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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TSL9ax4j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sI 4yG  
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, :DkAQ-<~  
~fzuwz  
dl l%4Sd  
noNm^hFL  
  class filler q]<xMg#nu  
  { , fb( WY  
public : N dR ]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r$nkU4N'  
} ; h3Fo-]0  
)QY![&k}1z  
tSv0" L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +=c am/A  
We`'>'W0  
^[-> )  
gbOCR1PBg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \gccQig1CJ  
}fIqH4bp  
;vO@m!h}U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6~5$s1Yc  
ARL  
}uX|5&=~f  
tfiqr|z  
二. 战前分析 $V8vrT#:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -!*p*3|03|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q e1oT)  
#Ws 53mT  
6E9N(kFYs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5M?mYNQR/H  
  /* --------------------------------------------- */ A['uD<4b  
vector < int *> vp( 10 ); y7zkAXhJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IG.f=+<0  
/* --------------------------------------------- */ 6 ,N6jaW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M%=P)cC  
/* --------------------------------------------- */ p/|(,)'+jx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2eok@1  
  /* --------------------------------------------- */ v@T'7?s.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]b[,LwB\`~  
/* --------------------------------------------- */ rm+v(&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 85>S"%_  
p$!@I  
B.-A $/  
2mJ:c  
看了之后,我们可以思考一些问题: c%<2z  
1._1, _2是什么? IUhp;iH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (iDBhC;/B  
2._1 = 1是在做什么? G8NRj9k?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zg]Drm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Hbr^vYs5  
]G1R0 Q  
mC(u2  
三. 动工 hhq$g{+[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nN{dORJlx  
1 Nk1MGV  
bf98B4<  
-h\@RC  
template < typename T > 'yT`ef  
class assignment :{CFTc5:A  
  { '\4fU%  
T value; \8_V(lU   
public : ABWb>EZ8  
assignment( const T & v) : value(v) {} +rQg7a}  
template < typename T2 > URw!7bTz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZDlu1>Q  
} ; PHkDb/HIx|  
SL*DK.  
E*4t8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  Rkv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >6K4b/.5w  
m'.T2e.u  
</w 7W3F  
y''0PSfb#  
  class holder FrR9{YTA .  
  { j7sU0"7^  
public : OPJgIU%  
template < typename T > C5B=NAc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dh8(HiXf:  
  { -M`D >  
  return assignment < T > (t); CveWl$T12  
} /Hk07:"c  
} ; ;E2kT GT  
XZBj=2~-3  
j&llrN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: AFtCqq#[  
El1:?4;  
  static holder _1; zPE#[\O21B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %Ht ^yemQ  
;zm ks]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ) :}Fu  
而不用手动写一个函数对象。 w&+\Wo;([b  
.q0AoM  
U$@83?O{iM  
KQW!\y?$"  
四. 问题分析 BGA%"b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hOSf'mi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5)x6Q|-u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 toN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4 f3=`[%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !SN WB  
u mqKFM$  
五. 问题1:一致性 wjg}[R@!  
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?| ${0%tCE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y$v@wb5  
2:/u2K  
struct holder 7Ff?Ysr  
  { Ahd\TH  
  // x{QBMe`  
  template < typename T > IE@ z@+\(  
T &   operator ()( const T & r) const G#g{3}dcK  
  { rkP4<E-M  
  return (T & )r; q'fPNQg  
} Kd TE{].d  
} ; ][ rTQt m  
e7hO;=?b'  
这样的话assignment也必须相应改动: F42TKPN^uu  
v?%0~!  
template < typename Left, typename Right > Flne=ij6g  
class assignment uJm#{[  
  { &:C{/QnA  
Left l; 3P3:F2S R  
Right r; 5@CpP-W#  
public : bA0uGLc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xan/ay>  
template < typename T2 > &,_?>.\[<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  Q;Q  
} ; hQP6@KIe)  
o9~h%&  
同时,holder的operator=也需要改动: `6n!$Cxo  
SAQs {M  
template < typename T > w64.R4e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A/ hpY a  
  { S]5VEn;pV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N!.kq4$.  
