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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #:/27  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _G'A]O/BZD  
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, x#zj0vI-8  
A,=> |&*  
u GqeT#dP  
/{R.   
  class filler i1m>|[@k  
  { ^3H:I8gRCl  
public : |JHNFs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T{"Ur :p  
} ; n~}[/ly  
gFu,q`Vf*  
W3\E; C-g0  
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: 2 >j0,2  
$ Y^0l  
p4UEhT  
re}PpXRC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r)K5<[\r  
[?O4l`  
8"-=+w.CZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HIvSpO  
~w|h;*Bj  
'gg <)Bd  
yG7H>LF?8  
二. 战前分析 ^~7Mv^A  
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。 :l1-s]  
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 g0}jE%)  
B$x@I\(M  
i'"#{4I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BT_XqO  
  /* --------------------------------------------- */ *n7=m=%)  
vector < int *> vp( 10 ); HX}B#T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /93z3o7D>  
/* --------------------------------------------- */ A*81}P_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @o^$/AE?  
/* --------------------------------------------- */ ud BIEW,`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '<uM\v^k  
  /* --------------------------------------------- */ o|c6=77043  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vf+z0df  
/* --------------------------------------------- */ Hs:zfvD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [[6" qq  
A|:+c*7]  
vq+CW?*"  
o9]32l  
看了之后,我们可以思考一些问题: rBi<Yy$z  
1._1, _2是什么? r `n|fD.  
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。 g}gGm[1SUo  
2._1 = 1是在做什么? m{X{h4t  
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。 Pc< "qy  
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。 :9%e:-  
~_N,zw{x  
z>,M@@  
三. 动工  ^RT_Lky  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U1E@pDH  
v {uq  
2 rf8)8':  
xE^G*<mj:  
template < typename T > vcp{Gf|^  
class assignment *i:8g(  
  { ytjZ7J['{  
T value; [MwL=9;!H  
public : R LF6Bc  
assignment( const T & v) : value(v) {} t&=bW<6  
template < typename T2 > rr1'| k "  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .KC V|x;QW  
} ; O2p E"8=4Q  
+_cigxpTc  
&|ne!wu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p5vQ.Ni*\-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L[Z^4l_!  
ex1!7A!}g  
N|2d9E  
a{^z= =  
  class holder xR&:]M[Vg  
  { 26nwUNak  
public : t=@d`s:R2  
template < typename T > kc P ZIP:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lnyq%T[^  
  { 9< 07# 8c.  
  return assignment < T > (t); e@0|fB%2  
} ht]n*  
} ; Q[K$f%>  
1+N'cB!y  
]GY8f3~|{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8Nyz{T[  
;nW;M 4{  
  static holder _1; R3lZ|rxv:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JQ0Z%;"  
Y,Z$U| U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); stUv!   
而不用手动写一个函数对象。 hLgX0QV  
[m h>N$  
`^hA&/1  
:.XlAQR~b  
四. 问题分析 iJOG"gI&  
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。 f>C+l(  
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。 ]w;t0Bk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ib{l$#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?&eS}skL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0[%{YmI{W  
| |pOiR5  
五. 问题1:一致性 W$SV+q(rT  
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?| #iv4L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SH=S>  
Ea<\a1Tl43  
struct holder 9=]HOUn  
  { #xu1 eX0<  
  // =0Y0o_  
  template < typename T > UR _Ty59  
T &   operator ()( const T & r) const `Kf@<=  
  { x,10o   
  return (T & )r; &`n:AR`  
} z8}QXXa  
} ; .$x}~Sw  
9v*y&V9/  
这样的话assignment也必须相应改动: <5pNFj}0;X  
Tr:@Dv.O  
template < typename Left, typename Right > oYf+I  
class assignment a BMV6'  
  { S$fS|N3]%  
Left l; e4Y+u8gT  
Right r; =UK:83R(  
public : E2w-b^,5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '*rS, y  
template < typename T2 > K g#Bg##  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Aqf91 [c  
} ; _$@fCo0  
ineSo8| @  
同时,holder的operator=也需要改动: 27c0wzq  
t!/~_}eDJ  
template < typename T > kjV>\e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SUMfebW5  
  { {[Ri:^nHgL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T?!SEblP]  
} l6w\E=K  
;0oL*d[1Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Qfy_@w]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H#hpaP;  
86-Rm  
return l(rhs) = r; ^i_v\E[QU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E8sM`2z5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: af>i  
L,#YP#O,j  
template < typename Tp > rqN+0CT  
class constant_t |z_Dw$-xm  
  { AhOBbss]q  
  const Tp t; v}t{*P  
public : v*GS>S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dZ(Z]`L,B  
template < typename T > )hO%W|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const > _sSni  
  { L{>rN`{  
  return t; ~?b1x+soV  
} H9TeMY  
} ; ",gVo\^  
Z9 ws{8@_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w)vpo/?  
