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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 27Cz1[oX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3Fgz)*Gu]  
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, }'PG!+=I  
]W+)ee|D  
5`{=`  
r1+c/;TpZ  
  class filler 9uKOR7.zbo  
  { D/e&7^iK  
public : iQu^|,tHEM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |^ ?`Q.|c$  
} ; <>VID E  
(X*'y*:  
R08&cd#$  
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: /q T E  
b-2pzcK{#  
hr%U>U9F  
)sRN!~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j{)fC]8H  
l},dQ4R  
ijE<spG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CcBQo8!G  
J9NsHr:A[  
JR] )xPI`  
!X%S)VSMU  
二. 战前分析 cT\O v P*_  
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。 KuIkul9^%  
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 15o9CaQw4"  
[+y &HNf  
L^6"' #  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); keae.6[  
  /* --------------------------------------------- */ m\_+)eI|  
vector < int *> vp( 10 ); JvKO $^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2XzF k_6H  
/* --------------------------------------------- */ $K`_ K#A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4A;[s m^f  
/* --------------------------------------------- */ dUI3erO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Rk}\)r\  
  /* --------------------------------------------- */ iKohuZr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]U_5\$  
/* --------------------------------------------- */ b*cW<vX}~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f+{c1fb>s  
ur?d6 a  
$[)6H7!U)  
ThjUiuWe  
看了之后,我们可以思考一些问题: @mvIt  
1._1, _2是什么? zB;'_[8M  
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。 AU3auBol ^  
2._1 = 1是在做什么? Jw2B&)k/  
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。 )ZQHa7V  
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。 dz{#"No0  
Cq-hPa}2  
c]GQU  
三. 动工 #E*@/ p/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nUiS<D2  
8w03{H 0  
O 5g}2  
SL6mNn9c  
template < typename T > Xq+!eOT  
class assignment VEL:JsY  
  { FX{ ~"  
T value; " ]aQ Hh]f  
public : AEB/8%l};v  
assignment( const T & v) : value(v) {} gmXy>{T  
template < typename T2 > &B?@@ 6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fx]\)0n  
} ; ~C%2t{"  
f+*J ue  
7bctx_W&6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x*NqA( r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d-9uv|SJ  
kEp.0wL'  
X(4s;i  
<]Ij(+J;  
  class holder FgXu1-  
  { 29&sydu  
public : "2*G$\  
template < typename T > qXXYF>Z-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const CkmlqqUHC  
  { xR\D(FLV S  
  return assignment < T > (t); z8 hTZU  
} pw0Px  
} ; |Dl*w/n  
}@3Ud ' Y  
RpBiE8F4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ck(CA(_  
Dm7Y#)%8  
  static holder _1; 5LDQ^n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 it(LphB8  
A ~qW.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qFvg}}^y  
而不用手动写一个函数对象。 ~5lKL5w  
aQ.Iq  
+P>Gy`D9  
uPa/,"p  
四. 问题分析 F?*Dr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h$E\2lsE  
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。 aK8bKlZe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mfnlue](  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OpWeW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J xA^DH  
#pS]k<o%1  
五. 问题1:一致性 cp E25  
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?| CBiU#h q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P5'iYahCq_  
9oZ } h&  
struct holder BSx j~pun  
  { 1Z^`l6|2  
  // 4M;sD;3  
  template < typename T > tQNk=}VR7r  
T &   operator ()( const T & r) const ovhC4 2i  
  { Z7tU0  
  return (T & )r; .`oJcJ  
} b &\3ps  
} ; T0@](g  
vjexx_fq  
这样的话assignment也必须相应改动: Z! C`f/h9  
oV0LJ%  
template < typename Left, typename Right > 3v8V*48B$  
class assignment [;>zqNy  
  { r;&]?9)W0  
Left l; !Iw{Y'  
Right r; c!'A)JD@  
public : )GiFkG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p)?qJ2c|  
template < typename T2 > K7 t&fDI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mF6@Y[/B  
} ; *G%1_   
!ol hZ  
同时,holder的operator=也需要改动: 4A\BGD*5  
U^E  
template < typename T > p9FA_(`^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )LXoey!aZ  
  { v`[Tl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %v?jG(o  
} sDaT[).Hm  
Nz(c"3T;  
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。 VxUvvJ{-v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uR06&SaA>  
)@8'k]Glw.  
