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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b ZEyP W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GS4 HYF  
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, F,-S&d  
E>3fk  
`CQMvX{  
W g2Y`2@t  
  class filler |KxFi H  
  { %8lF%uu!x  
public : K@z zseQ}=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  ?[G!6  
} ; QcDWVM'v  
T5+iX`#M  
S<V__Sv  
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: PME ?{%&  
0cm+:  
\#; -C<[b  
gr")Jw7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r*!sA5  
T7{Z0-  
=?/RaK/ w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *n=NBkq%/!  
xW;-=Q  
j7)Xm,wI8  
2So7fZa^wg  
二. 战前分析 U ExK|t  
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。 yEe4{j$  
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 UldG0+1d  
/Ma"a ^  
;h"?h*}m!\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,HFoy-Yq  
  /* --------------------------------------------- */ duKR;5:  
vector < int *> vp( 10 ); YkKq}DXj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <([1(SY2e  
/* --------------------------------------------- */ .iB?:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .V?i3  
/* --------------------------------------------- */ m1k+u)7kD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FV&&  
  /* --------------------------------------------- */ .Qp5wCkM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); + fQ=G/  
/* --------------------------------------------- */ ddMSiwbY)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r>hkm53  
"gD)Uis  
(f  0p   
:>.~"uWo{  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3P!Jw7e  
1._1, _2是什么? 1Yy5bg6+E  
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。 U'st\Dt  
2._1 = 1是在做什么? F-k3F80=  
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。 1YA_`_@w  
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。 O0{M3-  
y#3mc#)k  
?[\(i)]  
三. 动工 %<oey%ue  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D 5qCn^R  
k@eU #c5c  
Cr,UP8MO  
,?+rM ;  
template < typename T > "mnWqRpX  
class assignment F(8>"(C  
  { L!7*U.+  
T value; qF{u+Ms  
public : 8}0W_CU,  
assignment( const T & v) : value(v) {} l("Dw8 H  
template < typename T2 > )j40hrR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7mSVL\\^  
} ; E lt=/,v`!  
JBCcR,\kM*  
~h] <E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RpE69:~PV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y" s1z<?  
Dq!Vo;s2  
W^W^5-'"D,  
b:Lp`8Du  
  class holder Nw}y_Qf{  
  { !aD/I%X  
public : Zi=Nr3b  
template < typename T > ?L$ Dk5-W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f~u]fpkz  
  { Ctxs]S tU%  
  return assignment < T > (t); ;f7(d\=y  
} q@ >s#  
} ; |2\6X's  
[ds:LQq)/  
*]fBd<(8  
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: d*=P8QwL|  
/lSz8h2  
  static holder _1; -y{o@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VpJ/M(UD-  
ln7{c #lE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @8TD^ub  
而不用手动写一个函数对象。 aD,sx#g0  
yVm~5Y&Z  
?9_<LE q  
k~u$&a  
四. 问题分析 xT I&X9P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0A@'w*=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 maLKUSgo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uYlC*z{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jR S0(8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ewqfs/  
^0 R.U+?+  
五. 问题1:一致性 <8[BB7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BhkJ >4#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lvIKL!;H  
TdI5{?sW  
struct holder C`3}7qi|C  
  { 2/qP:3)  
  // %^m6Q!  
  template < typename T > &dZ-}. af  
T &   operator ()( const T & r) const NIeT.!  
  { Cs7YD~,  
  return (T & )r; 6~sb8pK.=  
} A1:<-TF6^p  
} ; , gk49z9  
7_taqcj  
这样的话assignment也必须相应改动: QF(.fq8, U  
|k:MXI  
template < typename Left, typename Right > l [?o du4  
class assignment PD12gUU?  
