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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j3J\%7^i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (;Ad:!9{  
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, '/ >7pB  
<6djdr1:b  
5V{> 82  
!n?8'eqWru  
  class filler &F!Ct(c99  
  { $N[R99*x8  
public : uxKj7!(#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9A-=T>|of  
} ; ISbhC!59  
'0\v[f{K3G  
"s6\l~+9l  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &rj)Oh2  
Zdm7As]  
lV*dQwa?i  
}3Mnq?.-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j\uh]8N3<  
q\`0'Z,  
\d,wcL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {Y(#<UDM  
Q8~|0X\.g  
%:DH _0  
S%sD#0l  
二. 战前分析 |P>Yf0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ow@ }6&1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /jtU<uX  
v{T%`WuPRf  
rZK;=\Ot  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4|]0%H~n6  
  /* --------------------------------------------- */ [|&V$  
vector < int *> vp( 10 ); ZliJc7lss  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `L=d72:  
/* --------------------------------------------- */  3 cb$g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 65>1f  
/* --------------------------------------------- */ EV$$wrohQ`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jnu!a.H  
  /* --------------------------------------------- */ j -R9=vB2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =u.jZ*u]WT  
/* --------------------------------------------- */ \a .^5g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [PI!.9H  
zIeJ[J@  
j$5S_]2  
[\rnJ lE  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]'[(MH"  
1._1, _2是什么? RXbhuI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )qL UHE=  
2._1 = 1是在做什么? mk'$ |2O  
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。 sb3k? q  
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。 y-/,,,r  
/|HVp  
t 5{Y'  
三. 动工 a#k=! W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uDWxIP,m  
oQS_rv\Ber  
3R=R k  
~hk;OB;  
template < typename T > E;vF :?|  
class assignment G""L1?  
  { BS@x&DB  
T value; vK10p)ZV  
public : EW:tb-%`  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y!K5?kk  
template < typename T2 > dh~ cj5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B9[eLh!  
} ; I/HcIBJ  
6~rO(  
X S&oW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c2,;t)%@E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H/I1n\  
@|i f^  
|_ADG  
8do7`mN  
  class holder $ OAak  
  { 0Gr^#`  
public : p[J 8 r{'  
template < typename T > VOY#Y*)g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (=/%_jj  
  { }R\9y bv  
  return assignment < T > (t); O5lP92],  
} *Bj7\8cKC  
} ; w9c^IS  
97]$*&fH  
qVidubsW  
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: n-5@<y^  
rZt7C(FM$7  
  static holder _1; -{=c T?"+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @8jc|X<A  
2=[deQs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ="<S1}.  
而不用手动写一个函数对象。 $X;wj5oj  
waYH_)Zx  
j0eGg::  
yE6EoC^  
四. 问题分析 v6$ }saTX  
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。 "4,Zox{^  
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。 d ~`_;.z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]JUb;B;Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [/Figr]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S7A[HG;  
.bT+#x  
五. 问题1:一致性 8!!iwmH{  
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?| M.(shIu!+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]\8{z"  
j&qJK,~  
struct holder j0]|$p  
  { `O'@TrI  
  // fho$:S  
  template < typename T > [tP6FdS/M=  
T &   operator ()( const T & r) const \`MX\OR  
  { f5droys9  
  return (T & )r; Og8'K=O#  
} |K jy4.2  
} ; 2^TJ_xG~  
M10u?  