return l(rhs) = r; }<( "0jC  
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。 q7 %=`l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b>hBct}  
iQ]T+}nn_  
template < typename Tp > <Um1h:^   
class constant_t fP^W"y  
  { ,wwU` U  
  const Tp t; f7EIDFX>pt  
public : &^CL] &/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +z]:CF  
template < typename T > aJuj7y-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2]of SdM  
  { ,XWay%8{E  
  return t; HMEs8.  
} ?G~/{m.  
} ; WrE-Zti  
o 1 hdO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H{ n>KZ]\  
下面就可以修改holder的operator=了 .c=$ bQ>^  
u%+6Mp[E  
template < typename T > jQ.>2-;H9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !uj!  
  { Lu8%qcC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nhVK?  
} &X#x9|=&O  
.G5NGB  
同时也要修改assignment的operator() IEno.i\  
>\6jb&,%O  
template < typename T2 > I,],?DQX2)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6i9Q ,4~  
现在代码看起来就很一致了。 0UM@L }L  
K^z5x#Yj  
六. 问题2:链式操作 Y0P}KPD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bl:a&<F  
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。 ~cO?S2!W  
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}%~w(P  
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。 |kBg8).B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r)9i1rI+  
_g^K$+F'}  
template < typename T > CI~hmL0  
struct result_1 wS F!Xx0  
  { #K<=xP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uZqu xu.  
} ; qHC*$v#.V?  
SHXa{-  
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: i#@v_^q  
gqO%^b)6  
template < typename T > b.mjQ  
struct   ref q_9N+-?{7  
  { nK?k<  
typedef T & reference; 75hFyh;u  
} ; N8DiEB3~  
template < typename T > k$$S!qi#  
struct   ref < T &> $+!}Vtb  
  { 9:CVN@E  
typedef T & reference; tKs4}vW  
} ; Gg}LC+Y  
+hgaBJy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: np'M4^E;  
LhVLsa(-%  
template < typename T > 0btmao-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -tK;RQYax  
  { Sq?6R}q%  
  return l(t) = r(t); +e\:C~2f28  
} k"DQbUy0L  
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。 DMK"Q#Vw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 43}&w.AS  
lk+=2 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 xdbu|fC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i)`zKbK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D:6x*+jah)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vne. HFXA  
最后的布局是: 8eS@<[[F#  
                Add ?VOs:sln  
              /   \ ,h wf  
            Divide   5 }'w^<:RSy  
            /   \ P5 <85t  
          _1     3 8ZNd|\  
似乎一切都解决了?不。 mISu o  
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。 J<5vs3[9  
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。 zM8/ s96h  
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: ^Lg{2hjj  
_!CvtUU0Vv  
template < typename Right > qG2\` +v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [r/Seg"  
Right & rt) const VtPoc(o4]  
  { kGBl)0pr`x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PU@U@  
} {C0OrO2:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j_ywG{Jk  
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。 G"UH4n[1ur  
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。 oVuj020  
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。 xt<, (4u  
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。 {7pE9R5  
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? M;RnH##W  
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: w_z^5\u0  
a,0o{* (u$  
template < class Action > vS*0CR\  
class picker : public Action @R-~zOv  
  { )H37a  
public : z7l;|T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `aWwF} +Y  
  // all the operator overloaded 2h? r![  
} ; fY\tvo%  
4K?H-Jco  
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。 {If2[4!z  
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: 7N~qg 7&  
#35S7G^@`  
template < typename Right > BI]ut |Qw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~cg+BAfu  
  { W*/s4 N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n`I jG  
} nO.+&kA  
;~1/eF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @Ozf}}#  
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。 yV]-Oa$*s0  
YT 03>!B  
template < typename T >   struct picker_maker '`goy%Wd  
  { CK`3   
typedef picker < constant_t < T >   > result; }yC,uEV  
} ; Q]?J%P.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > szsZFyW )+  
  { %},S#5L3  
typedef picker < T > result; PK`(qK9  
} ; Xde=}9  
,"MUfZ  
下面总的结构就有了: v%8-Al^G  
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。 ;0X|*w1JO  
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。 `zsk*W1GA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \3Ald.EqtM  
至此链式操作完美实现。 @XG`D>%k  
+sbacMfq  
 [;LPeO  
七. 问题3 \g[f4xAV  
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。 A[,"jh  
ZT-45_  
template < typename T1, typename T2 > VflPNzixb!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2mp>Mn~K^  
  { H><mcah  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7u3b aM  
} ToXFMkwY  
SFPIr0 u  
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: tlxjs]{0E  
P;91C'T-x  
template < typename T1, typename T2 > -8kW!F  
struct result_2 T^H) lC#R  
  { *M!YQ<7G^d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]~ 8N  
} ; 4Jy,IKPp  
2+Y`pz47W  
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? BL^Hj  
这个差事就留给了holder自己。 A(sx5Ynp  
    a|{<#<6n(  
"uER a(i  
template < int Order > nPX'E`ut-V  
class holder; ^p%+rB.j[  
template <> ]x{H  
class holder < 1 > QMpA~x_m  
  { 90696v.  
