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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f#?fxUH~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 94+KdHAo^M  
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, .z 6fv  
O$IEn/%+  
F{EnOr`,m=  
\]=7!RQ\  
  class filler kB/D!1 "  
  { ,=tD8@a<  
public : jqv-D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Tsgk/e9K2?  
} ; b /@#}Gc  
0(mkeIzJt/  
7bk%mQk  
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: u:[vaBh91  
V\u>"3BQw  
MO&}r7qq  
hv8P4"i v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VG,u7A*Z#  
-sw  .  
\<y`!"c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !OBEM1~ 1  
q0$ !y!~  
,17hGKM  
>+]_5qc  
二. 战前分析 wW#}:59}  
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。 )+}]+xRWGj  
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 ROk5]b.  
?\$#L^;b}  
rypTKT|U;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {jYOs l  
  /* --------------------------------------------- */ s0DGC  
vector < int *> vp( 10 ); jJuW-(/4[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q.]}]QE   
/* --------------------------------------------- */ c8L~S/t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %7"X(Ts7B  
/* --------------------------------------------- */ cJ1#ge%4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 31rx-D8o  
  /* --------------------------------------------- */ wm)#[x #  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bKrhIU[  
/* --------------------------------------------- */ D+]a.& {p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cgm81+[%r  
Fb7#<h  
TQx.KM>y  
IG|X!l  
看了之后,我们可以思考一些问题: o3I Tr';  
1._1, _2是什么? fRtUvC-#H  
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。 O)ME"@r@:  
2._1 = 1是在做什么? 'h^0HE\~p  
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。 MxGu>r  
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。 }z\_;\7  
9T |IvQK8  
RAG3o-  
三. 动工 qQ"Fv|]~>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NR -!VJQ  
y($%;l   
t%'Z<DmG+  
gF[z fDm  
template < typename T > $:  ]o]a  
class assignment FI3)i>CnW  
  { 4$*%gL;f^  
T value; &4b&X0pU  
public : /%&2HDA)  
assignment( const T & v) : value(v) {} %n hm  
template < typename T2 > c0hwc1kv-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n@U n  
} ; f}1&HI8r  
:{IO=^D=$  
<^zHE=h"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~$p2#AqX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o(S{VGi,  
hO';{Nl/$  
9(6I<]#  
>2,Gy-&"0  
  class holder \T <$9aNb  
  { 2I&o69x?  
public : b@S Cn9  
template < typename T > D3)zk@N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const );Z1a&K5k  
  { 9A,^c;  
  return assignment < T > (t); c zm& ~n6$  
} 'B@e8S) y  
} ; Y]L9Y9  
iVG-_RsKK  
(;q\}u  
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: P#fM:z@[  
qUxRM_7U  
  static holder _1; =:/BV=tv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !"<MsoY@  
e 46/{4F,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); < V\I~;  
而不用手动写一个函数对象。 (rkU)Q  
wc!onZX5  
L+'Fs  
xo&]RYG[<  
四. 问题分析 W2z*91$  
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。 ox%9Ph  
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_pJk2E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1qf!DMcdZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (iR ide  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I =1+h  
/w]!wM  
五. 问题1:一致性 R1& [S/  
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?| 55;g1o}}f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aBNZdX]vzO  
PJ2qfYsH=>  
struct holder Pv<24:ao  
  { 3"G>>nC&  
  // 8HRmQ  
  template < typename T > e0J6Ae4V[  
T &   operator ()( const T & r) const z,VD=Hnz  
  { jK' N((Hz  
  return (T & )r; ^D<r  
} Ur5FC r  
} ;  +QE^\a  
^`G`phd$  
这样的话assignment也必须相应改动: TEMw8@b  
G 2mX;  
template < typename Left, typename Right > glDh([  
class assignment MW PvR|Q  
  { T}4/0yR2  
Left l; F35#dIs`&  
Right r; 2^)1N>"g  
public : ZeEWp3vW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ak:ibV  
template < typename T2 > 8 O67  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :_@JA0n  
} ; UQ[B?jc  
jaa"~5TO8  
同时,holder的operator=也需要改动: mWyqG*-Hb  
#vzEu )Ul  
template < typename T > !YP@m~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n_B"- n  
  { *FmTy|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8X I?  