下面就可以修改holder的operator=了 Y iuV\al  
b~>@x{  
template < typename T > Jf7H;ZM<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U ^O4HJ  
  { 2Q@n a @s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iExKi1knx  
} dba_(I~y  
['\R4H!x  
同时也要修改assignment的operator() 6q>iPK Jt  
+0ukLc@  
template < typename T2 > .{8[o[w =  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Pz2Q]}(w  
现在代码看起来就很一致了。 ~gZ1*8 s`  
]JGq{I>%+6  
六. 问题2:链式操作 jsgDJ}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R#~l[S8u^  
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。 aDX&j2/  
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。 cyWb*Wv  
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。 GR*sk#{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hc\@{17   
=2GKv7q$x,  
template < typename T > u?SwGXi~8  
struct result_1 cOpe6H6,bz  
  { dT7f yn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wkk(6gS,  
} ; |*zgX]-+;  
HX| p4-L  
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: r]\[G6mE%  
JiXE{(  
template < typename T > Fng  
struct   ref -WyB2$!(  
  { N@<-R<s^  
typedef T & reference; ;2g.X(Ra  
} ; sXPva@8_  
template < typename T > >ZPu$=[W  
struct   ref < T &> [Nm?qY  
  { 4x+[?fw  
typedef T & reference; kkHK~(>G  
} ; [vb#W!M&|  
y7 #+VF`xf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k3B_M9>!  
O zC%6;6h  
template < typename T > 4NaT@68p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b}Im>n!  
  { &I'J4gk[  
  return l(t) = r(t); K9&Q@3V  
} FPK=Tr:b  
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。 VK*H1EH1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .tfal9  
Ex_dqko  
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 A~>B?Wijqg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?rt[ aK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z)*{bz]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5GJkvZtFY  
最后的布局是: ='kCY}dkO  
                Add o(54 A['  
              /   \ n?OMfx  
            Divide   5 *HV_$^)=  
            /   \ TK'y-5W  
          _1     3 %K\B )HR  
似乎一切都解决了?不。 dly -mPmP  
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。 G2!<C-T{2  
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。 jc:=Pe!E  
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: y[jp)&N`  
0VJHE~Bgi  
template < typename Right > >{Mv+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o\it]B  
Right & rt) const #H Jlm1d  
  { Z&H_+u3j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o%lxEd r  
} xp3^,x;\X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [N[4\W!!  
