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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s ?l%L!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xQt 3[(Z  
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, a}.Y!O&  
:\V,k~asl  
]@xL=%   
|Svk^mq  
  class filler #A <1aQ  
  { &A50'8B2A  
public : ,&a`d}g&G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "2HY5 AE  
} ; 4?]oV%aP)  
{`.O|_b  
<d$A)S};W  
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: iH)Nk^   
P6?0r_Y  
/3^P_\,>f  
xNdIDj@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $T dC/#7  
T'rjh"C&|  
O25m k X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6GOcI#C9C  
V; 9 }7mw  
S6 }QFx  
9d[qh kPu)  
二. 战前分析 .L;",E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c>Z*/>~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P%o44|[][  
c" Y!$'|Q  
8l xY]UT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T+TF-] J  
  /* --------------------------------------------- */ <]#o*_aFP  
vector < int *> vp( 10 ); - 0~IY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r*cjOrvI  
/* --------------------------------------------- */ WL~`u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0U&d q#  
/* --------------------------------------------- */ B3L4F"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }]h \/,  
  /* --------------------------------------------- */ jE U'.RBN%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \5[-Ml  
/* --------------------------------------------- */ Kd{#r/HZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r<FQX3  
0o68rF5^s  
cgNt_8qC  
~ v1W  
看了之后,我们可以思考一些问题: `Wf5  
1._1, _2是什么? rye)qp|  
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。 )}|mDN&P  
2._1 = 1是在做什么? Hcl"T1N*  
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。 o`U|`4,  
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。 wA0eG@xi)  
*h,3}\  
Dsb(CoWw  
三. 动工 me'(lQ6^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vo b$iS`>=  
/>Jm Rdf  
iB{xvyR  
mmN|F$;r  
template < typename T > UA0tFeH  
class assignment YmCbxYa7  
  { 4_< nQ9K  
T value; 4[l^0  
public : }1rvM4{/+f  
assignment( const T & v) : value(v) {} (n=Aa;  
template < typename T2 > ?Y!^I2Y6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @W [{2d  
} ; i_YW;x  
}vsO^4Sjc  
)H+h ;U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4I.1D2 1jA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -h9#G{2W[  
83?1<v0%  
X<K9L7/*  
^n71'MW  
  class holder <[8@5?&&  
  { " ~n3iNkP  
public : :C}Hy  
template < typename T > xvO 3BU~2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _> Ln@  
  { rys<-i(  
  return assignment < T > (t); 3jg'1^c  
} y1Z1=U*!  
} ; GXEcpc08  
4@))OD^x  
KZi' v6  
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: Z%;)@0~f  
SauHFl8?  
  static holder _1; zkG>u,B}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,]U[W  
GRQ_+K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ge~,[If+  
而不用手动写一个函数对象。 |Pf(J;'[  
7%tR&F -u  
THr8o V5  
Dpj-{q7C  
四. 问题分析 ]F_r6*<  
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。 :Fo4O'UC  
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。 n\* JaY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0k.v0a7%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aYBTrOdz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w #<^RKk  
Rd vn)K  
五. 问题1:一致性 Y'&8L'2Z[  
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?| wVQdUtmk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,$PFI(Whk  
xi.IRAZX  
struct holder a G@nErdW  
  { yYBNH1  
  // - &NQ\W  
  template < typename T > bu&;-Ynb  
T &   operator ()( const T & r) const # hZQ>zcF  
  { 4D GY6PS  
  return (T & )r; w=5   
} 4y1>  
} ; zw< 4G[u  
QK'`=MU  
这样的话assignment也必须相应改动: "]w!`^'_  
+>u>`|  
template < typename Left, typename Right > |""=)-5N  
class assignment ?'Oj=k"c7  
  { QjqBO+  
Left l; ki`8(u6l  
Right r; H)`@2~Y  
public : yz8-&4YRNd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J2'W =r_#  
template < typename T2 > ,y{0bq9*2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _o&94&  
} ; {&0mK"z_  
6SV7\,2M  
同时,holder的operator=也需要改动: ~JAjr(G#o  
/=q.tDH=I  
template < typename T > ]79~:m[C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P6:;Y5e0  
  { `,Xb8^M2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xl3zy~;M  
} / =-6:L  
V0s,f .a  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !5? m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =MCNCV/<  
TZ:34\u   
return l(rhs) = r; \WiqN*ZF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q:pzL "bT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &ad Y  
gA{'Q\  
template < typename Tp > ka!Bmv)  
class constant_t -}E)M}W  
  { mF}c-  D  
  const Tp t; wZ$ tJQO  
public : :Jjw"}SfK#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  gm(De9u  
template < typename T > 'YBi5_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const amMjuyW  
  { GKiq0*/M  
  return t; {=s:P|ah  
} Z(KmS (  
} ; q Frt^+@  
 oHOW5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q!YF!WoBX  
下面就可以修改holder的operator=了 IF5sqv  
\QliHm!  