这样的话assignment也必须相应改动: 0nDlqy6b1b  
JBCJVWUt  
template < typename Left, typename Right > {;kH&Pp  
class assignment :AzP3~BI  
  { -$8M#n,  
Left l; +~H mP Q  
Right r; {Yp;R  
public : .AzGPcJY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y >N`(  
template < typename T2 > /P8`)?f~y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DOzJ-uww1  
} ; #G/ _FRo`  
k\~A\UIYo  
同时,holder的operator=也需要改动: S(b5Gj/Kd  
OG C|elSM  
template < typename T > |iJ+e -_R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !8#!P  
  { 5ZPe=SQ{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `B4Px|3  
} ,Z"l3~0\  
7LB#\2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }"{NW!RfP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UhX`BGpM{  
` s}v6  
return l(rhs) = r; rf%NfU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !N:: 1c@C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o (OC3  
| gou#zi  
template < typename Tp > 7T)J{:+0!|  
class constant_t pKM5<1J  
  { w ,CZ*/^  
  const Tp t; CL U[')H0  
public : luEP5l2&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jgb>:]:  
template < typename T > 0tzMu#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x!<?/I)X  
  { nKoc%TNqe  
  return t; j+p=ik  
} =}G `i**  
} ; j(8I+||  
0k];%HV|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W9$mgs=S`E  
下面就可以修改holder的operator=了 jq4{UW'  
fR4O^6c:  
template < typename T > 9bDxml1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'yWv @)  
  { Q>FuNdUk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L'>t:^QTh  
} ]('isq,P  
|c]Y1WwDx  
同时也要修改assignment的operator() +bj[.  
` _+j+  
template < typename T2 > lIN`1vX(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zqq$PaH*  
现在代码看起来就很一致了。 f y|Ae  
mST/u>'  
六. 问题2:链式操作 -6+&?f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #\&jM -.-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o,fBOPIN  
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。 ^c9~~m16+  
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。 *d,u)l :S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9tnW:Nw~  
hE-u9i  
template < typename T > N o}Ly{  
struct result_1 @nJ#kd[  
  { e3L<;MAt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )32BM+f"77  
} ; %rz.>4i)(  
hb>,\46}  
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: y`~[R7E  
((U-JeFW   
template < typename T > S> f8j?n  
struct   ref $=j}JX}z  
  { A@@Z?t.  
typedef T & reference; | Wrf|%p  
} ; !/w<F{cl  
template < typename T > ;UU+:~  
struct   ref < T &> ak?XE4-N  
  { /lQGFLZL  
typedef T & reference; ~PT( /L  
} ; crJyk#_  
OG_2k3v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CapWn~*g  
W*hRYgaX3  
template < typename T > X9f!F2x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q<y&*o3YF|  
  { eeuTf  
  return l(t) = r(t); J`ia6fy.I  
} /=x) 9J  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +3 2"vq)_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Og`6>?>97  
rZDmZm?=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 xQ `>\f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 29?{QJb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /x6,"M[97  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N U*6MT4  
最后的布局是: xj/ +Z!,9  
                Add nQc]f*  
              /   \ m~fA=#l l  
            Divide   5 'm@0[i  
            /   \ "28b&pm  
          _1     3 d#N<t`  
似乎一切都解决了?不。 bBkF,`/f$  
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。 fPs' A  
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。 "lo:"y(u  
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: h Znq\p~  
hsVf/%  
template < typename Right > g/b_\__A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r/E;tm [\  
Right & rt) const -<gGNj.x-  
  { z?HP%g'M~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D>u1ngu  
} *dn~-W.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \N\Jny  
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。 DiyviH  
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。 +$:bzo_u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 CT@JNG$<"  
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。 #h@/~xr  
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? R 2uo ZA,  
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{> F"  
d v@B-l;  
template < class Action > g_G'%{T7  
class picker : public Action T`f6`1x  
  { nV-A0"z_&  
public : LYPjdp2>"o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W'2|hP  
  // all the operator overloaded {I|iUfy  
} ; hL#5:~(  
$UMxO`F  
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。 u@\]r 1  
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: H gMLh*  
`<Xq@\H  
template < typename Right > #`5{?2gS9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lzz rzx^  
  { `1F[.DdF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >&mlwxqv  
} cB U,!  