} rSzQUn<  
jaL$LJV  
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。 X9z:D>   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %e(9-M4*  
HgS<Vxmq  
return l(rhs) = r; !k%l+I3J[  
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。 Gmqs`{tc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kf}F}Ad:%  
A> J1B(up  
template < typename Tp > LAizx^F  
class constant_t [}jj<!9A_;  
  { @'@s*9Nr  
  const Tp t; 3^j~~ "2,w  
public : y @]8Ep  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DBLA% {05  
template < typename T > $hyqYp"/;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uT'-B7N  
  { #: dR^zr<  
  return t; C,9)V5!tP2  
} B#| Z`mZ  
} ; :Pj W:]  
g?w2J6Z.`J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M" xZz  
下面就可以修改holder的operator=了 uDpf2(>s  
87&KQ_  
template < typename T > RI#lI~&)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )PsN_ 42~  
  { XKpL4]{&q4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7=$+k]U8  
} l6',  
T_(qN;_  
同时也要修改assignment的operator() *(@L+D0N  
M@',3  
template < typename T2 > .vCY%0oE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ._8xY$l$  
现在代码看起来就很一致了。 dM$N1DB{U+  
j|3g(_v4W  
六. 问题2:链式操作 o+]Y=r2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M"k3zK,  
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。 D{Hh#x8Y  
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。 ^zBjG/'7  
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。 bE VO<x+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '*o7_Ez-{  
bd@*vu}?}  
template < typename T > %s~NQ;Y  
struct result_1 n25irCD`  
  { ORV}j, Ym  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EX+={U|ua$  
} ; x`};{oz;  
2rPcNh9  
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: fcgDU *A%  
@Fm{6^  
template < typename T > NqQM! B]  
struct   ref ^8o_Iz)r,  
  { B2ek&<I7N  
typedef T & reference; :t2 9`x  
} ; Z;|0"K  
template < typename T > kX ~-g  
struct   ref < T &> 2VoEQ  
  { lM@<_=2  
typedef T & reference; $|`t9-EA/  
} ; lWu9/r 1  
TnbGO;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [4K9|/J  
<3i4NXnL2  
template < typename T > I_"Hgx<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~!a~C~_  
  { 2b 6? 9FX*  
  return l(t) = r(t); iBGSBSeL&  
} _IQU<Za  
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。 fPh}l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F20wf1^  
vF*^xhh  
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 Dz"u8 f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ? 6yF{!F*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0)6i~MglY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y V 9]_k  
最后的布局是: Z@>=&  
                Add 7- *( a  
              /   \ I]uOMWZs  
            Divide   5 (<d&BV-"  
            /   \ 'S%} ?#J  
          _1     3 [*Aqy76Qa  
似乎一切都解决了?不。 }skRlC  
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。 m>Yo 9/XpZ  
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。 7d M6;`V^  
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: &;~2sEo,  
X]&;8  
template < typename Right > RTPq8S"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ei+9G,  
Right & rt) const !]{1h  
  { uFm(R/V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QoT3;<r}  
} A-Q{*{^#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .pB8=_e:  
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。 Tdk2436=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 bo~{<UT  
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。 &6,Yjs:T m  
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。 "2#-xOCO  
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? n!l./>N  
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: \GbHS*\+  
tpNtoqg_$  
template < class Action > 1Rb XM n  
class picker : public Action !yV,|)y5F  
  { ]]h:#A2  
public : Y^94iOk%T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?'ez.a}  
  // all the operator overloaded }ZM*[j  
} ; EL 8N[]RF  
[G'!`^V,  
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。 nyl8=F:V  
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: 3gPD(r1g  
$p}~,Kp/  
template < typename Right > U'Ja\Ek/f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w$(0V$l_  
  { YvxMA#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1a=9z'8V  
} 3gV&`>@  
ATMogxh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tjeo*n^  
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。 #iR yjD  
{l*&l2  
template < typename T >   struct picker_maker 5E\<r /FeJ  
  { Jm);|#y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /BjGAa(  
} ; |=^#d\?]j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *Sz{DE1U  
  { C<wj?!v,F[  
typedef picker < T > result; \:q e3Q  
} ; JXSqtk=  
t6h`WAZV  
下面总的结构就有了: %!HnGwv-  
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。 aCH:#|B  
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。 "`W1yk5x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ${I@YSU  
至此链式操作完美实现。 RaM#@D7  
jL7MmR#y5"  
S$lmEJ_  
七. 问题3 eUKl Co  
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。 rjpafGCp  
ExOB P  
template < typename T1, typename T2 > ]"7DV3_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u7Y'3x,`  
  { Io4:$w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /|u]Y/ *  
} }x#P<d(  
?D~SHcBaN  
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: io+7{B=u$  
nnd-pf-  
template < typename T1, typename T2 > ( /x@W`  
struct result_2 Gs=a(0 0i?  