} P(;?kg}0  
VwEb7v,^0\  
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。 -CRra EXf8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,9P:Draxs`  
ixV0|P8,c  
return l(rhs) = r; Rcawc Y  
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。 JXw^/Y$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~j-cS J3  
#Jna6  
template < typename Tp > HmZ{L +"  
class constant_t uio@r^Xz  
  { l/Vo-#  
  const Tp t; @]![o %  
public : bcAvM;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \'M3|w`f  
template < typename T > ~u.T-0F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .S%0   
  { JkGnKm9G  
  return t; YFTjPBV  
} ;r6jx"i  
} ; t w(JZDc  
9{$'S 4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HFqm6|  
下面就可以修改holder的operator=了 4<x'ocKlD  
/'hCi]b@v  
template < typename T > \T;\XAGr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  ru`U'  
  { 9W8]8sUeG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %J8|zKT5t  
} @?[1_g_'P  
r@{~ 5&L  
同时也要修改assignment的operator() ^+ wD43  
!sRngXCXk?  
template < typename T2 > ~l$3uN[g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IJJ%$%F/  
现在代码看起来就很一致了。 F|& {Rt  
k2xHH$+{#=  
六. 问题2:链式操作 &|aqP \Q5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i[ $0a4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >5wx+n)/)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fi+R2p~vs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~h"/Tce  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8`b`QtGf  
IQ!\w-  
template < typename T > gaf$uT2  
struct result_1 @A+RVg*=  
  { ex<O]kPFE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; suH&jE$x  
} ; Nk[2nyeO>  
St<mDTi  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .@"q$\  
g!i45-n3gt  
template < typename T > *FfMI  
struct   ref 5~.ZlGd  
  { unJ R=~E  
typedef T & reference; U#n#7G6fRp  
} ; KK,Z"){  
template < typename T > QaGlR`Y  
struct   ref < T &> 9 C{;h  
  { 4G@nZn  
typedef T & reference; \j2;4O?`  
} ; hb/]8mR  
X]loJoM9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |e a~'N1  
}dxDt qb  
template < typename T > Bk}><H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {}o>{&X  
  { O,<IGO  
  return l(t) = r(t); O'GG Ti]e  
} vfB2XVc  
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。 KvQ,;A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CAT.4GM  
!vn1v)6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^VT1vu %03  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @h?shW=^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &/A 8-:m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \7z^!m  
最后的布局是: Ke-)vPc  
                Add Wy]^Ub gW  
              /   \ ,&Wn [G<2  
            Divide   5 rtQHWRUn  
            /   \ a{[+<8=@1  
          _1     3 .P$IJUYO  
似乎一切都解决了?不。 I5AO?BzJ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T<-=nX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |xoF49  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: XCsiEKZ_i  
IkzTJ%>  
template < typename Right > OquAql:   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =N);v\ Q$!  
Right & rt) const O9(r{Vu7u  
  { `Y40w#?uW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0)m8)!gj  
} LwuF0\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @mt0kV9  
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。 \uG`|D n  
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。 -xg2q V\c  
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。 uE=$p)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m6 s7F/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ]v G{kAnH  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: CnN9!~]"  
qP!P +'B  
template < class Action > S<nq8Ebmw  
class picker : public Action _)$PKOzbb  
  { A\Txb_x  
public : @^ ik[9^H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ovw[b2ii  
  // all the operator overloaded QO{y/{  
} ; -V % gVI[  
0(8H;T  
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。 ?yXAu0  
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: ftk%EYT;  
V2|3i}V"  
template < typename Right > 4*Z6}"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uqyB5V0gh  
  { "k$JP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d h^^G^  
} $!A:5jech  
f]8I64  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]J2:194  
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。 lo&#(L+2  
W&"|}Pi/  
template < typename T >   struct picker_maker *oI*-C  
  { bVr*h2 p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mT*{-n_Zs  
} ; 1U\$iy8}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O(H1P[  
  { H/~?@CE(YC  
typedef picker < T > result; $t rAC@3O@  
} ; r!N]$lB  
w-N1.^  
下面总的结构就有了: @LD6:gy  
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。 [LM^), J?  