iN0gvjZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]Cpd`}'  
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。 MP\$_;&xB  
I"4j152P|  
template < typename T >   struct picker_maker " d3pkY  
  { |:SBkM,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1;<J] S$$  
} ; T8 k@DS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2]n"7Z8(v8  
  { xmxfXW  
typedef picker < T > result; @.f@N;z  
} ; UH1AT#?!W  
@~0kSA7  
下面总的结构就有了: 9"g=it2Rh6  
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。 ,vEwck#  
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。 &B\tcF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F gM<2$h  
至此链式操作完美实现。 _D:#M  
Z -`j)3Y  
JnCp'`  
七. 问题3 ]%jlaXb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (i^3Lw :  
\TS t  
template < typename T1, typename T2 > 3!M;Z7qF]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :B?XNo  
  { oR>o/$z$)g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mw9;LNi\D  
} z5PFppSQ  
J&w%lYiu5  
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: K^bzZa+a  
E]`)  
template < typename T1, typename T2 > h% BA,C  
struct result_2 ;hi+.ng_  
  { i|PQNhUe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6k"'3AKaR  
} ; keNPlK%>  
5inmFT?9Z  
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? m RB-}  
这个差事就留给了holder自己。 @BWroNg{  
    0lR/6CB  
1J<Wth{  
template < int Order > A6Ttx{]  
class holder; v]|^.x:  
template <> 9E^IEwq'  
class holder < 1 > `f`\j -Lu  
  { _y&m4Vuu  
public : !4cR&@[  
template < typename T > )NJD+yQ%  
  struct result_1 z5-vx`  
  { R,CFU l7Q  
  typedef T & result; L6yRN>5aE  
} ; EzOO6  
template < typename T1, typename T2 > 2@ vSe  
  struct result_2 xoI;s}*E  
  { [{e[3b*M|  
  typedef T1 & result; &/*XA  
} ; }Z*@EWc>  
template < typename T > +L1%mVq]y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I#QBJ#  
  { v# ab2  
  return (T & )r; ;Pik},  
} =vLeOX  
template < typename T1, typename T2 > \tTZ N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =8S*t5  
  { =,&PD(.  
  return (T1 & )r1; ,<*n>W4|  
} #y13(u,dN  
} ; iLw O4i  
wvsKn YKX  
template <> Ub=g<MYHV  
class holder < 2 > Cw]& B  
  { {LfVV5?  
public : _#xS1sD  
template < typename T > @'`!2[2'?  
  struct result_1 YIo $  
  { z><=F,W  
  typedef T & result; =zBcfFii`w  
} ; 6}"P m  
template < typename T1, typename T2 > AFO g*{1  
  struct result_2 }z6@Z#%q  
  { ;Ut0tm  
  typedef T2 & result; <RY5ZP  
} ; p Ux ~  
template < typename T > ocBfs^ aW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MIvAugUOl  
  { ,R/HT@  
  return (T & )r; 4d3]L` f  
} nsFOtOdd  
template < typename T1, typename T2 > 0FmYM@Wc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3Z#k9c_b  
  { 9 lE[oAC  
  return (T2 & )r2; lR[[]Yn  
} "mc/fp  
} ; braHWC'VYg  
aOHf#!/"sb  
d:*,HzG  
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> >。 ^lhV\YxJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j*@^O`^v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -L@4da[]i  
Xdj` $/RI  
return l(i, j) = r(i, j); >2tQ')%DJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '"&M4.J{  
qeLfO  
  return ( int & )i; x!GHUz*:uz  
  return ( int & )j; X@KF}x's  
最后执行i = j;  " Mzb  
可见,参数被正确的选择了。 c}GmS@  
x`K<z J   
"&*O7cs$pA  
SskvxH+7  
f*KNt_|:  
八. 中期总结 [:<CgU9C  
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: KM$L u2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mUY+v>F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `s93P^%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]V*s-och'  
:U_k*9z}=  
!_CBf#0  
3Ob"R%Yo  
vI3L <[W  
RGFanP  
九. 简化 "L^]a$&  
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。 a^_\#,}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0nUcUdIf+  
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: F#_JcEE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U@21N3_@_  
  +-*/&|^等 :VpRpj4f  
2. 返回引用。 5v6 x  
  =,各种复合赋值等 HwTb753  
3. 返回固定类型。 5/Viz`hsz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g&eIfm  
4. 原样返回。 i]&C=X  
  operator, ! J`>;&  
5. 返回解引用的类型。 3)\jUVuj  
  operator*(单目) ("07t/||  
6. 返回地址。 R6l`IlG`  
  operator&(单目) A;ip V :)  
7. 下表访问返回类型。 ZDEz&{3U;  