  { ~AxA ,  
Left l; HcA;'L?Dw  
Right r; 9@ 6y(#s  
public : )_OKw?Zi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z%;b-PpS  
template < typename T2 > gmy$_4+6o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j`A%(()d  
} ; j^T.7Zv  
FyX\S=  
同时,holder的operator=也需要改动: ~`c?&YixU  
+~\1Zgw  
template < typename T > Ln0rm9FV-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y~vI@$<~(  
  { 8[U1{s:J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3>%rm%ffE  
} d0~F|j\#  
`3^ *K/K\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0'`>20Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Iodk1Y;  
X>j% y7v  
return l(rhs) = r; Oemi}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `:!mPNW#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ulV)X/]1  
k/YEUC5  
template < typename Tp > q?g4**C  
class constant_t m'k.R j  
  { yTwv2l;U  
  const Tp t; R>U0W{1NO  
public : W/9dT^1y4'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BRbx.  
template < typename T > -;cZW.<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C1^=se  
  { 7A?~a_Ep  
  return t; Enn7p9&  
} +0\BI<aG  
} ; .}S9C]d:a  
xal+ buOiP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mfe/(tlI  
下面就可以修改holder的operator=了 nIJ2*QJ  
bB@1tp0+  
template < typename T > 6lOT5C eJ"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `P<}MeJ\l  
  { sL|*0,#K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7N,E%$QL  
} .)o<'u@Ri  
T;qP"KWZ  
同时也要修改assignment的operator() /) Bk r/  
DZ -5A  
template < typename T2 > S/ )P&V%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |oPCmsO3R{  
现在代码看起来就很一致了。 J3gJSRT@P  
{/G~HoY1i  
六. 问题2:链式操作 )WavG1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 13wO6tS k  
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。 Aq%TZ_m  
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。 rk:^^r>5Qi  
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。 hp+=UnW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  i1$ $86  
G=Hvh=K(  
template < typename T > OAO|HH  
struct result_1 FIhq>L.q4  
  { t?f2*N :  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U8qb2'a8  
} ; U;u@\E@2  
~kPHf_B;z  
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: ]W39HL  
$q,2VH:Ip  
template < typename T > $(B|$e^:(  
struct   ref ^N#B( F  
  { \=PnC}7I  
typedef T & reference; } M-^A{C\%  
} ; {Qbg'|HO=l  
template < typename T > 7{>mm$^|V  
struct   ref < T &> 9$ZQuHSw 7  
  { 8&<C.n KP  
typedef T & reference; _|reo6  
} ; H <41H;m  
ewHk (ru  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `~0)}K.F  
a(RTb<  
template < typename T > Hc^q_{}"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l =~EweuM  
  { 5<ZE.'O  
  return l(t) = r(t); x9Um4!/t  
} l#u$w&  
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。 xa#;<8 iV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EYWRTh  
y,'M3GGl  
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 vYb.Ub+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D*.U?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0Cd )w4C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h=h4`uA9  
最后的布局是: n4A_vz  
                Add shlMJa?  
              /   \ :}(Aq;}X  
            Divide   5 Ug(;\*yg  
            /   \ &$$KC?!w  
          _1     3 (%.[MilxPM  
似乎一切都解决了?不。 L~9Q7 6w  
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。 QS(aA*D  
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。 [Z~h!}  
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: &[71~.Od  
K|[p4*6  
template < typename Right > lz1RAp0R "  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,F}\njL  
Right & rt) const tDw(k[aK@  
  { z OwKh>]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UF37|+"E  
} b7-M'-Km0_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  ;;>hWAS  
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。 rywui10x*  
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。 pUbf]3 t  
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。 L_4c~4  
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。 ; '6`hZ  
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? WEy$SN+P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: { 3,_i66  
u}_,4J  
template < class Action > lGoP(ki  
class picker : public Action TOF_m$@#  
  { 4mHR+SZy  
public : V9KI?}q:W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ` mvPbZ0<  
  // all the operator overloaded 'k^d-Mh>h  
} ; U)CGRh8%+  
U'4j+vUc  
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。 &.W,Hh  
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: 8w4-Ud*$i  
T0HNld  
template < typename Right > @nWhUH%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /Z3 Mlm{  
  { /%&Kbd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HKB?G~  
} q|7i6jq\*R  
zEM  c)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {L6@d1u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 b0VEMu81k  
<'T:9  
template < typename T >   struct picker_maker 8Dy5g  
  { B'NtG84  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tL#~U2K  
} ; _\"2Mdk`]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _PPZ!r(  
  { da[=d*I.  
typedef picker < T > result; qStZW^lFeY  
} ; :zA/~/Wo  
F#b^l}  
下面总的结构就有了: PI G3kJ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nm#ISueh  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 y  J|/^qs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1R-1#<a>&  
至此链式操作完美实现。 IvZ,|R?  