  { xv#j 593  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <zDw& s2  
} ; @R OY}CZ{/  
$R$c1C'oX  
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? &TkbnDuYd~  
这个差事就留给了holder自己。 <v7KE*#  
    ]}l+ !NV<  
B[0,\>  
template < int Order > 0Yzb=QMD  
class holder; Am0.c0h  
template <> "! 6 B5Oz  
class holder < 1 > @Z=|$*9  
  { ,^+R%7mv  
public : @Y&9S)xcE  
template < typename T > ad$Qs3)6o  
  struct result_1 P15 *VPy  
  { *liPJ29C[  
  typedef T & result; 0h@%q;g  
} ; :5cu,&<Gv  
template < typename T1, typename T2 > @X6#$ex  
  struct result_2 Qqhb]<z  
  { H+#wj|,+\  
  typedef T1 & result; @aD~YtL"n  
} ; wM4g1H%s  
template < typename T > \]`(xxt1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6P*)rye  
  { +|"n4iZ!)  
  return (T & )r; DN 8pJa  
} B]KLn?zt5  
template < typename T1, typename T2 > eRx[&-c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h%w\O Z7  
  { '3u]-GU2_  
  return (T1 & )r1; 3JE;:2O~P  
} 7SY->-H8  
} ; rLw[y$2  
dzv,)X  
template <> ~"r wP=<}  
class holder < 2 >  ISnS;  
  { x&fCe{5  
public : sBXk$  
template < typename T > ~Ro:mH: w  
  struct result_1 UH^wyK bM  
  { T4}?w  
  typedef T & result; o&F.mYnqX  
} ; O+o%C*`K  
template < typename T1, typename T2 > "g:&Ge*X  
  struct result_2 <K[Zl/7I  
  { 9MzkG87J  
  typedef T2 & result; /GSI.tO  
} ; JdYF&~  
template < typename T > PKM$*_LcGI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pnA]@FW  
  { WmVw>.]@~  
  return (T & )r; MqBATW.pmJ  
} 0l1]QD+Gc5  
template < typename T1, typename T2 > :*Ggz|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h7]]F{r5  
  { @1ta`7#  
  return (T2 & )r2; pvR& ~g  
} WfbNar[  
} ; %^%-h}1  
l`%} {3r9  
3N%Ev o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 x[>_I1TJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )B&<Bk+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~\}EROb <  
Q fyERa\rb  
return l(i, j) = r(i, j); c3!|h1h/v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^$,kTU'=  
SyVbCj  
  return ( int & )i; LLHOWD C(2  
  return ( int & )j; ;)]zv\fC  
最后执行i = j; 4qz{ D"M  
可见,参数被正确的选择了。 iY'hkrw  
JiLrwPex[  
w@ylRq  
kJeOlO[  
U1|4vd9  
八. 中期总结 Iy4M MU  
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: f -nC+   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tWOze, 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。 U?ic$J]N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k Z[yv  
Ng39D#_)  
f EiEfu  
+;iesULXn  
:(p rx   
<({eOh5 N  
九. 简化 {]Iu">*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U`p<lxRgQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +\oHQ=s>}\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: molowPI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hJ*E"{xs  
  +-*/&|^等 RF2XJJ  
2. 返回引用。 _r|yt Q)  
  =,各种复合赋值等 !skiD}zd1  
3. 返回固定类型。 zwrZ ^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v 4b`19}  
4. 原样返回。 -*l[:5m  
  operator, [=1?CD  
5. 返回解引用的类型。 Msu2OF *x  
  operator*(单目) \ g(#)f  
6. 返回地址。 (*Q|;  
  operator&(单目) YY<?w  
7. 下表访问返回类型。 ^k<$N  
  operator[] RWQW/Gw x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  Q<ExfJm  
  operator<<和operator>> QGj5\{E_  
gq1Y]t|4F  
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。 |M>k &p,B-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4H? Ma|,  
CPeK0(7Zh  
template < typename Left > I3$vw7}5Y  
struct value_return c]R![sa  
  { 3&Rqz9W  
template < typename T > RX\O'Zwlj  
  struct result_1 @N{Ht)1r  
  { |+~2sbM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /=(FM   
} ; t6e-~  
v~cW:I  
template < typename T1, typename T2 > (4{9 QO  
  struct result_2 FN`kSTm*0!  