  operator[] =@(&xfTC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J%ng8v5ex  
  operator<<和operator>> JDPn   
V45A>#?U  
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。 87WIDr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ..BIoSrj  
FOJ-?s(  
template < typename Left > &?N1-?BjM  
struct value_return hG~4i:p <  
  { d-/{@   
template < typename T > 3cfJ(%'X  
  struct result_1 o2M+=O@  
  { ~ 8L]!OQ9=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kI7c22OJ  
} ; kT6h}d^/^  
jb;!"HC  
template < typename T1, typename T2 > ]@E_Hx{S  
  struct result_2 mQEE?/xX;  
  { +KV?W+g)`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >g7}JI&  
} ; cmG*"  
} ; 4WCWu}  
*IBT!@*Q&  
SSG57N-T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fz/Ee1T\  
Y%<y`]I  
下面我们来剥离functor中的operator() j9Qd 45  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `pr$l  
7#/->Y  
return l(t) op r(t) a#3+PB #  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &b :u~puM  
return op l(t) JX4uH>6  
return op l(t1, t2) <ZmC8&Uo  
return l(t) op }!_x\eq^  
return l(t1, t2) op Jr|"QRC  
return l(t)[r(t)] ~,#zdm1r@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l0Rjq*5hJ  
aumWU{j=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }%e"A4v  
单目: return f(l(t), r(t)); %f[0&)1!.v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B=dF\.&Z  
双目: return f(l(t)); ]b5E_/P  
return f(l(t1, t2)); J,N='~kfh  
下面就是f的实现,以operator/为例 Nr~9] S  
z~Zu >Q1u[  
struct meta_divide NTq#'O) f  
  { 2@7f^be  
template < typename T1, typename T2 > O7<--  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vG E;PwR  
  { r 0m A  
  return t1 / t2; X}jWNN  
} ]QM{aSvXA  
} ; Iv,Ub_Ll9  
2rxZN\gyL  
这个工作可以让宏来做: T''PzY!Qf  
tE|W8=be/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jnF-kia  
template < typename T1, typename T2 > \ !9 7U2L4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^YVd^<cE  
以后可以直接用 W`^euBr7R>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ad <z+a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dU4  h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9gWR djK:  
pI>yO~Ve  
^7b[s pqE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `Uz2(zqS  
|76G#K~<X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6f=,$:S$  
class unary_op : public Rettype *=yUs'brB  
  { F7o#KN*.]  
    Left l; Tt^PiaS!  
public : /NE<?t N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gc5u@(P"  
vI84= n  
template < typename T > KImBQ2^Tu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K!AW8FnHkZ  
      { XSfl'Fll D  
      return FuncType::execute(l(t)); #.Q3}[M  
    } 9^yf'9S1  
a"ct"g=  
    template < typename T1, typename T2 > /-C`*P=:u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (w1M\yodV  
      { .~3s~y*s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,Z3 (`ftC  
    } B7'rbc'  
} ; f{i~hVF  
2Ra}&ie  
`Zdeq.R]  
同样还可以申明一个binary_op 2YW| /o4  
s)dL^lj;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  !' }  
class binary_op : public Rettype -'!K("  
  { $m hIX A.  
    Left l;  AqqD!  
Right r; st7\k]J\  
public : MC'2;,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ejF GeR  
YGdzA]3>  
template < typename T > ^-wdIu~p?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xa,d"R~  
      { >]ghme  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \zx &5a #  
    } pxGDzU  
yuef84~  
    template < typename T1, typename T2 > E%.w6-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ORwMZtw{H  
      { B,x ohT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \Fh#CI  
    } bmid;X|  
} ; fen~k#|l  
 AhyV  
jV|j]m&t  
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 ~10>mg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 },]G +L;R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $ [t7&e  
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。 {s{ bnU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _ArN[]Z  
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。。。 x$SxGc~4gb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B2kKEMdGg  
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) $>M-oNeC  
下面是修改过的unary_op w7#9t  
,P>xpfdK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xj!G9x<!  