7{z\^R^O  
@n|Mr/PAj  
七. 问题3 *r)/Vx`S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d9=i{i3  
r~[Bzw"c  
template < typename T1, typename T2 > nu(;yIRP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ppton+?(  
  { mV>l`&K=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); we("#s1=  
} {{:QtkN  
#}xw *)3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: s78MXS?py  
/]1$Soo  
template < typename T1, typename T2 > ^5'pJ/BV  
struct result_2 EjA3hHJ  
  { F>F2Yql&W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C(%b!Q,2  
} ; H^3f!\MC;o  
60\`TsFobT  
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? PEr &|H2  
这个差事就留给了holder自己。 r5,V-5b  
    ohJo1}{  
!eu\ShI  
template < int Order > !{1;wC(b  
class holder; olv0w ;s  
template <> d6+$[4w  
class holder < 1 > 2RbK##`vC  
  { WrHY'  
public : L*6R5i>  
template < typename T > WEaG/)y  
  struct result_1 1fH2obI~X  
  { 8@ZZ[9kt  
  typedef T & result; T)Y{>wT  
} ; oNEjlV*  
template < typename T1, typename T2 > <da-iY\5  
  struct result_2 |LLDaA-=0  
  { 7!;H$mxP  
  typedef T1 & result; ^j!2I&h1  
} ; 5r1u_8)'  
template < typename T > A.9ZFFz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c4f3Dr'xw  
  { ;x|7"lE  
  return (T & )r; h`n) b  
} JT p+&NS  
template < typename T1, typename T2 > ,+4*\yI3l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x%'5 rnm|  
  { a.z)m} +  
  return (T1 & )r1; |1pD n7  
} BROn2aSx%  
} ; rRvZG&k  
`Sx1?@8(  
template <> =OeLF  
class holder < 2 > aizJ&7(>  
  { p:NIRs  
public : GY t|[GC  
template < typename T > )61X,z  
  struct result_1 / q| o  
  { ^~1Z"kAnT  
  typedef T & result; ^)E# c  
} ; HfPu~P  
template < typename T1, typename T2 > ^]NFr*'!  
  struct result_2 #|"M  
  { (zX75QSKV  
  typedef T2 & result; i7b^b>B|e  
} ; :w<Ga8\tZ  
template < typename T > |jB/d@RE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R=J5L36F  
  { Z8ds`KZM  
  return (T & )r; *.6m,QqJ(  
} der\"?_.  
template < typename T1, typename T2 > /,,IM/(6^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C"QB`f:  
  { onU\[VvM  
  return (T2 & )r2; l4> c  
} 8AJ#].q0F  
} ; Ys0N+  
n5 2Q-6H  
$jOp:R&I^3  
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> >。 r+!29  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hCb2<_3CR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u[HamGxx$u  
0V ZC7@  
return l(i, j) = r(i, j); 4(dgunP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mpNS}n6  
?_7iL?  
  return ( int & )i; &;naaV_2T  
  return ( int & )j; TT oW>RP#  
最后执行i = j; %i.Prckrb  
可见,参数被正确的选择了。 fZp3g%u  
|s,y/svp  
z22:O"UHa  
(]` rri*^  
 20]p<  
八. 中期总结 ?IG[W+M8  
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: 8},:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z?@N+||,.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nt|Fw$3*5{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *\Lr]6k  
:O7n*lwx  
je`Inn<  
-wr_x<7  
g`w46X  
iwy;9x  
九. 简化  [a_o3  
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。 @ qS Z=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 / E!N:g<  
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: z%1& t4$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0DFVB%JdI  
  +-*/&|^等 DKF` xuJP  
2. 返回引用。 [$c"}=g[+  
  =,各种复合赋值等 &`,Y/Cbw  
3. 返回固定类型。 ]v]tBVO$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "d`u#YmR  
4. 原样返回。 7&dK_x,a  
  operator, 6!se,SCvw  
5. 返回解引用的类型。 -ykD/  
  operator*(单目) * ,zrg%8  
6. 返回地址。 e{H(  
  operator&(单目) n]6-`fpD  
7. 下表访问返回类型。 #-o 'g!  
