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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda So ?ScX\lG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?w{lC,  
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, T-0[P;  
g4NxNjM;  
$ekB+ t:cj  
Lo'P;Sb4<}  
  class filler =}:9y6QR.  
  { Y9b|lP7!  
public : ZnX]Q+w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *W'F 6Hpu  
} ; a3&&7n  
Q(P'4XCm  
q/ x(:yol  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: z9@Tg= #i  
.qjVw?E  
s 0}OsHAj  
- P;_j,~U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NWuJ&+gcO5  
J&64tQl*  
iKy_DV;J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bITc9Hqc  
N5 BC<pu  
K~j&Q{yws@  
ZRDY `eK  
二. 战前分析 0KW@j>=jK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (dOC ^i  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 1_D|;/aI  
QZcdfJck=+  
]9xuLJ)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '@Zau\xC  
  /* --------------------------------------------- */ RUJkfi=$  
vector < int *> vp( 10 ); /Iwnl   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ()< E?D=  
/* --------------------------------------------- */ Cu5fp.OS7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5r=xhOe`  
/* --------------------------------------------- */ !.\EU*)1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s "KPTV  
  /* --------------------------------------------- */ ^CIO,I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2$>"4 N  
/* --------------------------------------------- */ v/n4Lp$W^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \a:#e%]qz9  
(1~d/u?2\  
7 Jxhn!  
sV8}Gv a  
看了之后,我们可以思考一些问题: H4s^&--  
1._1, _2是什么? =0te.io)3O  
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。 7Ao9MF-  
2._1 = 1是在做什么? gWt}q-@nRR  
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。 hdL/zW7]  
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。 vwVK ^B  
& PHejG_#  
/az}<r8  
三. 动工 .A;e` cKb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _[zZm*  
X$o$8s  
oF1{/ERS  
Ekb9=/  
template < typename T > ~H[  
class assignment _ZM$&6EC  
  { {Y>5 [gp  
T value; G ZxM44fP  
public : N=1zhI:VaQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} "m*.kB)e7  
template < typename T2 > P`/;3u/P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yc4?'k!  
} ; -__RFxG  
2TH13k$  
>FO4]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ==zt)s.G(+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =o N(1k^  
3j'A.S  
,EkzBVgo  
_a;E>   
  class holder S6k R o^2  
  { ]_Cm 5Z7  
public : 3AKT>Wy =  
template < typename T > 'r&az BO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gN2$;hb?  
  { @J`o pR  
  return assignment < T > (t); (IlHg^"  
} do {E39  
} ; #nK38W#  
F.zx]][JV  
_|f1q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qOA+ao  
K U 2LJ_~Y  
  static holder _1; )?5027^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D{-h2=V  
"4Joou"U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;yfKYN[  
而不用手动写一个函数对象。 bYPkqitqz  
U3Fa.bC6}  
vrRbUwL!  
8Ld`$_E  
四. 问题分析 j -l#n&M  
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。 9Fo00"q  
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。 L1'PQV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;^XF;zpg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 12 8aJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BZS%p  
|l4tR  
五. 问题1:一致性 xJG&vOf;?  
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?| V=$ pXpro%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9CBKU4JQ  
r7Vt,{4/  
struct holder w}8 ,ICL  
  { tcDWx:Q  
  // 9v\x&h  
  template < typename T > vY 0EffZ  
T &   operator ()( const T & r) const 0P{^aSxTP  
  { -L4fp  
  return (T & )r; Nk.m$  
} $|kq{@<  
} ; vbt0G-%Z  
<x QvS^|[  
这样的话assignment也必须相应改动: zKh^BwhO|X  
i-.]onR  
template < typename Left, typename Right > qPI\Y3ZU  
class assignment s9[?{}gd  
  { |j 9d.M  
Left l; <z'Pj7c[  
Right r; \ a#{Y/j3  
public : 6?;U[eV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} % G'{G  
template < typename T2 > 4>x$I9^Y!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /"(`oe<  
} ; 1X8P v*,  
y4\(ynk  
同时,holder的operator=也需要改动: NO)Hi)$X6Y  
6o5NeKZ  
template < typename T > tTjadnX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fwF&V^Dy  
  { Mh =yIx</  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -yP|CZM  
} ~Q+E""  
;;4>vF#*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m|') A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O/XG}G.x|  
d4ga6N3'  
return l(rhs) = r; 9"W3t]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }3825  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FT F`-}Hz  
l|kGp~  
template < typename Tp > ftb .CPWI  
class constant_t T!f+H?6  
  { 8"'Z0 Ey  
  const Tp t; xK*G'3Ge  
public : D(;jv="/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X-,mNv z  
template < typename T > !_?K(X~/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <<FBT`Y[  
  { {6I)6}w!k  
  return t; r,43 gg  
} D'8xP %P  
} ; MyZ5~jnr\  
&GfDo4$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N9dx^+\  
下面就可以修改holder的operator=了 rSgOQ  
N*1{yl76x  
template < typename T > &Z3u(Eb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =x xN3Ay  
  { MdC}!&W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `i `F$;  
} +=Y[RCXT  
r"_U-w  
同时也要修改assignment的operator() .5^7Jwh  
i5*BZv>e  
template < typename T2 > ]/#3 P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yI{4h $c  
现在代码看起来就很一致了。 `o4%UkBpM  
ykS-5E`  
六. 问题2:链式操作 MaS-*;BY,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W" i3:r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ` t6|09e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [mcER4]}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;RW0Dn)Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I^GZ9@UE  
Fa0NHX2:  
template < typename T > 17E,Qnf  
struct result_1 Z1~`S!(}  
  { Q)/oU\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WvoJ^{\4N*  
} ; R:5uZAx  
1F' x$~ZI  
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: 8C=8Wjm  
gq7l>vT.  