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。 0lq?l:/  
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。 Bo ywgL|  
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。 6f#Mi+"  
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。 Moi RAO  
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? +Gy9K  
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: :si&A;k  
^oq|^O  
template < class Action > L?8OWLjRy  
class picker : public Action k{X+Y6'ku  
  { G^L9[c= ,  
public : S%?>Mh?g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &dw=jHt  
  // all the operator overloaded _M;{}!Gc&A  
} ; ca0vN^Ji  
^a3 (QKS  
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。 W95q1f# 7  
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: 7}c[GC)F  
%O[1yZh \  
template < typename Right > FoYs<aER  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  v1?G  
  { Mt{cX,DS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d=vD Pf  
} v=dN$B5y3  
q:jv9eL.O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @sd{V  
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。 Ei<+{P(t0  
_m a;b<I/<  
template < typename T >   struct picker_maker gLo&~|=L-  
  { >U4bK^/Bp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P$ b5o  
} ; fyx Q{J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NX;{L#lQ  
  { BjjuZN&  
typedef picker < T > result; w}07u5  
} ; Ut1s~b1  
MD4m h2  
下面总的结构就有了:  ]5ibg"{S  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T# tFzbr  
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。 nddCp~NX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0T$`;~  
至此链式操作完美实现。 \b)P4aL  
RJT55Rv{  
xTcY&   
七. 问题3 #^-'q`)  
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。 ~xPetkl@  
4 #lLC-k  
template < typename T1, typename T2 > y^{ 4}^u-^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \j we  
  { 0U.Ld:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @JP6F[d  
} EjEXev<]  
RdpOj >fT  
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: NLgeBLB  
`q\v~FT  
template < typename T1, typename T2 > lY |]  
struct result_2 Mcd K!V  
  { ]8cD,NS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F?y C=  
} ; rX`fjS*C  
ZiH4s|  
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? bhZ5-wo4%  
这个差事就留给了holder自己。 DAMw(  
    hSh^A5 /  
#fyY37-  
template < int Order > cIuCuh0I`  
class holder; pFo,@M  
template <> $K|2k7  
class holder < 1 > `\BBdQ#bH  
  { {+9t!'   
public : Fk`6 q  
template < typename T > :}v:=ck  
  struct result_1 3`"k1W  
  { hGUQdTNP  
  typedef T & result; }4Gn$'e  
} ; R3BK\kf&  
template < typename T1, typename T2 > 1_n5:  
  struct result_2 ) I.uqG  
  { -fK_F6_\]  
  typedef T1 & result; diw5h};W  
} ;  GL&rT&  
template < typename T > fjQIuM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kY~yA2*G  
  { L{c\7  
  return (T & )r; TjctK [db@  
} KZ [:o,jp>  
template < typename T1, typename T2 > >4T7D My  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MF::At[4   
  { ].gC9@C:$i  
  return (T1 & )r1; LyNur8 Zi  
} vZSwX@0  
} ; _p+q)#.W  
ljh,%#95=  
template <> ?3iN)*Ut  
class holder < 2 > 6y@o[=m  
  { DsiyN:o'+  
public : Yd~Tzh  
template < typename T > 0@#d($'1?Z  
  struct result_1 @y# u!}  
  { _x7>d:C  
  typedef T & result; _1\H{x  
} ;  qJj5_  
template < typename T1, typename T2 > LkXF~  
  struct result_2 ??P> HVx  
  { +$G P(Uu,  
  typedef T2 & result; %vrUk;<35  
} ; maQOU1  
template < typename T > 8 A#\V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 072`i 46  
  { ! AL?bW  
  return (T & )r; _3_o/I  
} sJLJVSv8c  
template < typename T1, typename T2 > <UJ5n) }"\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gf|&u4D  
  { 3],[6%w  
  return (T2 & )r2; {E>(%vD  
} ;cWFh4_  
} ; p:|p?  
rAQ3x0  
}j#c#''i  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 qIgb;=V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UrB {jS?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5CM]-qbf@  
t*!Q9GC_  
return l(i, j) = r(i, j); &eX^ll  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }Q>??~mVl  
3ry0.  
  return ( int & )i; [UaM}-eR  
  return ( int & )j; mINir-  
最后执行i = j; 9=MxuBl  
可见,参数被正确的选择了。 e5cvmUF_W  
/ =:X,^"P  
c< g{ &YJ  
j}DG +M  
p4wXsOQ}  
八. 中期总结 5A"OL6ty  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -B#>Jn#F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 & Pzr)W(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '[Ch8Yf\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E.rfS$<1  
ob>2SU[Y  
&1Idv}@!  