  operator[] T!I3.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s!S_Bt):3  
  operator<<和operator>> DYoGtks(  
dQz#&&s-  
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。 [FZq'E"87  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TPs ]n7]:  
"|Kag|(qB  
template < typename Left > m@UrFPZ  
struct value_return mL-6+pJ@  
  { oQ A,57B  
template < typename T > Q/q>mN"#1  
  struct result_1 B}"V.Msv/  
  { <'QI_mP*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )}P/xY0  
} ; cwOa"]t}  
qi ">AQpp  
template < typename T1, typename T2 > e<qfM&*  
  struct result_2 Ldj*{t `5  
  { xS:n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0cDP:EzR;  
} ; RL )~J4Y  
} ; 8rjD1<  
?\kuP ?\  
U^eos;:s8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +* j8[sz  
,"F0#5  
下面我们来剥离functor中的operator() =kf"%vFV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JL>frS3M  
UZs'H"K  
return l(t) op r(t) ^^lx Ot  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K&,";9c  
return op l(t) tLxeq?Oo]  
return op l(t1, t2) f-634KuP  
return l(t) op >FKwFwT4D  
return l(t1, t2) op 80`$F{xcX  
return l(t)[r(t)] f7|Tp m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] . :>e"D  
#WJ*)$A@&  
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: 1{wbC)  
单目: return f(l(t), r(t)); ];jp)P2o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O"/Sv'|H#  
双目: return f(l(t)); IT)3Et@Y  
return f(l(t1, t2)); C#4_`4{  
下面就是f的实现,以operator/为例 >q0%yh-  
g~$UU(HX  
struct meta_divide `/?'^A%Ik  
  { =6+99<G|%M  
template < typename T1, typename T2 > +xgP&nw[-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3Fxr=  
  { hsT&c|  
  return t1 / t2; }dHdy{$  
} MTN*{ug2:  
} ; HOF=qE*p  
=LODX29  
这个工作可以让宏来做: I!Z"X&  
^ g|VZN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~@)s)K  
template < typename T1, typename T2 > \ /[D_9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U82mO+}  
以后可以直接用 J3(E{w8Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2gZ nrU  
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 Mi{ns $B%  
(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。。。) ?3 k_YN"  
znPh7{|<  
^8A [ ^cgq  
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 !%D';wQ,/  
!nvg:$.&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x}nBU q:  
class unary_op : public Rettype @g4o8nH}  
  { Z1:%Aq xP  
    Left l; .Zj`_5C  
public : C\aHr!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vf$IF|  
+iFt)  
template < typename T > | oK9o6m4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Aq*?Q/pV  
      { ggiy{CdR  
      return FuncType::execute(l(t)); oP9 y@U  
    } ?Pp*BB,*y  
IVkB)9IW  
    template < typename T1, typename T2 > pf107S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]@b9m  
      { *coUHbP9>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AWYlhH4c?t  
    } >;' 0ymG.`  
} ; SOOJqC  
{wsJ1 v8!  
=*jFaj  
同样还可以申明一个binary_op ""XAUxo  
*U]&a^N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )5LT!14  
class binary_op : public Rettype 6_])(F3+w.  