template < typename T > El'yiJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 75kKDR}6  
  { xrfPZBLy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J6eJIKK  
} w2 /* `YO  
RzpC1nd  
同时也要修改assignment的operator() U@#?T  
u1tq2"D8  
template < typename T2 > |3 ;u"&(P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]/LWrQD  
现在代码看起来就很一致了。 \{[D|_   
stX'yya  
六. 问题2:链式操作 `0Yt1Z&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -xw 98  
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。 y!SF/i?Py  
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。 n"mJEkHE  
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。 T~s&)wD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {a]pF.^kf  
GhtbQM1[H  
template < typename T > K?9WY ]Ot  
struct result_1 XpR.rq$]  
  { "EN98^ Sl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UHr {  
} ; EbG_43SV  
m{vT_ei  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &}>|5>cJu  
ri"?, }(  
template < typename T > ==nYe { 2  
struct   ref SrdE>fNbs  
  { qo6 1O\qm  
typedef T & reference; m~##q}LZ  
} ; D}mo\  
template < typename T > sP9^ IP  
struct   ref < T &> 7X(rLd 6#  
  { MhHr*!N"}  
typedef T & reference; P\,F1N_?r  
} ; v$[ @]`  
y=-{Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A(q~{  
|VTWw<{LX  
template < typename T > B"7$!Co  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^Vl^,@  
  { 2^cAK t6bC  
  return l(t) = r(t); W8Ke1( ws&  
} #D/$6ah~m  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 's=Q.s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `kqT{fs  
v;K{|zUdB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 RcY6V_Qx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nsZDZ/jx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8dr0 DF$c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P=f<#l"v  
最后的布局是: F"-S~I7'L  
                Add NdM}xh  
              /   \ p^p'/$<6_  
            Divide   5 G A'*58  
            /   \ M7`UoTc+>d  
          _1     3 1f+*Tmc5]Q  
似乎一切都解决了?不。 X=fPGyhZ  
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。 E^oEG4 X@  
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。 3Qqnw{*  
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: -X`~;=m>U  
gcX5Q^`a=  
template < typename Right > TvQWdX=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d 8xk&za  
Right & rt) const :jZ*,d%1={  
  { {fAh@:{@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vs5 D:cZ}  
} {KW&wsI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {;]uL`abi?  
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。 :`{9x%o;  
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。 *raIV]W3  
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。 fG u5%T,  
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&i[g  
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? K~7'@\2 ?  
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: p +u{W"I`  
vN{vJlpY  
template < class Action > ] +}:VaeA  
class picker : public Action I'KR'1z 9  
  { R=2 gtW"r  
public : #]?,gwvTf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o%kSR ]V|  
  // all the operator overloaded gg lNpzj  
} ; &>d:ewM\  
$=\oJ-(!@S  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @qg0u#k5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~0VwF  
,\|n=T,  
template < typename Right > ]3gYuz|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~@b9  
  { X;K8,A7`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e1f^:C  
} 9`LU=Xv/  
h#(.(d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ig40#pA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E'S<L|A/  
8.Pcr<  
template < typename T >   struct picker_maker eLHa9R{)B  
  { D6C -x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =2ATqb"$w  
} ; kcg)_]~6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Wh#_9);  
  { iqU.a/~y  
typedef picker < T > result; !nP8ysB  
} ; J8qu]{0I"  
>m)2ox_B  
下面总的结构就有了: Y-}hNZn"{  
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。 kw*Cr/'*  
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。 '^P*F9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LM'*OtpDG  
至此链式操作完美实现。 $5q{vy  
c]cO[T_gGa  
J@u!S~&r  
七. 问题3 uAPLT~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1A,4 Aw<  
hEdo,gF*  
template < typename T1, typename T2 > puf;"c6e'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )_x8?:lv  
  { Nlf&]^4(0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ql%]$`IV6  
} [T$$od[.  