>PiEu->P,  
Tk0Senq,  
r}])V[V  
九. 简化 Z6r_T  
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。 cH\.-5NQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L [7Aa"R  
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: u+vUv~4A6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IqmoWn3  
  +-*/&|^等 Y[ toN9,  
2. 返回引用。 UPJ3YpK  
  =,各种复合赋值等 3 +$~l5LY  
3. 返回固定类型。 5i1Xumh 4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZZ{:f+=?$  
4. 原样返回。 }Z}4_/E  
  operator, |B.tBt^  
5. 返回解引用的类型。 '>5W`lZ  
  operator*(单目) $[8GFv  
6. 返回地址。 @phb5  
  operator&(单目) >`c-Fqk  
7. 下表访问返回类型。 V@Fj!/  
  operator[] 2AI~Jm#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M2e_)f:  
  operator<<和operator>> ;?0k>  
%,G0)t   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 }zu?SZH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 72>/@  
^iaG>rvA  
template < typename Left > VKp4FiI6  
struct value_return G4eY}3F7,4  
  { &'-ze,k}  
template < typename T > t#6@~49  
  struct result_1 D^9r#&  
  { Y5Jrkr)k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -*Z;EA-  
} ; =E''$b?Em  
juQQ  
template < typename T1, typename T2 > c:MP^PWc  
  struct result_2 Fv"jKZPgzz  
  { w qLY \  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8n^v,s>  
} ; w{; esU  
} ; nv^nq]4'Dq  
yb:Xjg7   
{  'Db  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qXJBLIG  
&}G2;O}3  
下面我们来剥离functor中的operator() )a%kAUNj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2pEr s|r  
Bdd>r# ]  
return l(t) op r(t) }&OgIo+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0]3#3TH  
return op l(t) Una7O]  
return op l(t1, t2) t)Mi,ljY[  
return l(t) op 4<`'?  
return l(t1, t2) op fQ[ GN}k  
return l(t)[r(t)]  0"_FQv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Spossp`|  
<Prz>qL$  
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: nT.2HQ((Xg  
单目: return f(l(t), r(t)); $($26g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pIy+3&\e;  
双目: return f(l(t)); !!4` #Z0+#  
return f(l(t1, t2)); D> |R.{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ' s6SKjZS  
7C%z 0/  
struct meta_divide rmOcA  
  { X>`e(1`_O  
template < typename T1, typename T2 > prx)Cfv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z2,[-8,Kx  
  { [80L|?, *  
  return t1 / t2; P<@V  
} e-dpk^-  
} ; O%.c%)4Xo  
"[ 091<  
这个工作可以让宏来做: D/1f> sl  
nmn 8Y V1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IOx9".  
template < typename T1, typename T2 > \ Rs<li\GS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CVp`G"W:  
以后可以直接用 8MH ZWi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K(+ ~#$|-~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kCO`JAH#  
(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。。。) ~hSr06IY  
ep- ~;?  
I'M,p<B  
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:HPd.ay  
;-:Nw6 E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8R;)WlLu=  
class unary_op : public Rettype :qbbo~U  
  { vnT'.cBB:^  
    Left l; ',o ,o%n  
public : [4u.*oL&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -Q6njt&  
tw/~z2G  
template < typename T > b'Scoa7@'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tp-PE?  
      { ~9N n8g6  
      return FuncType::execute(l(t)); gi|j ! m  
    } 06FBI?;|=  
b42"Y,sbB  
    template < typename T1, typename T2 > h#ogL-UU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mlsM;A d2  
      { &> Myf@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Hp2y sU  
    } "Cz8nG  
} ; ~@=*JzP?  
G(2(-x"+  
&QaFX,N"  
同样还可以申明一个binary_op Cx.GEY|0  
A.@S>H'P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C 'YL9r-G  
class binary_op : public Rettype 0:Ow$  
  { `@$qy&AJ  
    Left l; lLq:(zMH  
Right r; o& g0 1t  
public : kf3 u',}R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3]=j!_yJf  
 \^$g%a  
template < typename T > Fc{X$hh<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vN`2KCl~3  
      { \G+ hi9T(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r~&[Gaw  
    } HAof,* h$  
\>b :  
    template < typename T1, typename T2 > _sEkKh8x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >l & N  
      { ?U\@?@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W+v7OSd92  
    } @+OX1-dd/w  
} ; noali96J  
O_yk<  
#nTzn2  
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 ;<j[0~qp:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?Vy% <f$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lV4|(NQ9  
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。 vkFq/+'U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eI%{/>  
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。。。 MGt[zLF9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }YiE} +VW|  
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) D%CKkQ<u2  
下面是修改过的unary_op ~J :cod  
C,2k W`[V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0+\%os V  
class unary_op %r1NRg8  
  { ws!pp\F  
Left l; ak :Y<}  
  `Bw>0%.  