  { y(MB _B7j  
    Left l; N%xCyZ  
Right r; ,ofE*Wt  
public : 'vZIAnB8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \~z$'3H`  
LiV&47e*>  
template < typename T > 5h`LWA B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )\ceanS  
      { 7=9>yba)^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d1/9 A-{  
    } @ci..::5  
BWy-R6br  
    template < typename T1, typename T2 > X-_VuM_p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kHylg{i{"  
      { #IZh}*$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r A(A$VR  
    } "mQcc }8  
} ; :;yrYAyT3  
}O>1tauI  
`G/g/>y  
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 [M,4qe8,}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `D |/g;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 77yYdil^W+  
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。 Wm`*IBWA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p\&/m  
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。。。 !?0C(VL(:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g:a[N%[C  
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) ?z#*eoPr  
下面是修改过的unary_op Fd\uTxykp  
]6[+tpx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3CjixXaA$  
class unary_op aG^E^^Y  
  { v9-4yZU^WR  
Left l;  IPK1g3Z  
  q,@# cQBV  
public : h!%y,4IBR  
m2jts(stp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t#|R"Q#  
CvE^t#Bok  
template < typename T > *c[w9(fU  
  struct result_1 R$hIgw+p[  
  { ~M{/cv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ; Z7!BU  
} ; h7q{i|5  
5rB>)p05[  
template < typename T1, typename T2 > 5l1R")0`t_  
  struct result_2 7<!x:G?C  
  { f^B'BioW(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {qi #  
} ; _7Y-gy#\a  
=3QhGFd  
template < typename T1, typename T2 > (b//YyqN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >pLJ ,Z  
  { )MF@'zRK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5%WAnh  
} &d2L9kTk  
O}Pqbx&  
template < typename T > )5~T%_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b)Da6fp  
  { 7 uL.=th'  
  return OpClass::execute(lt(t)); SA}Dkt&,  
} = NZgbl  
f0sLe 3  
} ; 03v+eT  
j;@a~bks6z  
MWA,3I\.  
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 sIf]e'@AC  
好啦,现在才真正完美了。 Z/G#3-5)p  
现在在picker里面就可以这么添加了: mz6]=]1w  
RVttk )Ny  
template < typename Right > TG$ #aX\'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >"b W'  
  { iSezrN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d; YKw1  
} Slg *[r#  
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。 n({%|O<|  
b.RU%Y#>\  
/Tm+&Jd  
2A~o)7JaZ  
AF"7 _  
十. bind 6_KvS  
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。 {:!>Y1w>  
先来分析一下一段例子 gR# k'   
M9R'ONYAa  
Eqz|eS*6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (JlPe)Q5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]VKQm(,0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ut\:jV=f  
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。 A/I\MN|  
我们来写个简单的。 %6uZb sa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4vWiOcJF!O  
对于函数对象类的版本: PB$beQ  
!;,\HvEZYw  
template < typename Func > -#9et30  
struct functor_trait =YgH-{  
  { 9h\RXVk{tA  
typedef typename Func::result_type result_type; Jk>vn+q8P^  
} ; T.;{f{  
对于无参数函数的版本: ao9#E"BfM  
Eej Lso#\  
template < typename Ret > ]#f%Dku.m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ljZRz$y  
  { lb'tVO  
typedef Ret result_type; C_Q3^mLx  
} ; ;X<Ez5v3  
对于单参数函数的版本: JH]S'5X8K  
07:V[@'  
template < typename Ret, typename V1 > ~M^[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [%bGs1U  
  { OgIRI8L  
typedef Ret result_type; %50)?J=zB  
} ; K0j%\]\Tp  
对于双参数函数的版本: G4SA u  
g&y (-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^@*`vz^_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?V!5VHa  
  { k*N!U[]  
typedef Ret result_type; vO2WZ7E!  
} ; H%Gz"  
等等。。。 Qf^c}!I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ; &6 {c  
U$gR}8\e  
template < typename Func > o|h=M/  
struct func_return o FP8s[B  
  { 85G-`T  
template < typename T > (+(@P*c1  
  struct result_1 ?ld&}|W~  
  { YT+b{   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a_P|KRl  
} ; >"!ScYn  
0}e?hbF%U  
template < typename T1, typename T2 > @!dIa1Q"  
  struct result_2 * rlV E  
  { =9ff9 83  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4xg)e` *U  
} ; e7"T37  
} ; X$6NJ(2G  
2T+-[}*  
e,}h^^"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `OMX 9i  
=AzPAN#e  
template < typename Func, typename aPicker > hJxL|5Uo  
class binder_1 Mw RLv,&"  
  { *h0D,O"0  
Func fn; RN-gZ{AW  
aPicker pk; 1i$VX|r  
public : 7\%JJw6h  
1Mp-)-e  
template < typename T > qA)YYg/G  
  struct result_1 s$pXn&:  
  { axUj3J>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <9X@\uvU.<  
} ; yR|2><A  
uFSU|SDd.  