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。 >n.z)ZJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m:Go-tk  
至此链式操作完美实现。 >x:EJV   
fvo<(c#Y#  
gd@p|PsS^  
七. 问题3 |`yZIY_  
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。 +$z]w(lbT  
t@bt6J .{  
template < typename T1, typename T2 > `BZ&~vJ_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |I[7,`C~  
  { }UyQ#U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3mt%!}S  
} 6\d X  
Md; /nJO~{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: VU!w!GN]Y  
-[#n+`M  
template < typename T1, typename T2 > ~bA,GfSn0  
struct result_2 _.18z+  
  { SjcL#S($&Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BZ+-p5]-  
} ; r;cV&T/?  
R -elIp  
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? :_dICxaLZT  
这个差事就留给了holder自己。 K3$` Kv>I  
    _EYB 8e  
FJM;X-UOY  
template < int Order > y)J(K*x/$  
class holder; sJr5t?  
template <> KAA3iA@>+  
class holder < 1 > ^Ip3A  
  { 3=4SGt5m  
public : 1|y$~R.H  
template < typename T > <ZPZk'53<f  
  struct result_1 +S{  
  { "4}wnu6/  
  typedef T & result; T.?k>A k  
} ; ( 76{2  
template < typename T1, typename T2 > - HOnB=  
  struct result_2 j^u[F"  
  { |DG@ht  
  typedef T1 & result; +/'<z  
} ; )q?$p9  
template < typename T > z)L}ECZh9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -]"T^w ib  
  { 2 g`[u|  
  return (T & )r; E)'8U  
} }B!cv{{  
template < typename T1, typename T2 > M?:\9DDd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r:l96^xs  
  { Q^h5">P  
  return (T1 & )r1; mb\t/p  
} XdIah<F2  
} ; JAb$M{t  
mA{#]Yvf1  
template <> =&NOHT>  
class holder < 2 > a>Re^GT+z  
  { WVL#s?=g  
public : J 3?Dj  
template < typename T > hH4o;0rqJ  
  struct result_1 Sni=gZK  
  { # 3.)H9  
  typedef T & result; *%- ?54B  
} ; -Ds|qzrN%  
template < typename T1, typename T2 > LF=c^9t  
  struct result_2 wL eHQ]  
  { !]DuZ=  
  typedef T2 & result; r\mPIr|  
} ; j 2}v}  
template < typename T > [yd6gH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W8/(;K`/  
  { ,Aa|Bd]b  
  return (T & )r; Zq?_dIX %  
} KRk~w]  
template < typename T1, typename T2 > X ]s"5ju|t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,t~sV@ap  
  {  nP_=GI  
  return (T2 & )r2; x0x $  9  
} kEAhTh&g*  
} ; zA{8C];~  
3q~Fl=|.o  
fPE?hG<x  
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> >。 q) _r3   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ER<eX4oU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6&],WGz  
9s $PrF  
return l(i, j) = r(i, j); ^![{,o@"A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &:8T$U V  
GVObz?Z]SB  
  return ( int & )i; &:auB:b  
  return ( int & )j; 9t }xXk  
最后执行i = j; 8eww7k^R  
可见,参数被正确的选择了。 G2@KI-  
)5i* /I\  
d^SE)/j  
)k%M.{&bji  
u9}!Gq  
八. 中期总结 \dNhzd#  
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: /+P5)q TKL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hO;9Y|y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `@\^m_!}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {,v: GMsm  
C9Wojo.  