o m{n"cg  
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: 0ER6cTo-t  
D7Rbho<  
template < typename T1, typename T2 > a$ +e8>  
struct result_2 a9mr-`<  
  { T }8r;<P6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h0y\,iWXb  
} ; S`'uUvAA  
Ggxrj'r  
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? BIb{<tG^N  
这个差事就留给了holder自己。 "6[Ax{cM  
    KweHY,  
LyCV_6;D  
template < int Order > R'1vjDuv  
class holder; [nhLhl4S  
template <> O*+w_fox  
class holder < 1 > d~Z:$&r  
  { 5sf fDEU]A  
public : Eo25ir%  
template < typename T > nvUkbmZG#  
  struct result_1 e\|E; l  
  { -Z\UYt  
  typedef T & result; S+e-b'++?  
} ; 0SGczgg  
template < typename T1, typename T2 > w oY)G7%  
  struct result_2 ZT3jxwe  
  { }E)8soQR  
  typedef T1 & result; x""Mxn]gD  
} ; |)>GeE  
template < typename T > b`;b}ug  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a#^4xy:  
  { `OF ;>u*:  
  return (T & )r; K{[Fa,]'  
} >Y*iy  
template < typename T1, typename T2 > SqT"/e]b'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Tj  6!v  
  { OU Yb-  
  return (T1 & )r1; |L~gNC  
} N#xM_Mpt  
} ; w4&v( m  
5p>]zij>  
template <> 8xGkh?%  
class holder < 2 > "78cl*sD  
  { L>R!A3G1  
public : 1{uDHB  
template < typename T > JY,l#?lM{  
  struct result_1 ,R9f;BR  
  { @_ tA"E  
  typedef T & result; y&O_Jyg<  
} ; |SJ% _#=i  
template < typename T1, typename T2 > Zqe[2()  
  struct result_2 A_4\$NZ^  
  { *b7 ^s,?  
  typedef T2 & result; oVj A$|  
} ; tIp\MXkTQ&  
template < typename T > Lu$:,^ C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {t IoC;Y  
  { n6-!@RYr  
  return (T & )r; fPuQ,J2=  
} oq m{<g?2  
template < typename T1, typename T2 > D3 Ea2}8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {<V|Gr  
  { y O9pEO|W  
  return (T2 & )r2; m`4j|5  
} & /FA>  
} ; 0%L$TJ.''  
*IfIRR>3l(  
=_~'G^`tu  
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> >。 ]V[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  OG<]`!"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ysP/@;jC  
<a/ZOuBzZ  
return l(i, j) = r(i, j); ;{)@ghD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :WKyEt!3  
,C12SM*@  
  return ( int & )i; (V |q\XS  
  return ( int & )j; Yv`1ySR  
最后执行i = j; ]H@uuPT!  
可见,参数被正确的选择了。 YUE 1 '}  
hE3jb.s(>  
qcoZ2VJ hh  
oeqJ?1=!  
$F'~^2  
八. 中期总结 ]KII?{ <k  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V:$ 1o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '2B0D|r"a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y(;[L`"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uZ{xt6 f  
@RG3*3(  
9~ .BH;ku  
Ra,on&OP`*  
O8}s*}]  
U";Rp&\3;  
九. 简化 }lbx  
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。 &[\arwe)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dodz|5o%  
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: gQzF C&g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IaZAP  
  +-*/&|^等 :zk.^q  
2. 返回引用。 \V7x3*nA  
  =,各种复合赋值等 Dl!'_u  
3. 返回固定类型。 P_}_D{G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k/f_@8  
4. 原样返回。 m>m`aLrnb  
  operator, +GEKg~/4e  
5. 返回解引用的类型。 :<|fZa4!"  