public : O] T'\6w  
4CUzp.S`h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4'Svio  
,4O|{Iu#n  
template < typename T > fC$Rz#5?  
  struct result_1 O;bnyB$  
  { _"b[U T}m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KaEL*  
} ; cym<uh-Wg^  
cPFs K*w  
template < typename T1, typename T2 > fl8~*\;Xu  
  struct result_2 M0+xl+c+  
  { 4f)B@A-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P!c.!8C$  
} ; ] LcCom:]  
4=BIYC"Lu  
template < typename T1, typename T2 > 3PmM+}j3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #@rvoi  
  { Q L0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZDQc_{e{  
} |"j{!Ei  
S.u1[Yz^  
template < typename T > F$tshe(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ol%KXq[  
  { iJ&*H)}^  
  return OpClass::execute(lt(t)); ku8C#%.m3  
} Aoi) 11>  
&7K 4tL  
} ; Yo 0wufbfV  
G1RUu-~+  
q9)]R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e}xx4mYo  
好啦,现在才真正完美了。 2.,4b-^  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6cO3 6  
7?U)V03  
template < typename Right > pTQ70V3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r |H 1Yy  
  {  ;rH<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xaPaK-  
} v(|Arm?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `>i8$q%  
@N tiT,3k  
%< ^IAMkp  
k H.e"e  
ZOAHM1ci  
十. bind &nKb<o  
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。 xtWwz}^8]  
先来分析一下一段例子 CyR1.|!@  
kYW>o}J|  
*n"{]tj^>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zwLJ|>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q(Q$lRj/I-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?RP&XrD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 iE6?Px9]  
我们来写个简单的。 uZ1b_e0SGu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |c<h& p  
对于函数对象类的版本: bR\Oyd~e  
j aU.hASj  
template < typename Func > JZ l"k  
struct functor_trait i9RAb tQ}  
  { (aeS+d x  
typedef typename Func::result_type result_type; 3Fu5,H EJ  
} ; l;~b:[r  
对于无参数函数的版本: s*g`| E{M  
~K7$ZM  
template < typename Ret > 4#^E$N:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L?Fb}  
  { D&dh>Pe1;  
typedef Ret result_type; ^t 2b`n60  
} ; 6E)emFkQ  
对于单参数函数的版本: TJO?BX_9  
rk E;OU  
template < typename Ret, typename V1 > iAl.(j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j;7:aM"BQW  
  { * ^+]`S  
typedef Ret result_type; j5Cf\*B4J  
} ; hFQ*50n}  
对于双参数函数的版本: (:9=M5d  
,pTj'I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p.ks jD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X-_ $jKfM  
  { Ue?mb$ykC.  
typedef Ret result_type; =$w QA  
} ; K!<3|d  
等等。。。 83i;:cn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jv8JCu"eky  
Q2)CbHSz  
template < typename Func > aA6m5  
struct func_return 75"&"*R/*G  
  { >53Hqzm&  
template < typename T > ;"9$LHH*  
  struct result_1 /a .XWfu  
  { v;WfcpWq2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {hH8+4c7  
} ; B>kVJK`X  
8 U<$u,WS  
template < typename T1, typename T2 > \dHdL\f  
  struct result_2 sJ>JHv  
  { .gJv})Vi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xt%y>'.  
} ; uBUT84i  
} ; U>-GM >  
h`@z61UI  
 p[8H!=`K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _g]h \3  
=e"RE/q2  
template < typename Func, typename aPicker > _, r6t  
class binder_1 !q[r_wL  
  { TB%NHq-!  