public : x=|@AFI  
template < typename T > <1%XN  
  struct result_1 WjxBNk'f  
  { 7n/I'r  
  typedef T & result; @%85k/(  
} ; Bq =](<>>  
template < typename T1, typename T2 > YZu# 0)  
  struct result_2 A/6nV n  
  { /FZ )ej\  
  typedef T1 & result; *jSc&{s~  
} ; 7#*CWh1BNO  
template < typename T > ! r\ktX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const znpZ0O\!  
  { & b2(Y4  
  return (T & )r; j'b4Sb s-f  
} A+ *(Pds  
template < typename T1, typename T2 > ?Og ;W9i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Bbwl-e`  
  { pODo[Rkq  
  return (T1 & )r1; pl/$@K?L  
} 2Ps `!Y5  
} ; I=I%e3GEm  
X2kLbe  
template <> !-Q!/?  
class holder < 2 > @TG~fJSA12  
  { e+aQ$1^t  
public : ZWW}r~d{  
template < typename T > +& Qqu`)?F  
  struct result_1 WL]'lSHa  
  { ;!Bkk9r"H  
  typedef T & result; c67!OHumP  
} ; $$>,2^qr&L  
template < typename T1, typename T2 > *xKR;?.  
  struct result_2 ZXkAw sr  
  { +g30frg+Gl  
  typedef T2 & result; KwyXM9h6=  
} ; `/iN%ZKum  
template < typename T > w-/Tb~#E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Dn! V)T  
  { B-zt(HG  
  return (T & )r; +fmZ&9hFNJ  
} }e w?{  
template < typename T1, typename T2 > pc>R|~J{2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H[oi? {L  
  { 81g0oVv  
  return (T2 & )r2; s#sX r  
} _en8hi@Z  
} ; ,+{ 43;a  
v]sGdZ(6-  
{[dqXG$v `  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 XoOe=V?I )  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !<'R%<E3 Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RUO6Co-  
tL|Q{+i yE  
return l(i, j) = r(i, j); ]5CFL$_Q{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d{jl&:  
wVB8PO8  
  return ( int & )i; SuSZ,>  
  return ( int & )j; N*;/~bt7 P  
最后执行i = j; Orgje@c{  
可见,参数被正确的选择了。 &aU+6'+QXB  
;!b(b%  
9EW 7,m{A  
k2a^gCBC  
yDrJn* r^  
八. 中期总结 9:WKG'E8a  
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: 3m'6cMQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :yeTzIz]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8h=XQf6k0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z9y:}:j"  
Hqk2W*UTl  
Q*5d~Yr]R  
78"W ~`8  
%]` WsG  
EOiKwhrV  
九. 简化 JP]K\nQx'  
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。 P#C`/%$S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wKN9HT  
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&0p@xLQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n >^?BU  
  +-*/&|^等 WF]:?WE%  
2. 返回引用。 $}829<gh7  
  =,各种复合赋值等 }% =P(%-  
3. 返回固定类型。 L r,$98Dy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0qv)'[O  
4. 原样返回。 \]D;HR`vo  
  operator, XN Y(@  
5. 返回解引用的类型。 d$ /o\G  
  operator*(单目) UTz;Sw?~hw  
6. 返回地址。 E_z@\z MB  
  operator&(单目) XpGom;z^c  
7. 下表访问返回类型。 ^s-3U  
  operator[] a;(:iMCi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z t1Q_;  
  operator<<和operator>> _i&\G}mrC  
Ldu!uihx  
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。 er_aol e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _ n>0!  