class unary_op 1(YEOZ  
  { hvFXYq_[O  
Left l; ?'8(']/  
  JmP[9"  
public : 7u=R5  
39yp1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #/,WgsAC  
TXWYQ~]3w  
template < typename T > mVs<XnA47  
  struct result_1 &i5MRw_]]  
  { sw\O\%^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W5SCm(QS5  
} ; W"meH~[Cp  
Gi+ZI{)  
template < typename T1, typename T2 > W2`/z)[*>  
  struct result_2 yKhN1kY  
  { /cXVJ(#j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {CaTu5\  
} ; au;ZAXM|  
(DnrJ.QU}t  
template < typename T1, typename T2 > yQ03&{#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^o8o  
  { l~C=yP(~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w=Yc(Y:h  
} uE=pq<  
`zP{E T_Y  
template < typename T > 9 *+X ^q'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~lQ<#*wl  
  { tb1w 6jaU  
  return OpClass::execute(lt(t)); V4CL% i  
} AzZb0wW6p  
q(XO_1W0V  
} ; oro^'#ki  
!uc"|S?  
1w$X;q"  
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 wfMtWXd;KB  
好啦,现在才真正完美了。 ]n 'FD|  
现在在picker里面就可以这么添加了: L5RBe  
#wS/QrRE  
template < typename Right > U3tA"X.K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~gi,ky^!  
  { (Do](C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cYx.<b JH  
} @s % !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。 Q1 5h \!u  
3*C|"|lJ  
5faY{;8  
v*lj>)L  
Z1Pdnc7S[  
十. bind *p.70,5,  
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。 JW2~ G!@  
先来分析一下一段例子 ]w5j?h"b  
_qp^+  
VSDG_:!K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JBMJR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,&ld:v?~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rk)h_zN  
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。 -VafN   
我们来写个简单的。 \(4kEB2s$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;56mkP  
对于函数对象类的版本: 0ME.O +  
sIz*r Gz  
template < typename Func > :YUQKy  
struct functor_trait gCP f1z  
  { ZQN%!2  
typedef typename Func::result_type result_type; N#&/d nV  
} ; zy\R>4i'#Q  
对于无参数函数的版本: \2OjIEQQ  
9>!B .Z?!#  
template < typename Ret > )+dd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > di|5|bn7  
  { aTi,gJ;*  
typedef Ret result_type; @w @SOzS)  
} ; ;-"'sEu}  
对于单参数函数的版本: %^LwLyoVM  
w(cl,W/w  
template < typename Ret, typename V1 > cz.,QIt_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gbr-C  
  { -P>up)p  
typedef Ret result_type; VI(2/**  
} ; *U:0c ;h  
对于双参数函数的版本: !wr2OxK*  
H+?@LPV*N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ykBq?Vr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Scz/2vNi`  
  { Z_WJgH2c  
typedef Ret result_type; XM:Y(#?l  
} ; qGhwbg  
等等。。。 t +h}hL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <d] t{M62W  
8I)}c1j`v  
template < typename Func > i7|sVz=  
struct func_return >,A&(\rO  
  { `CqF&b  
template < typename T > (>M@Ukam:  
  struct result_1 sV$Zf `X)  
  { lCxPR'C|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `S:LuU8e  
} ; a<Ksas'5S  
=2R0 g2n  
template < typename T1, typename T2 > ",>,t_J  
  struct result_2 CU_8 `}  
  { d45mKla(V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7&Qf))L  
} ; nmy!.0SQ-  
} ; dA[S@ysvG  
]`T*}$|  
Wo, "$Z6B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K;P<c,9X/  
N*6lyFcg  
template < typename Func, typename aPicker > Y:KIaYkk  
class binder_1 %C =?Xhnv  
  { /PTk296@  
Func fn; . yN.  
aPicker pk; Xb\de_8!  
public : [l:}#5\]4  
n"|1A..^  
template < typename T > $G D@e0  
  struct result_1 du_TiI  
  { WEsX+okj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w)Wg 8  
} ; i_ z4;%#?  