Func fn; :5#iVa#<  
aPicker pk; 3P|z`}Ka  
public : 5L0w!q'W  
*km!<L7Y  
template < typename T > q&nEodv>+  
  struct result_1 Ywo=w:'  
  { MFtC2*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r @URs;O=  
} ; Yma-$ytp  
f{w[H S,z  
template < typename T1, typename T2 > KLpFW}  
  struct result_2 -\[&<o@/D  
  { 9zD,z+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,7n8_pU  
} ; 6sQY)F7p  
(Rs|"];?Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c?%}J\<n  
nj <nW5[  
template < typename T > (o2.*x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d9.I83SS  
  { (v0i]1ly[  
  return fn(pk(t)); eAK=ylF;  
} Yc-gJI*1  
template < typename T1, typename T2 > 6#;u6@+}yy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7.nNz&UG]5  
  { Q- }cB  
  return fn(pk(t1, t2)); bNG7A[|B  
} J] )gXVRM  
} ; b\Mb6s  
/ptG  
X?z CB  
一目了然不是么? XNr8,[c  
最后实现bind 9`Y\`F#}q  
rebWXz7  
!a7YM4D  
template < typename Func, typename aPicker > Y?4N%c_;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0/JTbf. CX  
  { \y0]BH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G7YBo4v  
} [N_)V kpr  
A,;[9J2\&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )5ev4Qf  
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。 <y<   
h/NI5   
十一. phoenix Z!z#+G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V5!mV_EoR@  
;6q`c !p7  
for_each(v.begin(), v.end(), v9GfudTZR  
( 1$nuh@-ys  
do_ ] ?k\ qS  
[ {S"!c.  
  cout << _1 <<   " , " |!xqkmX  
] OP98sd&T  
.while_( -- _1), UW],9r/PD@  
cout << var( " \n " ) 4v#A#5+O E  
) nyx(0  
); blmY=/]  
VX'G\Zz@h|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: yUX<W'-Hev  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >8EmfjUoc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;BW-ag \9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,L;%-}#$  
xP5Z -eL  
n7,LfO#  
template < typename Cond, typename Actor > '&F Pk T:5  
class do_while !4}Wp.  
  { HEs.pET\  
Cond cd; 13MB1n  
Actor act; _ {mG\*q  
public : d$PQb9Q+f  
template < typename T > Df}3^J~JX  
  struct result_1 s>a(#6Q  
  { t}2M8ue(&  
  typedef int result_type; SVi{B*  
} ; 3 Bn9Ce=  
uE&2M>2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ta)6ly7'  
PHg(O:3WG  
template < typename T > o(Q='kK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `m\l#r 2C  
  { N3|aNQ=X0  
  do AfJ.SNE  
    { 0Rz",Mu>  
  act(t); 1V;m8)RF  
  } 1zIrU6H2;_  
  while (cd(t)); P+(Ys[J3  
  return   0 ; FfibR\dhY  
} I#:,!vjn  
} ; &h?8yV4B  
Dlx-mm_  
$m0-IyXcv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ntD8:%m  
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。 K~jN"ev  
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。 E )%r}4u>  
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。 )B5(V5-!|  
下面就是产生这个functor的类: e%v0EJ},  
3.D|xE]g  
--g? `4  
template < typename Actor > `l<pH<F  
class do_while_actor =>Dw ,+"  
  { h 7*#;j  
Actor act; F1b~S;lm  
public : Ku;8Mx{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'Q4V(.   
Y[`%j\=  
template < typename Cond > m^Rf6O^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k4BiH5\hA  
} ; SkMBdkS9z[  
$6yr:2Xvt  
XV0t 8#T2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 42 &m)  
最后,是那个do_ L`0}wR?+  
S0mF %"  
@+^5ze\  
class do_while_invoker a+p_47 xa  
  { :~B'6b  
public : %|gj46  
template < typename Actor > ]?j[P=\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =y1/V'2E  
  { GoRSLbCUR  
  return do_while_actor < Actor > (act); P:tl)ob  
} a3(q;^v  
} do_; H_+!.  
6ZwFU5)QE/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D3kx&AR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 etLA F  
最后来说说怎么处理break和continue a?ii)GGq  
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。 w@\quy:  
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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