B3D4fYQ  
template < typename Left >  _R ]1J0  
struct value_return )gR&Ms4  
  { Vo\d&}Q  
template < typename T > gyPF!"!5dq  
  struct result_1 c}Qc2D3*  
  { Zqao4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I|.B-$gH  
} ; ,Ubnz  
a'|0e]  
template < typename T1, typename T2 > k;)L-ge9  
  struct result_2 \l:n  
  { f?]cW h%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )z aMycW  
} ; 0YS*=J"7z  
} ; q*T+8 O  
PU8R 0r2k\  
2`z+_DA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6 @d( <Z  
3RD Q{&J:  
下面我们来剥离functor中的operator() BKIt,7j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ScI9.{  
~6OdPD  
return l(t) op r(t) Pvtf_Qo^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >Nov9<p  
return op l(t) FnCHbPlb  
return op l(t1, t2) 2@ad! h  
return l(t) op CV`  I.  
return l(t1, t2) op 6S<pWR~  
return l(t)[r(t)] ]!f=b\-Av  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JeO(sj$e  
R4o_zwWgPw  
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: ut o4bs:  
单目: return f(l(t), r(t)); q H+~rj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )'qZ6%  
双目: return f(l(t)); Tx!mW-Lt  
return f(l(t1, t2)); 2nw P-i  
下面就是f的实现,以operator/为例 kweypIB  
/JvNJ f  
struct meta_divide $idYG<],  
  { z-()7WY  
template < typename T1, typename T2 > k: c)|2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !7_Q_h',  
  { \}cEHLq  
  return t1 / t2; |=SaI%%Be  
} ua2SW(C@  
} ; n\d-^ml  
v67o>`<$  
这个工作可以让宏来做: FzNs >*  
%=GnGgu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \s,ZE6dQ  
template < typename T1, typename T2 > \ #/YKA{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |n~- LH++  
以后可以直接用 pN?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VG)kPKoi  
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 .aNy)Yu8  
(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。。。) lwa  
D].1X0^hp  
Wz9 }glr  
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 %rYd=Ri  
=n9|r.\&uJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > './s'!Lj  
class unary_op : public Rettype ,%Dn}mWu  
  { 2jA-y!(e  
    Left l;  d':c  
public : INi(G-!g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hv8V=Z'Q  
dZ_Hj X7  
template < typename T > ^hLAMaR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yyG:Kl  
      { rtC.!].;%  
      return FuncType::execute(l(t)); cR _ 8 5  
    } Eufw1vDa  
R0 AVAUG  
    template < typename T1, typename T2 > usX aT(K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r65/O5F  
      { h9$Ov`N(%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6_rS!X  
    } i#=s_v8  
} ; ?o?~Df&  
"1yXOy^2  
Fn1|Wt*  
同样还可以申明一个binary_op 1r'skmxq  
"'~55bG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .gzNdSE  
class binary_op : public Rettype ZxLgV$U  
  { .3M=|rE   
    Left l; ~{/"fTif  
Right r; r< sx On  
public : |aIY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,p {|f}0  
=*_T;;E  
template < typename T > 7G z f>n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -YPUrU[)  
      { ~QQi{92  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B=8],_  
    } 2= S;<J  
%L,mj  
    template < typename T1, typename T2 > ;Hk{bz(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #0GvL=}k  
      { DSf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o-H\vtOjE  
    } @|BaZq,g  
} ; u?,M`w0'  
qp;eBa  
> PHin%#  
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 RE 6d&#N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :|%k*z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r~ N:|ip=  
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。 )i|0Ubn[|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8=\}#F  
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。。。 )"KKBil0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q#M@!&  
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) dPvRbwH<  
下面是修改过的unary_op p$.m=+K~  
p`N+9t&I4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0[E}[{t`  
class unary_op ~$w9L998+  
  { .0 }eg$d  
Left l; ; D'6sd"  
  9eR4?^(3!  