  operator*(单目) Wh&Z *J  
6. 返回地址。 cN(QTbyl6Q  
  operator&(单目) )9P  
7. 下表访问返回类型。 91'^--N  
  operator[] zCN;LpbEJY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NomK(%8m$  
  operator<<和operator>> ,wy:RVv@e  
2Uw}'J_N  
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。 NxRiEe#m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1JY90l$ME  
t5[JN:an  
template < typename Left > J-,X0v"  
struct value_return J!qEj{  
  { @o.i2iG  
template < typename T > .St h  
  struct result_1 A^jm<~  
  { [&59n,R`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iw6M3g#  
} ; +c2>j8e6  
J~ rC  
template < typename T1, typename T2 > W`rE\P  
  struct result_2 -CNv=vj 3  
  { S 2` ;7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7 @Qlp$[F  
} ; CHSD 8D  
} ; 'Z%aBCM  
= ft$j  
w4/)r-Z4I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R3 =E?us!  
Pg}G4L?H;J  
下面我们来剥离functor中的operator() E<_6O Cz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c8 fb)`,k  
`o-<,  
return l(t) op r(t) .jU0Hu{F4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !,WRXE&j  
return op l(t) n_ gB#L$  
return op l(t1, t2) gI$`d?[0{  
return l(t) op z?g4^0e  
return l(t1, t2) op ^E,Uc K;  
return l(t)[r(t)] "s^@PzQpN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;^SgV   
3W00,f^9  
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: KV(W|~+rM  
单目: return f(l(t), r(t)); LA3,e (e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T"lqPbK  
双目: return f(l(t)); MO+0]uh:  
return f(l(t1, t2)); Ft>8 YYyU  
下面就是f的实现,以operator/为例 %6?}gc_  
;qQzF  
struct meta_divide  D -EM  
  { f)fw87UPc  
template < typename T1, typename T2 > eesLTy D2_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yr DYw T  
  { 6 6;O3g'  
  return t1 / t2; R9HS%O6b6  
} e/%Y ruzS  
} ; }tq9 /\  
rkXSy g b  
这个工作可以让宏来做: 3 +9|7=d  
gpl!Iz~5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cSWVHr  
template < typename T1, typename T2 > \ `{;&Qcg6m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y)5}bmL  
以后可以直接用 uv d>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (S{c*"}2  
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 W u{nC  
(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。。。) .;Yei6H  
AE~}^(G`  
Hc3/`.nt  
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 e6a8ad  
k82LCV+6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eeZ9 w~<  
class unary_op : public Rettype 7t/SZm  
  { RGOwm~a  
    Left l; uQ)]g  
public : jl7-"V>j?;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |]^! 4[!U  
\}c50}#0  
template < typename T > =,9'O/br  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nQMN2jM  
      { -I<`!kH*  
      return FuncType::execute(l(t)); o?\Pw9Y  
    } l^Z~^.{y  
$RO=r90o  
    template < typename T1, typename T2 > 7qp|Msf},  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )f|6=x4  
      { < ,n4|z)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WVFy ZpB  
    } }7^*%$  
} ; ]C^*C|  
yIP IA%dJ  
6FAP *V;  
同样还可以申明一个binary_op /zAx`H  
\|s/_35(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wb$bCR#?<  
class binary_op : public Rettype `UPmr50Wq  
  { ; #  
    Left l; B 8,{jwB  
Right r; \`&fr+x  
public : A 2 )%+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~d]7 Cl  
jeNEC&J  
template < typename T > AG%aH=TKp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X[}%iEWzT  
      { 4T-AWk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |M&/( 0  
    } 3._fbAN%e  
':@qE\(  
    template < typename T1, typename T2 > Fh;(1X75I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '-_PO|}  
      { ,y @3'~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eA_4,"{  
    } 4v7RX  
} ; ujedvw;sO  
^} #!?" Y  
KYaf7qy]  
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 W1z5|-T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8 B5%IgA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J!>oC_0]8  
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。 !h~\YE)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {,ljIhc,  
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。。。 XhiC'.B_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kzT'  
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) * G4;  
下面是修改过的unary_op 0v?,:]A0E  
,v+SD\7|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gf@Dy6<  
class unary_op {cFei3'q  
  { dLq!t@?iu>  
Left l; -1:asM7  
  "lt[)3*  
public : PE>_;k-@k  
lAQ&PPQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &R]G)f#w%*  
g& Rk}/F  
template < typename T > mdd~B2"el  
  struct result_1 JB7]51WH@  
  { &}ow-u9c3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /uWON4  
} ; YL+W 4 ld  
RPu-E9g@  
template < typename T1, typename T2 > M vCBgLN  
  struct result_2 -p }]r  
  { '1+ Bgf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (46)v'?  