template < typename T > ;u?L>(b  
struct   ref A4tb>O M  
  { oazY?E]}3  
typedef T & reference; 'Q dDXw5o  
} ; ii5dTimRJ  
template < typename T > o.g)[$M8cF  
struct   ref < T &> 01 <Ti"  
  { K'c[r0Ew  
typedef T & reference; Wx`$hvdq  
} ; Ln$= 8x^T  
Z]SUr`Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m4on<5s/  
+zg3/C4 S  
template < typename T > wZg~k\_lF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {00Qg{;K|  
  { 8zO;=R A7%  
  return l(t) = r(t); X/f?=U  
} 8b:GyC5L  
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。 n`X}&(O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S*NeS#!v  
szs.B|3X@*  
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 c$8M}q:X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bO'?7=SC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3rj7]:Vr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Tc^}Q  
最后的布局是: !!<H*9]+W;  
                Add 3kavzB[  
              /   \ v05$"Ig  
            Divide   5 _Wtwh0[r*  
            /   \ PVi0|  
          _1     3 qQwf#&  
似乎一切都解决了?不。 }vEMG-sxX  
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。 S=a>rnF  
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。 &9ERlZ(A  
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: BC)1FxsGf  
bMB@${i}  
template < typename Right > ^@ Xzh:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `PtfPt<{  
Right & rt) const Kut@z>SK  
  { Pyp#'du>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f~?kx41dq  
} J(5#fo{Q.g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T2}X~A  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =<X4LO)C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 XC!Y {lp  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f_z]kA +H  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T2_b5j3i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E/hO0Ox6  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Y^QG\6q  
3~\,VO''  
template < class Action > H}cq|hodn  
class picker : public Action &3|l4R\  
  { (z:qj/|  
public : wln"g,ct  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /],9N  
  // all the operator overloaded r<[G~n  
} ; 39bw,lRPV  
@2~;)*  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {Fvl7Sh  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !>:]k?$b  
g*;z V i  
template < typename Right > s]pNT1,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m#^;V  
  { c6cB {/g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MDoV84Fh  
} t]hfq~Ft  
[ZL<Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y+DVwz$  
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。 oml^f~pm  
#'97mg  
template < typename T >   struct picker_maker H`4KhdqR  
  { riQ0'-p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {$I1(DYN  
} ; L=gG23U&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @CS%=tE}U  
  { #kgLdd"  
typedef picker < T > result; 0lU pil  
} ; s)#TT9BbV  
z,RjQTd  
下面总的结构就有了: CQs,G8 \/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 xHe "c<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 C8O<fwNM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qG3MyK%O\  
至此链式操作完美实现。 <l< y R?  