public : Z8 eB5!$  
.! 'SG6 q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P]cC2L@Vbi  
;[) O{%s  
template < typename T > [0>I6Jl  
  struct result_1 mQd L"caA  
  { WtS5i7:<Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sQ"; t=yC  
} ; V$o]}|  
5TynAiSD_>  
template < typename T1, typename T2 > o|`%>&jP  
  struct result_2 {wJ8% ;Z7  
  { z}.Q~4 f0D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .s-V:k5  
} ; >>nOS]UL  
Nl$b;~ u  
template < typename T1, typename T2 > r{mj[N'@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kD*r@s]=  
  { .30eO_msK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); % H/V iC  
} u7(<YSOs  
-}x( MZ  
template < typename T > GUDz>(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ! mb<z^>5  
  { 0Ba*"/U]t~  
  return OpClass::execute(lt(t)); SB x<-^  
} ks19e>'5Q  
)JA9bR <  
} ; y?Cq{(  
%^KNY ;E  
5.M82rR; ~  
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 }j`#s  
好啦,现在才真正完美了。 [Fk|%;B/~  
现在在picker里面就可以这么添加了: <rI8O;\H  
2H,n"-9+  
template < typename Right > !-AK@`i.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *e,GXU@  
  { M!4}B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .o(S60iH!(  
} vw2yOL RX  
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。 s:zz 8oN  
5}Z_A?gy  
6<SX%Bc~  
wN]]t~K)Q  
]5a,%*f+  
十. bind 9M;k(B!  
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。 AFdBf6/" i  
先来分析一下一段例子 +yd{-iH  
B%(-UTQf  
| Kw}S/F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PblO?@~O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;&9wG`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %X -G(Z  
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。 <wTD}.n  
我们来写个简单的。 kO}Q OL4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A}W}H;8x  
对于函数对象类的版本: HDQH7Bs  
K<E|29t^k  
template < typename Func > |2!cPf^8  
struct functor_trait *\#?)q  
  {  WfH4*e  
typedef typename Func::result_type result_type; _>u0vGF-  
} ; 6b-E|;"]:^  
对于无参数函数的版本: "w&G1kw5I  
+`&-xq76  
template < typename Ret > M32Z3<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rUDMQxLruV  
  { zlhI\jRdc  
typedef Ret result_type; p<8Ga.kiN  
} ; 3?r?)$Jk  
对于单参数函数的版本: 4l?"zv1  
/SKgN{tWe  
template < typename Ret, typename V1 > mvXIh";  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'Ivr =-  
  { Yq0jw&v  
typedef Ret result_type; Evt&N)l!^  
} ; v]@ n'!  
对于双参数函数的版本: k:DAko}  
G F17oMi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?TMrnR/d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Al^h^ 9tJ  
  { h e1=  
typedef Ret result_type; NsF8`r g  
} ; eUEO~M2&U{  
等等。。。 !g7bkA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0oPcZ""X]  
b |JM4jgK  
template < typename Func > ZnZ`/zNO  
struct func_return S r4/8BZ  
  { ~L?q.*q  
template < typename T > !9g >/9h  
  struct result_1 j6#RV@ p`  
  { HOb0\X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dU.H9\p  
} ; v~KgCLo  
}gtkO&  
template < typename T1, typename T2 > @f%q ,:  
  struct result_2 dFzlcKFFD  
  { M&ec%<lM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]#P>wW  
} ; Q|Go7MQZ@k  
} ; Hq."_i{I  
-iySU 6  
vJfj1 f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pa2cM%48  
*,#T&M7D  
template < typename Func, typename aPicker > U( (F<  
class binder_1 Wer.VL  
  { ;H`>jI$  
Func fn; 1gh<nn  
aPicker pk; G21cJi*  
public : ,%U'>F?  