44Qk;8*  
? Q:PPqQ  
> ZDC . ~  
q] ZSj J  
九. 简化 <UK5eVQn  
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。 Ld~4nc$H8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pX]21&F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3Q$c'C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p,s&61]  
  +-*/&|^等 |UZOAGiBg  
2. 返回引用。 |KaR n;BM  
  =,各种复合赋值等 Xoi9d1fO  
3. 返回固定类型。 [Pqn 3I[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -7 L  
4. 原样返回。 !&0a<~ Wi  
  operator, )8]3kQffJ=  
5. 返回解引用的类型。 kpT>G$s~gy  
  operator*(单目) &:#A+4&  
6. 返回地址。 $[w|oAwi  
  operator&(单目)  3se$,QmN  
7. 下表访问返回类型。 H oS|f0  
  operator[] 5%qH 7[dx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \!7*(&yly  
  operator<<和operator>> 7uA\&/ ,  
'{W3j^m7  
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。 p  .aE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x!`KhTu`_A  
>DS}#'N4l  
template < typename Left > a'^0.1  
struct value_return |P~q/Wff  
  { 777rE[\@b  
template < typename T > EFv4=OWB  
  struct result_1 :'ihE\j  
  { u m{e&5jk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w?/f Zx  
} ; omT(3)TP  
My0!=4Any  
template < typename T1, typename T2 > vhNohCt  
  struct result_2 t}c v2S  
  { s!i:0}U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2i"HqAB  
} ; %U:C|  
} ; }2mI*"%)\u  
lkN'uZ  
Q.>/*8R;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5d(qtFH1  
ef,F[-2^o  
下面我们来剥离functor中的operator() Ki63Ox^O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^K/G5  
ofl'G]/$+  
return l(t) op r(t) >Ban?3{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l)%mqW%  
return op l(t) T&!ZD2I  
return op l(t1, t2) M.t@@wq  
return l(t) op z2ds8-z  
return l(t1, t2) op pbFYiu+  
return l(t)[r(t)] lf;~5/%wMG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b<8q 92F  
>0 7shNX  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >waN;&>/  
单目: return f(l(t), r(t)); k5g@myb-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .h a`)@MsZ  
双目: return f(l(t)); ;i}i5yv2  
return f(l(t1, t2)); ^YqbjL  
下面就是f的实现,以operator/为例 %db3f z  
?&XzW+(X  
struct meta_divide E"ZEo9y@^  
  { V3 qT<}y|  
template < typename T1, typename T2 > s v6INe:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .dt#2a_5q  
  { d~3GV(M  
  return t1 / t2; XS3{R   
} V15q01bE#  
} ; # UjEY9"M  
.byc;9M%  
这个工作可以让宏来做: [:Xn6)qz  
y>%W;r)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |iAEDZn  
template < typename T1, typename T2 > \ F@Pem  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Sqvhz  
以后可以直接用 QaIi.* tic  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IC\E,m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 EgFl="0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) PVZEB  
@h!U  
LPb]mC6#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 i_|h{JK)  
!B0v<+;P8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sw[<VsxjR  
class unary_op : public Rettype bGhhh/n  
  { G,+xT}@wu  
    Left l; s z;=mMr/Z  
public : U`:lAG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L,f^mX0<  
[kVpzpGr  
template < typename T > =;kRk .qzy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1hF2eNh  
      { Dm&lSWW`/  
      return FuncType::execute(l(t)); -$xKv4  
    } /,=Wy"0TJ  
J11dqj  
    template < typename T1, typename T2 > Bidqf7v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =c :lS&B  
      { z?8zFP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~vO'p  
    } r!"CH5dT  
} ; jI@bTS o  
---Ks0\V  
I|Vk.,  
同样还可以申明一个binary_op .%-6&%1  
A}az m>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l|4xKBCV]  
class binary_op : public Rettype ZE5-i@1  
  { J"m%q\'  
    Left l; q g) Af  
Right r; (:tTx>V#  
public : nPQZI6>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Enq6K1@%G  
mtiO7w"M\7  
template < typename T > g_-?h&W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G_7ks]u-  
      { Z&?+&q r^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gPA>*;?E;@  
    } *!wO:< -  
Q6s5#7h'"  
    template < typename T1, typename T2 > s[vPH8qb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &r 5&6p  
      { USHlb#*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LZZ:P  
    } FVvv   
} ; Y;~~?[6  
C7XS6Nqu  
EL2hD$  
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 5<:VJC<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~%8Q75tn.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =:v><  
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。 1OfSq1G>v$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *'AS^2'  
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。。。 ZmYSi$B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /w}B07.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @?^LxqAWA  
下面是修改过的unary_op ib""Fv7{  
`lV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g~$GE},,  
class unary_op ` + n  
  { -KU)7V  
Left l; yjM@/b  
  I ]WeZ,E  
public : HqnKpZ  
Te U7W?M^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n'&`9M['%d  
+ia(%[  
template < typename T > y}:)cA~o(y  
  struct result_1 >b!X&JU  
  { vwqN;|F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !=h|&Vta  
} ; !7"K>m<  
L->f= 8L  
template < typename T1, typename T2 > jhEg#Q$  
  struct result_2 E23 Yk?"  