C6qGCzlG`  
A+Kp ECP  
七. 问题3 -ZoAbp$  
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。 a>&dAo}  
_QneaPm%  
template < typename T1, typename T2 > q}C;~nMD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const De\Ocxx  
  { -0+h&CO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  63VgQ  
} IeAi'  
p: u@? k  
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: l4 YTR4D  
}" STc&1  
template < typename T1, typename T2 > Qx8O&C?Ti  
struct result_2 H-3*},9  
  { l)f 2T@bHl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bZ}T;!U?I  
} ; jxZ_-1  
h#Z~x  
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? cvC 7#i[G  
这个差事就留给了holder自己。 zd=N.  
    esd9N'.Q*  
_opB,,G  
template < int Order > $49;\pBZl  
class holder; 7 b{y  
template <> XdE|7=+s  
class holder < 1 > \CBL[X5tr  
  { S<g~VK!Tt  
public : t\O#5mo  
template < typename T > g6@^n$Y  
  struct result_1 *t`=1Ioj  
  { y24/lc  
  typedef T & result; Ej<`HbJ 'Q  
} ; .SDE6nvbW  
template < typename T1, typename T2 > {6mFI1;q  
  struct result_2 >gDKkeLD  
  { dB8 e  
  typedef T1 & result; @&GY5<&b  
} ; \^dYmU  
template < typename T > 0U! _o2]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {Hz;*1?$k  
  { T3t w.yh  
  return (T & )r; QG5 c>Q  
} =WK's8FB;8  
template < typename T1, typename T2 > "Mh}n-oju  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1cV0TUrz  
  { Y]Zp[!  
  return (T1 & )r1; UPkc-^BN  
} |21*p#>  
} ; s qO$ka{  
,vB nr_D#  
template <> :M.]-+(  
class holder < 2 > v V>=Uvm  
  { I=;=;-  
public : ufN`=IJ%  
template < typename T > x5k6"S"1,  
  struct result_1 `82^!7!  
  { "YN6o_*]  
  typedef T & result;  dK]#..  
} ; %Lom#:L'  
template < typename T1, typename T2 > (R!`Z%  
  struct result_2 ,D'bIk  
  { @DlN;r ?Cv  
  typedef T2 & result; rEj Ez+wu  
} ; <-HWs@8#  
template < typename T > JTTI`b2l_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e09QaY  
  { "sed{?  
  return (T & )r; Bpv"qU7  
} gH0Rd WX  
template < typename T1, typename T2 > _8wT4|z5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !*}E  
  { >[g.8'hI  
  return (T2 & )r2; ,<;.'r  
} Ll`nO;h  
} ; \F<C$cys\  
Wv30;7~  
nbBox,zW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =_[Ich,}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `&J=3x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 70Ei<  
@1V?94T1  
return l(i, j) = r(i, j); }BiA@n,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ju_(,M-Vgr  
*enT2Q  
  return ( int & )i; CL5t6D9Qi  
  return ( int & )j; 5oR)  
最后执行i = j; C <H$}f  
可见,参数被正确的选择了。 :!fU+2$`^(  
W\O.[7JP  
*7C l1o  
bK|nxL  
uP1]EA  
八. 中期总结 vH@b  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: G4"n`89LK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Se [>z(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k!!d2y6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]C>h_,EZc  
Kk>va->R  
#^w8Y'{?  
=!=DISPo  
D;Y2yc[v  
;MW=F9U*  
九. 简化 BUXlHh%<R  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Xliw(B'\a4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u9{Z*w3L7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2Iq*7n:v0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =64Ju Wvo  
  +-*/&|^等 avd`7eH2  
2. 返回引用。 c/,B?  
  =,各种复合赋值等 u4Z Accj  
3. 返回固定类型。 !lI1jb"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <\L=F8[  
4. 原样返回。 L F!S`|FF  
  operator, MYUL y2)  
5. 返回解引用的类型。 muKjeg'b  
  operator*(单目) hho\e 8  
6. 返回地址。 8[IR;gZf  
  operator&(单目) ORt)sn&~d  
7. 下表访问返回类型。 WU6F-{M"?  
  operator[] F ZfhiIf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^Fwdi#g  
  operator<<和operator>> [UB]vPXm$  
M"8?XD%  
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。 / 16 r_l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cFoeyI#v  
bJL,pe+u  
template < typename Left > /%P,y+<}iG  
struct value_return ~ \ Udl  
  { mnM$#%q;%  
template < typename T > =Ct$!uun  
  struct result_1 $3(E0\#O  
  { y9 K'(/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "SV/'0  
} ; jo"zd b  
nc:K!7:  
template < typename T1, typename T2 > #|6M*;lN|  
  struct result_2 )"s(;kU!  