template < typename T1, typename T2 > 5GScqY,aB  
  struct result_2 \78^ O  
  { n?cC]k;P~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $Okmurnn  
} ; .5a>!B.I  
_2G _Io  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hJ ^+asr  
b]z_2h~`  
template < typename T > 1Z c=QJw@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qb?a[[3  
  { ZT!8h$SE:  
  return fn(pk(t)); QG?!XWz  
} _[&V9 Jt  
template < typename T1, typename T2 > N,qo/At}R[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }_KzF~  
  { qzNb\y9G  
  return fn(pk(t1, t2)); Jyg1z,B <  
} ?SgFD4<~P  
} ; aXj UDu7  
#d$z W4ur2  
GalSqtbmDt  
一目了然不是么? QGfwvFm  
最后实现bind K' `qR  
QnOgF3t  
k"cMAu.  
template < typename Func, typename aPicker > I[|Y 2i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) btEyvqs~X  
  { D^O[_/i&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %" bI2  
} p*lP9[7  
\u`P(fI!K%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 69r%b7#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =5Db^  
~_JfI7={Jn  
十一. phoenix PI%l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9k71h`5  
0>CG2SRn  
for_each(v.begin(), v.end(), [ K/l;Zd  
( cJ$jU{}  
do_ 9*s8%pL  
[ KDEyVYO:  
  cout << _1 <<   " , " n~yHt/T  
] cy,6^d  
.while_( -- _1), n(Nu  
cout << var( " \n " ) :1qLRr  
) =JE<oVP8  
); B(Yg1jAe  
z8a{M$-Q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .B~yI3D`M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Wo&22,EB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _@>*]g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: heIys.p  
D+uo gRS61  
v[uVAbfQ  
template < typename Cond, typename Actor > V.`hk^V,  
class do_while J&\Q3_vro9  
  { ! N2uJ?t  
Cond cd; ^}$t(t  
Actor act; >4wigc  
public : i/_rz.c~3  
template < typename T > f91]0B `C  
  struct result_1 >mA]2gV<a  
  { Y<W9LF  
  typedef int result_type; i5le0lM  
} ; 2H$](k?   
=Ks&m4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UNb7WN  
TU_'1  
template < typename T > 0cB]:*W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .?NfV%vv  
  { vT{(7m!Ra  
  do kXhd]7ru  
    { `TO Xkt j  
  act(t); hb*Y-$Zp  
  } Cu%BU}(  
  while (cd(t)); 4qDO(YWf  
  return   0 ; 4 `l$0m@>  
} A7Y CSjB  
} ; {91Y;p C  
<#BK(W~$  
y]{b4e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 51eZfJB  
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。 A*0X ~6W  
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。 K3:z5j.X  
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。 ]~  N.  
下面就是产生这个functor的类: "Fmq$.$%  
M/W9"N[ta  
*sp")h#Z  
template < typename Actor > wE1GyN  
class do_while_actor -ABj>y[  
  { U*K4qJ6U  
Actor act; )( 3)^/Xz  
public : 5,XEN$^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *.w6 =}  
1 M!4hM Q  
template < typename Cond > f 1SKOq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O2Y|<m  
} ; Bkq4V$D_  
oNXYBeu+  
Iw[zN[oz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YYI0iM>  
最后,是那个do_ >,zU=I?9Y  
$Xo_8SX,  
FP{=b/  
class do_while_invoker MbYgGE,LA  
  { 4V[(RXc/  
public : 4mW$+lzn  
template < typename Actor > 81#x/&E]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,O.iOT0=;  
  { >Q=e9L=  
  return do_while_actor < Actor > (act); u=@zYA(  
} hH>a{7V   
} do_; }L Q%%  
mgjcA5z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gF9GU5T:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @+~URIG)  
最后来说说怎么处理break和continue 'U&]KSzxv  
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。 ;LC|1_ '  
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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