  { 1CVaGD^r{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r3vj o(  
} ; =xet+;~ji  
} ; Zs|sPatV<  
,VsCRp  
13kb~'+&r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z))[Lg  
7uNI  
下面我们来剥离functor中的operator() )9Ojvp=#r:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :uDB3jN[  
N,Bs% p#1  
return l(t) op r(t) qM !q,Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U7eQ-r  
return op l(t) G.e\#_RR?  
return op l(t1, t2) ZSt ww{Z  
return l(t) op B8Zd#.6]  
return l(t1, t2) op *bSG48W("  
return l(t)[r(t)] ~At.V+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'oL[rO~j  
*~^^A9C8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =V 7w CW  
单目: return f(l(t), r(t)); KptLeb:Om  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .. TjEBp  
双目: return f(l(t)); I|;#VejX  
return f(l(t1, t2)); 94@!.11  
下面就是f的实现,以operator/为例 (UXB#I~  
(Fd4Gw<sq  
struct meta_divide W)hby`k  
  { K(<P" g(  
template < typename T1, typename T2 > #7ZBbq3=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /n:fxdhe  
  { rNC3h"i\  
  return t1 / t2; ra2q. H  
} )ixE  
} ; Nq6CvDXi  
7~f6j:{|z  
这个工作可以让宏来做: /U]5#'i  
oU?X"B9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W^Y(FUy~  
template < typename T1, typename T2 > \ W%cPX0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b7j#a#  
以后可以直接用 lGhUfhk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V%=t2+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K$]B" s  
(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。。。) e90z(EF?0  
{ rn~D5R  
1*jm9])#  
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 iL1so+di  
,[#f}|s_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s%|J(0  
class unary_op : public Rettype `BD`pa7.%  
  { 7S Zs/wWh%  
    Left l; z\ pT+9&  
public : Y%@'a~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /^G+vhlf\  
$7YLU{0  
template < typename T > _Y {g5t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rID]!7~  
      { gHshG;z*  
      return FuncType::execute(l(t)); {Aw3Itef  
    } RUu'9#fq  
nQ~L.V  
    template < typename T1, typename T2 > 3om-,gfZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .R5z>:A  
      { j(JI$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y,~]ecI  
    } <~w#sIh  
} ; X ii#Qtd.  
IA `  
b@hoH)<9E  
同样还可以申明一个binary_op |D:0BATRP  
')cu/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yl])Q|2I  
class binary_op : public Rettype  t m?  