2e*"<>aeq  
template < typename T1, typename T2 > oQ/ Dg+Xp  
  struct result_2 7CV}QV}G  
  { S0jYk (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qN@0k>11?  
} ; p{W'[A{J .  
`HV~.C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1azj%WY  
Gcp!"y=i  
template < typename T > "D[/o8Hk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rlP?Uh  
  { 344E4F"ph  
  return fn(pk(t)); ~pG,|\9  
} o@@, }  
template < typename T1, typename T2 > %}1v-z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4#Id0['  
  { gf^XqTLs  
  return fn(pk(t1, t2)); "|6763.{4  
} @; 0t+  
} ; !r %u@[(  
~%Xs"R1c ,  
D !5 {CQl  
一目了然不是么? C)qy=lx%  
最后实现bind l2 mO{'|C  
dH_g:ocA  
3}gf %U]L  
template < typename Func, typename aPicker > vq-# %o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CCp&+LRvR  
  { ql2O%B.6?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); < +X,oxg  
} wgFAPZr  
29kR7[k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w3Z;&sFd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %mr6p}E|  
I`4k5KB;  
十一. phoenix m'YYkq(5%Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B0dv_'L}L  
iJVm=0WS^  
for_each(v.begin(), v.end(), +_v#V9?  
( mz?1J4rt  
do_ Fa-F`U@h(m  
[ 1 ILA Utf)  
  cout << _1 <<   " , " ix!4s613w  
] g ^4<ve  
.while_( -- _1), +xn59V  
cout << var( " \n " ) >NjgLJh  
) 3w$Ib}7   
); 5KRI}f  
H`EsFKw\%  
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: $Fik]TbQp  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor U8GvUysB!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6):iu=/i/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gSt'<v  
z\r29IRh  
=x5k5NIF  
template < typename Cond, typename Actor > SJ).L.Cm6  
class do_while (ioJ G-2u  
  { _ m<@ou7  
Cond cd; q^^&nz<A  
Actor act; `VD7VX,rp*  
public : l$DQkbOj  
template < typename T > R~H+.Vh  
  struct result_1 \Ws$@ J-M  
  { CN!~(1v  
  typedef int result_type; UMj8<Lq)j  
} ; o6c>sh  
&7Lg) PG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BZ}_  
&.)ST0b4  
template < typename T > H#FH '@J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \oy8)o/Gb  
  { l$J2|\M6  
  do 9f_Qs4  
    { qJYEsI2M  
  act(t); `z~L0h  
  } 3iBUIv  
  while (cd(t)); f}uW(:f  
  return   0 ; ]Yx&  
} BfdS3VrZ/  
} ; Xn* >qm  
8Y&_X0T|  
se`^g ,]P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ql(~3/kA_  
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。 )bR`uV9<  
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。 1y7FvD~v  
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。 z-G*:DfgH  
下面就是产生这个functor的类: 1CA% nqlng  
}x(Ewr  
1}"Prx-  
template < typename Actor > /\d@AB^5I  
class do_while_actor RAAu3QKu  
  { NNn sq@?6  
Actor act; k5o{mWI b  
public : 'NSfGC%7R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &9Xn:<"`)  
t2RL|$>F1  
template < typename Cond > hd~0qK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bguTWI8bk  
} ; f/UIpswrZ'  
F@rx/3 [  
$J!WuOz4^i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lOu&4Kq{g  
最后,是那个do_ + 3c (CTz  
 RR[1mM  
+~za6  
class do_while_invoker bo40s9"-*W  
  { %1z`/B  
public : _l{_n2D-  
template < typename Actor > @\|Fd)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wz)@k2  
  { {I]>!V0j!  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gc2:^FVlh  
} ` 3h,Cy^  
} do_; Zx U?d   
jWcfQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z^6qxZJ7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 33OkY C%e  
最后来说说怎么处理break和continue ]3I@5}5%  
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。 m)e~HP7M  
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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