  { *|,ykb>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $b i_i|?  
} ; &8_#hne_  
sY;gh`4h  
template < typename T1, typename T2 > Mn }Z9S[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1N$gE  
  { a+>W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4gkV]" H!  
} !qw=I(  
E][{RTs  
template < typename T > iP? ASqo{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (P>eWw\0  
  { 64 \5v?C  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4{pemqS*  
} HT,kx  
q[|`&6B  
} ; |gRgQGeB  
9X {nJ"  
4wj|  
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 0i Z9a/v  
好啦,现在才真正完美了。 G>ptwB81KM  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~h^}W$pO  
$@qs(Xwr  
template < typename Right > 6[h$r/GXh"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $H:h(ia:  
  { S. F=$z.%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?5YmE(v7  
} B%g:Z  
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。 q}F%o0  
6j"I5,-~!  
nC!^,c  
6u, 0y$3  
^'I5]cRa  
十. bind PLD'Q,R  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X>GY*XU  
先来分析一下一段例子 ]|La MMD  
=U7D}n hS-  
1gy}E=noP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?M-8Fp3 +  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l 75{JxZX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U9fF;[g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 S@G{|.)2  
我们来写个简单的。 Nl<,rD+KSD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PW//8lsR  
对于函数对象类的版本: lvJ{=~u  
g#%FY1xp  
template < typename Func > @gjdyz  
struct functor_trait f uN XY-;  
  { g7z9i[  
typedef typename Func::result_type result_type; ,Ve@=<  
} ; v_h*:c  
对于无参数函数的版本: J$/BH\  
@OY-(cW  
template < typename Ret > eL?si!ZL^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !K~$ -jlT  
  { *=9#tYn~  
typedef Ret result_type; Y <k,E  
} ; 1`_)%Y[ZJ  
对于单参数函数的版本: LbbQ3$@ WD  
[=F |^KL  
template < typename Ret, typename V1 > 6:tr8 X_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hsO.521g  
  { fO(S+}  
typedef Ret result_type; KL"L65g&  
} ; V@'S#K#  
对于双参数函数的版本: SfL`JNi)  
jyH_/X5i7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $[CA#AXE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YY~=h5$  
  { }V;]c~Q/H  
typedef Ret result_type; j$oZIV7  
} ; 2I 7`  
等等。。。 -%) !XB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $QBUnLOek&  
:Rj,'uH+h)  
template < typename Func > FN EmGz/4  
struct func_return BQ0\+  
  { mxA )r5sx  
template < typename T > t3g! 5  
  struct result_1 qDd/wR,44  
  { wT yM9wz&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,x.)L=Cx8  
} ; |raQ]b@t&  
r!,V_a4n  
template < typename T1, typename T2 > R_n-&d 'PP  
  struct result_2 Z@/5~p  
  { nn%xN\~<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "]Td^Nxi  
} ; kk+8NwM1  
} ; ye2Oh7  
%]oLEmn}y  
0*x?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {o%R~{6  
n$l]+[>  
template < typename Func, typename aPicker > x's-UO"^  
class binder_1 s9Z2EjQV  
  { _/ZY&5N  
Func fn; <5~>.DuE  
aPicker pk; R,1,4XT  
public : Q*(o;\s  
N@0scfO6<  
template < typename T > 1tpD|  
  struct result_1 .p>8oOp  
  { J[wXG6M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l:f sZO4  
} ; j3&*wU_  
m5{SPa,y  
template < typename T1, typename T2 > 3: Uik  
  struct result_2 0{F.DDiNT  
  { qr6jn14.c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q|J]  
} ; Shz;)0To  
063;D+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Kx0dOkE  
_@2G]JD  
template < typename T > GNOC5 E$I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]U%Tm>s.  
