3  
template < typename Cond, typename Actor > +sV~#%%  
class do_while lD{*Z spz  
  { f40OVT@g  
Cond cd; 9o4h~Imu  
Actor act; 1xr2x;  
public : (I#mo2  
template < typename T > BT`g'#O  
  struct result_1 G)q;)n;*=  
  { ia (&$a8X  
  typedef int result_type; ROXa/  
} ; r@}8TE*|P  
FU(2,Vl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gLRDd~H  
Ylyk/  
template < typename T > gZiwXb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X:lStO#5  
  { Y^nm{;G+  
  do GKKDO+A=!  
    { tyWDa$u,u  
  act(t);  d0i|^  
  } &KY!a0s  
  while (cd(t)); rP}[>  
  return   0 ; F+ 7*SImv6  
} $fB j}\o  
} ; M~n./wyC  
$wn0oIuW  
[k0/ZfFwV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vvu $8n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tLxeq?Oo]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Wffz&pR8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &E1m{gB(  
下面就是产生这个functor的类: Y;'SD{On  
xI.0m  
~4|Trz2T  
template < typename Actor > 'c_K[p$  
class do_while_actor l|{[vZpT  
  { nW} s  
Actor act; xQ2: tY#?  
public : a6Joa&`dv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )\j dF-s  
!!ma]pB,  
template < typename Cond > *H i}FI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0OQ*V~>f  
} ; 2% /Kf}+  
6`vW4]zu  
m;A[ 2 6X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3Fxr=  
最后,是那个do_ E NCWOj  
T--%UZD]W  
?z <-Ww  
class do_while_invoker CUHT5J*sY  
  { " Zx<hL*  
public : `23][V  
template < typename Actor > 9UVT]acq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aj,o<J  
  { 1;DRcVyS+  
  return do_while_actor < Actor > (act); V#b=mp  
} B^]PKjLNZ  
} do_; ;TS%e[lFhQ  
#vhN$H:&q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [q C0YM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nd+1r|e'  
最后来说说怎么处理break和continue GKjtX?~1  
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。 /%s:aO  
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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