} ; bPEAG=l"-  
0NGokaD)H  
template < typename T1, typename T2 > $A ,=z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U+z&jdnhDR  
  { Wil +"[Ge  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7gkHKdJoMA  
} TBzM~y  
^AN9m]P  
template < typename T > _\6-]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R;%iu0  
  { 9/Ls3U?  
  return OpClass::execute(lt(t)); GUxhCoxb  
} 6ZE] 7~X  
Nb6HM~  
} ; W*0KAC`m  
z{ 8!3>:E  
]5/C"  
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 &1&*(oi]X  
好啦,现在才真正完美了。 8{RiaF8  
现在在picker里面就可以这么添加了: b#F3,T__`Y  
px*MOHq K  
template < typename Right > l[x wH 9'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -;v:. [o.  
  { Ez )Go6Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vc<8ApK3V  
} t9kgACo/M  
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。 L\UYt\ks  
$I'ES#8P6  
u=4Rn  
V\_ &2',t  
A[o Ri}=  
十. bind n1QO/1} :  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >\e11OU0Gy  
先来分析一下一段例子 >y?$aJ8ZV  
<K43f#%  
Bn.8wMB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /1Eg6hf9B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #>0nNR[$Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }\@*A1*X2  
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。 ~Oq(JM $M  
我们来写个简单的。 f-Sb:O!V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B>R6j}rh'k  
对于函数对象类的版本: #q\C"N5ip  
*+ 7#z;  
template < typename Func > <X: 9y  
struct functor_trait 7L!k9"X`0F  
  { h:|aQJG5  
typedef typename Func::result_type result_type; nPKj%g3h  
} ; "m!Cl-+u  
对于无参数函数的版本: TPrwC~\B/  
6wGf47  
template < typename Ret > wDsEx!\#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y!5-WX H  
  { \t}!Dr+yN  
typedef Ret result_type; bNXT*HOZb3  
} ; `18G 5R  
对于单参数函数的版本: /h_BF\VBs  
n@*NQ`(_  
template < typename Ret, typename V1 > [P^ .=F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WPPmh~:  
  { 6s6[sUf=l&  
typedef Ret result_type; qLR)>$  
} ; JLjx4B\  
对于双参数函数的版本: sV-9 xh)i  
LB>!%Vx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~ ^K[pA ?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GR"Jk[W9  
  { !nTq"d%(W  
typedef Ret result_type; W<~(ieu:K~  
} ; km *$;Nli  
等等。。。 j}y"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy smSUo /  
)#1@@\< ^T  
template < typename Func > }%%| '8  
struct func_return pBHr{/\5  
  { u|+O%s TQ  
template < typename T > uoF9&j5E@Z  
  struct result_1 lO:[^l?F  
  { /Qbt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n84*[d}t  
} ; #SO9e.yhI  
y0Ag px  
template < typename T1, typename T2 > (|S e+Y#e,  
  struct result_2 y$!~</=b  
  { Nl1&na)K}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P! :D2zSH_  
} ; =>4,/g3  
} ; 'peFT[1> (  
Yk:\oM   
>I+O@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZMbv1*Vt  
9=:!XkT.  