  { 0;"  >.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P,7beHjf  
} ; $WbfRyXi7'  
} ; %Pk@`t(3  
}M${ _D  
NJ(H$tB@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YF13&E2`\  
CjU?3Ag  
下面我们来剥离functor中的operator() &DWSu`z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hFDo{yI  
CoM?cS S  
return l(t) op r(t) 0lpUn74F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {Lvta4}7(  
return op l(t) D__*?frWpW  
return op l(t1, t2) {y|j**NZ  
return l(t) op n)rSgzI  
return l(t1, t2) op _8OSDW*D5t  
return l(t)[r(t)] 7niI65  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  -to3I  
^j7]> I  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "= *   
单目: return f(l(t), r(t)); U_5\ FM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6"La`}B(T8  
双目: return f(l(t)); 4z,n:>oH  
return f(l(t1, t2)); +qmV|$rmM  
下面就是f的实现,以operator/为例 j.UO>1{7  
./}W3  
struct meta_divide _Zbgmasb  
  { ]]|vQA^  
template < typename T1, typename T2 > TuzH'F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;V4f6[<]'z  
  { s6_[H  
  return t1 / t2; E=l^&[dIl  
} D<xDj#Z~1  
} ; d7v_>  
\Gy+y`   
这个工作可以让宏来做: 8#15*'Y  
_E xd:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CI@qT}Y_  
template < typename T1, typename T2 > \ CM+/.y T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W.  p'T}2  
以后可以直接用 L_}F.nbS5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7)y +QU]  
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 .0]Odf:@  
(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。。。) 1)ZdkTF@H  
*@[+C~U  
6q~*\KRk  
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 CL"q "  
(W_U<~`t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &(rR)cG  
class unary_op : public Rettype Z_[jah  
  { TXK82qTdf  
    Left l; *gN)a%9  
public : t`vIcCXqyl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d# q8-  
&BQ%df<y\  
template < typename T > LArfX,x3i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vc| uQ8Mi  
      { |&H(skF_  
      return FuncType::execute(l(t)); p`3$NCJN  
    } *\F,?yU  
l*n4d[0J  
    template < typename T1, typename T2 > %1e{"_$O9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :faB7wduW;  
      { -LEpT$v|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5gY9D!;:0D  
    } <^wqN!/  
} ; p`{| [<  
JbEQ35r  
is}Y+^j.  
同样还可以申明一个binary_op [Xo}CU  
 FK|q*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F(;C \[Ep  
class binary_op : public Rettype =bB7$#al  
  { 73kL>u  
    Left l; v(z2,?/4  
Right r; &Ch~$Wb^  
public : c9R|0Yn^J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;n=A245W\  
ob"yz}  
template < typename T > _ hs\"W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D``>1IA]  
      { O,?aVgY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); - WK  
    } JM Ikr9/$  
S*?x|&a  
    template < typename T1, typename T2 > RaLc}F)9   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6T{SRN{  
      { z+%74O"c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Shb"Jc_i  
    } RT+_e  
} ; 5mB'\xGO2  
z7um9g  
TeWpdUCO  
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 2K$#U|Qi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  L\("  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k;?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。 L64cCP*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X"3Za[9j  
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。。。 h5.AM?*TNd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]~-vU{  
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) ,Frdi>7 ~  
下面是修改过的unary_op )m[dfeqd +  
"=\@ a=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .>{I S4  
class unary_op D!CuE7}  
  { 1rQKHC:|  
Left l; S K7b]J>  
  w00Ba^W  
public : *q |3QHZ  
k?'<f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B[nkE+s  
O\KSPy7YQ  
template < typename T > ~7Jj\@68  
  struct result_1 #Ez+1  
  { cWNWgdk,`V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tx\g5rk  
} ; ,7nA:0P  
K5SP8<.  
template < typename T1, typename T2 > ?^H1X-;  
  struct result_2 Jdp@3mP  
  { o:"^@3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CxRh MhvP  
} ; N"q C-h  
e3b|z.^8  
template < typename T1, typename T2 > dw]wQ\4B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l9X\\uG&  
  { T&PLvyBL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |8YP8o  
} {r2fIj~V  
KL\]1YX  
template < typename T > Jh)K0>R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cPm-)/E)i  
  { N_Y*Z`Xb  
  return OpClass::execute(lt(t)); /l@h[}g+d-  
} 2>!? EIE7  
EU"J'?  