  { iX p8u**  
    Left l; ]S ,GHPEN  
Right r; -NeF6  
public : :Ej)A fS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EMbsKG  
C:{'0m*jKs  
template < typename T > c3dZ1v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +i =78  
      { {o`5&EoM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'QU ?O[CH  
    } a\E]ueVD2j  
_A r ,]v  
    template < typename T1, typename T2 > ;@hP*7Lm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r1]^#&V;MC  
      { H'.eqZM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w"|c;E1;_  
    } >0oc=9H8  
} ; b}*hodzF  
f *vziC<m  
LBB[aF,Lr  
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 bT}WJ2}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LlJvuQ 28  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yK^k*)2N  
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。 z16++LKmM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [f}1wZ*  
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。。。 04t_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [&:oS35O  
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) n>UvRn.7kz  
下面是修改过的unary_op D=Y HJ>-wB  
jBbc$|O4SY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \ PqV|  
class unary_op B?'ti{p A9  
  { RJSgts "F  
Left l; #Uu"olX7  
  )FLpWE"e-  
public : ;r']"JmF,  
[>86i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {w++)N2sh  
RP9||PFS~~  
template < typename T > |IvX7%*]~  
  struct result_1 }1wuH  
  { I_rVeMw=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fz% n!d  
} ; XEI]T~  
yrX]w3kr%  
template < typename T1, typename T2 > Lsdu:+-  
  struct result_2 j>iM(8`t1  
  { T5h[{J^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =Sq7U^(>  
} ; y8@!2O4  
`U R.Rn/x  
template < typename T1, typename T2 > cg5DyQ(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` g~-5Z~J  
  { AXCJFqk;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J,7\/O(`A  
} vY6|V$  
xjpW<-)MLf  
template < typename T > 53QP~[F8R]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :`K;0`C +  
  { DH%X+r  
  return OpClass::execute(lt(t)); J98K:SAR  
} ?0x;L/d])  
OZ6%AUot  
} ; z$NLFJvy_-  
~ocr^V{"<~  
wHmEt ORo  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R)=<q]Ms  
好啦,现在才真正完美了。 ?:E;C<Ar  
现在在picker里面就可以这么添加了: vuf|2!kh/  
^&}Y>O,  
template < typename Right > P_gQ-pF.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !ktr|9Bl  
  { ~>n<b1}W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =6$(m}(74  
} bQ%^l#H_n'  
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。 RUEU n  
"Xqj%\  
 ulQE{c[  
&V"&SV>}  
n!p&.Mt  
十. bind ]:;gk&P  
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。 ":Q^/;D}U  
先来分析一下一段例子 <bH>\@p7}  
Z& %61jGK  
waC%o%fD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VYBl0!t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cmTZ))m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 epnDvz\   
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。 O  tr@jgw  
我们来写个简单的。 ]q j%6tz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L2$%h1  
对于函数对象类的版本: }\W3a_,v)  
7>nA;F 8_  
template < typename Func > !q X 7   
struct functor_trait "elh~K  
  { vv u((b  
typedef typename Func::result_type result_type; {9)f~EbM!  
} ; =k'dbcfO$9  
对于无参数函数的版本: mXr)lA  
&zZSWNW  
template < typename Ret > ^%L$$V nG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'BC-'Ot  
  { Y9WH%  
typedef Ret result_type; Gi-tf<  
} ; ?}y7S]B FI  
对于单参数函数的版本: Ul=`]@]]  
| 8AH_Fk  
template < typename Ret, typename V1 > AA66^/t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p7*\]HyE)  
  { &"BKue~q@p  
typedef Ret result_type; ,FTF@h-Cs  
} ; 8wBns)wy@  
对于双参数函数的版本: |^1eL I  
jkbz8.K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6jn<YR E-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +RbCa c  
  { aU3&=aN+  
typedef Ret result_type; M1^pW 63  
} ; olqHa5qn  
等等。。。 (HTVSC%=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c[5>kQ-nq  
vF_?1|*|  
template < typename Func > 0iYe>u  
struct func_return xZkLN5I{  
  { b;yhgdFx  
template < typename T > "0 v]O~s  
  struct result_1 3Ry?{m^  
  { yCz? V[49  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aAX 8m  
} ; s:jwwE2  
|h#mv~cF  
template < typename T1, typename T2 > S\C   
  struct result_2 A%9"7]:   
  { 6)TFb,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V3jx{BXs2  
} ; ^x q%P2s0  
} ; 03,+uf  
Q>.-u6(&  
Y4i-Pp?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4[6A~iC_  
9gFC]UVWh  
template < typename Func, typename aPicker > #i~.wQ $1  
class binder_1 )wKuumet  
  { TPkm~>zD.  