template < typename Func, typename aPicker > v-OaH81&R  
class binder_1 `a] /e  
  { Zd042 %  
Func fn; Jcm" i ~  
aPicker pk;  75%!R  
public : gg933TLu(Q  
GQq2;%RrF  
template < typename T > R`Q9|yF\  
  struct result_1 |06G)r&  
  { [gU z9iU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tlc&Wx  
} ; !tN]OQ)'  
Tf` ~=fg%  
template < typename T1, typename T2 > o[_ {\  
  struct result_2 ?!b}Ir<1j  
  { UL(#B TK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $6R<)]6  
} ; |NL$? %I  
XBCz\f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \ 3ha  
{,,w5/k^  
template < typename T > k}~|jLu@g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p^NYJV  
  { H~fZA)W 4Y  
  return fn(pk(t)); 5X'[{'i,  
} #k*e>d$  
template < typename T1, typename T2 > fZ$8PMZv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F8.Fp[_tM  
  { >AJtoJ=j  
  return fn(pk(t1, t2)); 7h,SX]4Q  
} %*zgN[/w  
} ; 't2"CPZ  
klv ]+F&[  
!'MZeiLP  
一目了然不是么? /=i^Bgh4  
最后实现bind  ^~?VD  
Gw$U0HA[,  
c1Xt$[_  
template < typename Func, typename aPicker > ! p458~|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qa2QS._m  
  { }3ty2D#/:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MX]<tR`  
} u<:R Sg  
"4zTP!Ow  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }"E?#&^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !Hxx6/  
P'R!" #  
十一. phoenix 7C F-?M!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  5'Y @c  
Syo1Dq6z.  
for_each(v.begin(), v.end(), Bzw~OB{!=J  
( xbSix:R=Z  
do_ 5e6f)[}  
[ skf7Si0z  
  cout << _1 <<   " , " &dH/V-te  
] y>UM~E  
.while_( -- _1), _}8O15B|  
cout << var( " \n " ) D`V03}\-  
) k& 2U&  
); ]`b/_LJN$F  
M1-n  
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: Y7{IF X  
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 K]1A,Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aTxss:7]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P?\IlziCB  
q{nNWvL  
/q0[T{Wz$  
template < typename Cond, typename Actor > M|w;7P}  
class do_while ]%!:'#  
  { (3C::B=  
Cond cd; |L 11?{ K  
Actor act; nRzD[ 3I  
public : %A|9=x*  
template < typename T > F2saGpGH  
  struct result_1 R%=u<O  
  { 1k EXTs=,  
  typedef int result_type; tt $DWmm  
} ; 9@9(zUS|  
!?,7Cu.5#6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |@`F !bnLr  
d,tGW  
template < typename T > %wzDBsX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ fJ 5z  
  { _0 Qp[l-  
  do 2v\,sHw+-  
    { `q@5d&d`j  
  act(t); 0z1m!tr  
  } ~oWCTj-  
  while (cd(t)); }6*+>?  
  return   0 ; o$)pJ#";F  
} 7o_1PwKS6  
} ; j^-E,YMC  
mnh>gl!l  
;x^WPY Ej  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .jA'BF.  
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。 WhQK3hnm  
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。 ^cs:S-s  
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。 bFD vCF  
下面就是产生这个functor的类: SVB> 1s9F  
q~]S5  
ux`)jOQ`Y]  
template < typename Actor > <&^P1x<x  
class do_while_actor _4Z|O]  
  { jM]B\cvN  
Actor act; h8B:}_Cu  
public : FOV%\=Hl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C-O~Oil  
<#/r.}.x  
template < typename Cond > (&t741DN|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #; ~`+[y?\  
} ; ?-C=_eZJ  
g?&_5)&  
1?%Q"*Y&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s&&8~ )H  
最后,是那个do_ 5-qk"@E W  
v<CZ.-r\j  
&B ?TX.  
class do_while_invoker 3>asl54  
  { O =m_P}K  
public : v% a)nv  
template < typename Actor > utOATjB.z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pn"TFapJA  
  { Sp/t[\,'  
  return do_while_actor < Actor > (act); r{2V`h1/|  
} cBcfGNTJ~  
} do_; kd55y  
i82sMN1jl7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  ja!K2^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oE/g) m%  
最后来说说怎么处理break和continue <5@VFRjc  
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。 8G3CQ]G  
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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