  { :f;|^(]"  
  return fn(pk(t)); $ 1U%E  
} +E4 _^  
template < typename T1, typename T2 > Cq~Ir*"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Frr#t!(w0  
  { 6-"&jbvm  
  return fn(pk(t1, t2)); rY}ofq7b  
} QUf_fe!,|  
} ; if>] )g2lr  
t ,$)PV  
) |vFrR  
一目了然不是么? u:ISwAp  
最后实现bind s3J$+1M >  
] ?(=rm9u  
7[L C*nrr  
template < typename Func, typename aPicker > d yd_dK/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 16vfIUtb  
  { 8@-US , |  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xX ZN<<f59  
} 71_N9ub@z  
/hQ!dU.+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s/V[tEC*z  
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。 P}gh-5x  
_wBPn6gg`  
十一. phoenix &3<]FK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =E}/Z  
?=/l@d  
for_each(v.begin(), v.end(), O);V{1P  
( ;XT$rtuX  
do_ /1*\*<cs  
[ Go4l#6  
  cout << _1 <<   " , " M5]w U   
] qcqf9g  
.while_( -- _1), *h Ur E  
cout << var( " \n " ) mYCGGwD  
) 945psG@|  
); Ab`Gb  
ZYG"nmNd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \gdd  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %Xn)$Ti ~<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >|<6s],v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &A~1Q#4  
IcB>Hg5  
. @.CQB=E  
template < typename Cond, typename Actor > H_9~gi  
class do_while F)C8LH  
  { B6BOy~B0  
Cond cd; : M Md@  
Actor act; <R2bz1!h.  
public : p?Y1^/   
template < typename T > _v-sb(* J  
  struct result_1 "YivjHa7H  
  { &kP>qTI^p~  
  typedef int result_type; d%WFgf}  
} ; sviGS&J9h  
*Nv<,Br,F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,\VNs'j  
74Lq!e3hMF  
template < typename T > g%K3ah v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ox58L>:0m  
  { co: W!  
  do ,$*$w<  
    { ZW2U9  
  act(t); kc}e},k  
  } +?%huJYK,  
  while (cd(t)); #fQStO  
  return   0 ; y8\44WKW  
} d35,[  
} ; bEM-^SR  
i),W1<A1  
C/)Xd^#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hW(Mf  
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。 \ZXH(N*>2t  
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。 U\+o$mU^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 B&cC;Hw  
下面就是产生这个functor的类: < }G7#xg  
4jvgyi 9  
L\pe  
template < typename Actor > NT:p6(s^  
class do_while_actor ENygD  
  { @`)A )  
Actor act; k5(@n>p  
public : (,[Oy6o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -Zkl\A$>  
< yBZsSj  
template < typename Cond > 7&E3d P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s~,Ypo?  
} ; -|T.APxB  
S-*4HV_l  
&;|/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。 }5\F<b^@Y  
最后,是那个do_ _uID3N%  
4Z,MqG>  
n)gzHch  
class do_while_invoker ckS.j)@.c  
  { wUv Zc  
public : O$+0 .  
template < typename Actor > -r7*C :E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %N04k8z  
  { pO[ @2tF  
  return do_while_actor < Actor > (act); q{ i9VJ]  
} /^SIJS@^`>  
} do_; nDhr;/"i  
)%I2#Q"Nt-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -A^18r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m r&nB  
最后来说说怎么处理break和continue 9KkxUEkW  
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。 f%<kcM2  
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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