Func fn; c!I> _PD`&  
aPicker pk; nI 6`/  
public : ^,?]]=mE  
[P[syi#]t  
template < typename T > +%FG ti$[  
  struct result_1 lVqvS/_k$  
  { kJ~^  }o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MOj 0"x)  
} ; Gm*i='f!?  
sI~{it#  
template < typename T1, typename T2 > HMBxj($eR  
  struct result_2 r+) A)a,  
  { 13B[m p4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  iKDGYM  
} ; Q i?   
7Npz {C{I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 39u!j|VH  
#fa~^]EM]  
template < typename T > j88H3bi0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7)[4|I  
  { iX4/;2B=,  
  return fn(pk(t)); 9m<>G3Jr  
} )2\6 Fy0S  
template < typename T1, typename T2 > N 4Dyec\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u%&zY97/  
  { &359tG0@P  
  return fn(pk(t1, t2)); nkv zv  
} byd[pnI$H  
} ; GXsHc,  
x5{ zGv.j  
Yh4e\]ql~N  
一目了然不是么? L!5%;!>.P  
最后实现bind n2$*Z6.G  
* F&C`]  
O10h(Wg  
template < typename Func, typename aPicker > #.) qQ8*(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iA=9Lel  
  { Nn%{K a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jln dypE  
} f4uK_{  
K^9!Qp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p7 |~x@q+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :U?Kwv8s  
Q~uj:A]n<  
十一. phoenix G:f]z;Xdp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o-/Xa[yC  
]{dg"J  
for_each(v.begin(), v.end(), "Sl";.   
( 3 bGpK9M~  
do_ 2c}>} A4  
[ MA"DP7e?v  
  cout << _1 <<   " , " _t3n<  
] I,.>tC  
.while_( -- _1), w${=]h*2  
cout << var( " \n " ) Cvq2UNz(R  
) "M2HiV  
); 8j8FQ!M  
3TO$J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !x|Ok'izDL  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *y7^4I-J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h@l5MH=|%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]Y:|%rvVH  
Haiuf)a  
#m|AQr|  
template < typename Cond, typename Actor > 6f0 WN  
class do_while NO"=\Zn6  
  { HJM-;C](  
Cond cd; ]*Zg(YA  
Actor act; jF{zcYU  
public : ,D>$N3;  
template < typename T > jFnq{L t  
  struct result_1 9V("K  
  { A{Pp`*l  
  typedef int result_type; $5|/X&"O)/  
} ; >OmY  
e<>(c7bF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HLa|yc B%  
,M5J~Ga  
template < typename T > 7>v1w:cC]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -bduB@#2d  
  { W|; .G9  
  do vY:A7yGW  
    { h9RG?r1  
  act(t); vfm |?\  
  } pzHN:9r  
  while (cd(t)); a";(C ,:0  
  return   0 ; ma vc$!y  
} 4Rp2  
} ; h@t&n@8O?  
u\.7#D>  
K6{{\r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o%5^dX&[  
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。 2t*@P"e!  
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$aaF  
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。 >kd&>)9v  
下面就是产生这个functor的类: O8r9&Nv  
w SBDJvI  
v 4DF #O  
template < typename Actor > c{7!:hi`x  
class do_while_actor A9!%H6  
  { 7;+:J;xf66  
Actor act; Zw` Xg@;xP  
public : a>G|t5w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6m|j " m  
Ft#d & I  
template < typename Cond > <9B\('  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `c ^2  
} ; }L3kpw  
b<~\IPY  
f^Lw3|rq4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b7p&EK"Hm  
最后,是那个do_ z;x $tO  
1nye.i~  
ehPrxIyC  
class do_while_invoker EQET:a:g  
  { JF IUD{>fp  
public : XL1v&'HLV  
template < typename Actor > E?m(&O j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5\A[ra  
  { {Ug?k<h7|  
  return do_while_actor < Actor > (act); mvyqCOp 0  
} _jQ"_Ff  
} do_; j ~:Dr   
m$Lq#R={Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }1f@>'o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m(L]R(t  
最后来说说怎么处理break和continue  LkD$\i  
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。 OEnJ".&V  
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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