,_!MI+o0  
template < typename T > hM~zO1XW  
  struct result_1 .!yw@kg  
  { =N<Z@'c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OE[N$,4I*  
} ; +kZW:t!-  
 HV\l86}  
template < typename T1, typename T2 > ;6/dFOZn  
  struct result_2 NTy0NH  
  { v|#}LQZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bqSp4TI  
} ; Qv/Kbw N{  
:}3;z'2]l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _H)>U[  
6U[bAp  
template < typename T > JVt(!%K}&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dfl%Knl@J  
  { %2z] 2@  
  return fn(pk(t)); MrFi0G7u  
} ).uR@j  
template < typename T1, typename T2 > ~CQTPR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E'wJ+X9 +  
  { ]q<Zc>OC  
  return fn(pk(t1, t2)); PHv0^l]B  
} 6y}|IhX?z  
} ; Avr2MaY{h  
$9Asr07  
oY8S-N;(t  
一目了然不是么? 5&N55? G6  
最后实现bind t-3y`31i.  
J-)9>~[E<  
^L +@oS  
template < typename Func, typename aPicker > |)+; d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uSU[Y,'x  
  { rA6lyzJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); > nOU 8  
} SxWK@)tP  
_pe_w{V-b6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M8}t`q[-&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,sln0  
eh5j  
十一. phoenix YNV4'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v cZg3:j  
dyN Kok#  
for_each(v.begin(), v.end(), FEzjP$  
( \.,qAc\[  
do_ w\QMA3  
[ Z[pMlg6Z  
  cout << _1 <<   " , " h(1o!$EU2  
] WjVj@oC  
.while_( -- _1), 0}d^UGD  
cout << var( " \n " ) ]31UA>/TI  
) hEv}g  
); Fy8$'oc  
<JNiW8 PG  
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: |NoTwK  
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 W`2Xn?g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @#CZ7~Hn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4IH,:w=ofN  
F:B 8J4/  
m_pqU(sP  
template < typename Cond, typename Actor > EBl?oN7E  
class do_while [;n/|/m,  
  { gvLzE&V}  
Cond cd; g!*5@k|C  
Actor act; yv2N5IQ>{V  
public : E)}& p\{E  
template < typename T > *(>,\8OVf  
  struct result_1 ^+'[:rE  
  { Jv+N/+M47  
  typedef int result_type; {BS}9jZx  
} ; ~aZy52H_#.  
 <RaM@E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O7of9F~"  
QO&{Jx.^[  
template < typename T > yur5" $n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B2/d%B  
  { yJRqX]MLA  
  do rUL_=>3  
    { {k"t`uo_  
  act(t); U-mZO7y!  
  } (<ZpT%2  
  while (cd(t)); "AcC\iq  
  return   0 ; Am @o}EC  
} ^_rBEyz@  
} ; pcrarj  
HZJ)q`1E  
j2GTo~muq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r\."=l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5HqvSfq>?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jo}yeGbU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yRyUOTK  
下面就是产生这个functor的类: 3Ud{W$Ym  
92 oUQ EK  
GVK c4HGt  
template < typename Actor > T?+%3z}8  
class do_while_actor hC D6  
  { "pInb5F  
Actor act; E3"j7y[S  
public : &)ED||r,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %5yP^BL0  
7RZ HU+  
template < typename Cond > 5 !Ho[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !+V."*]l  
} ; a9N$I@bi]  
7zcmv"`  
lK%)a +2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >.1d1#+b  
最后,是那个do_ %)#yMMhR  
>z|bQW#2  
zb,YYE1  
class do_while_invoker i[4t`v'Dk  
  { m8Y>4:Nw  
public : Y~Z&h?H'}  
template < typename Actor > m8,jVR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wvcj*{7[  
  { > Hwf/Gf[  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z/e^G f#i  
} %$6?em_  
} do_; 6c[Slq!KA  
ZU68\cL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8O| w(z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =v(&qh9Q2  
最后来说说怎么处理break和continue HXb^K  
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。 U: q4OtiP  
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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