} ; CiSl 0  
&33.mdBH  
nlkQ'XGAI  
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 eq#x~O4  
好啦,现在才真正完美了。 -L%2*`-L$  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~M4@hG!  
uepL"%.@7|  
template < typename Right > ]h6mJ{k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T11;LSD  
  { K0Zq )<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;&%G)f  
} r(::3TF%#q  
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。 --9Z  
Nu%:7  
9x40  
c@1q8,  
@ dF]X  
十. bind g2'Q)w  
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。 t[-0/-4  
先来分析一下一段例子 @lnM%  
x6c#[:R&  
<7%4=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p~xrl jP$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :xP$iEA`G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XgmblNp1  
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。 N2x!RYW  
我们来写个简单的。 GXE6=BO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qm&Z_6Pw  
对于函数对象类的版本: 4/B n9F  
5h4E>LB.B  
template < typename Func > %Fg}"=f1  
struct functor_trait g}]EIv{  
  { XN=Cq*3}  
typedef typename Func::result_type result_type; 66+y@l1  
} ; t9Nu4yl  
对于无参数函数的版本: * (4TasQu  
Y/1,%8n  
template < typename Ret > 2iM8V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n_Ka+Y<  
  { ?9 8]\pI  
typedef Ret result_type; 96.z\[0VZ  
} ; Hw"UJP  
对于单参数函数的版本: H~P"uYKIZ  
pM i w9}  
template < typename Ret, typename V1 > F}lgy;=h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l< y9ue=  
  { l^IPN 'O@  
typedef Ret result_type; b:iZ.I  
} ; Bw[jrK  
对于双参数函数的版本: l?/.uNw  
iC{~~W6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G{cTQH|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r_kw "9  
  { kH43 T  
typedef Ret result_type; ;Q]j"1c  
} ; %YaUc{.%  
等等。。。 ^3-Wxn9&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iZy`5  
L8~nx}UP5  
template < typename Func > O&:0mpRZ  
struct func_return VhAZncw  
  { P~+?:buqc  
template < typename T > _uO#0 )l  
  struct result_1 'ZHu=UT7_  
  { WLAJqmC]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Ufjmm${  
} ; ; -RhI_  
yMNLsR~rh  
template < typename T1, typename T2 > LxGE<xj|V%  
  struct result_2 #c0 dZ  
  { a* pZcv<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ohm>^N;  
} ; >q&Q4E0  
} ; =oF6|\]{ ;  
ZHs hg`I`  
Te8BFcJG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 id-VoHd K  
Hr$oT=x[  
template < typename Func, typename aPicker > MGO.dRy_  
class binder_1 c#G]3vTdE  
  { s'^zudx  
Func fn; ;!@\|E  
aPicker pk; t#y   
public : xX'Uq_ Jv  
ndm19M8Y|  
template < typename T > I_yIVw;  
  struct result_1 r<oI4px  
  { 6bg+U`&g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0NSn5Hq  
} ; $p4aNC  
{zGIQG9  
template < typename T1, typename T2 > OvPy+I  
  struct result_2 V=|^r?  
  { 8-5a*vV,>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \QUvImT  
} ; ~zz|U!TG  
ru`;cXa,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T^a {#B  
13Z6dhZu  
template < typename T > @2_s;!K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ &*$!M  
  { {K'SOh H4?  
  return fn(pk(t)); 8mA6l0  
} |4Ix2GD  
template < typename T1, typename T2 > 04;y%~,}U/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S'-<p<;D\B  
  { lkg-l<c\J  
  return fn(pk(t1, t2)); F!>K8q  
} 1A- 8,)  
} ; Hcd>\0  
i&,U);T  
~,e!t.339  
一目了然不是么? t%z7#}9$  
最后实现bind >*}qGk  
3i(k6)H$4  
MatC2-aV1  
template < typename Func, typename aPicker > bT-G<h*M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (?\ZN+V)  
  { gE=~.P[ZX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fnnwe2aso  
} \|>eG u  
^qbX9.\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +$>ut r  
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。 :,q3?l6  
Q]xW}5 /  
十一. phoenix QBsDO].J<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w#mnGD  
sW2LNE  
for_each(v.begin(), v.end(), `^J~^Z7Y-  
( ,H[AC}z2X  
do_ 0D#!!r ;  
[ &`L5UX  
  cout << _1 <<   " , " xN"KSQpu  
] H[N&Wiq/|  
.while_( -- _1), )dL?B9d:  
cout << var( " \n " ) rF0zGNH  
) ^RWt  
); *vAOUqX`x  
g&0GO:F`  
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: 4_.k Q"'DH  
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 3 n:<oOV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cHsJQU*K6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h/TPd]  
Bh' vr3|  
, D1[}Lr=K  
template < typename Cond, typename Actor > JNp`@`0V  
class do_while 1yB;"q&Xd  
  { .;KupQ;*  
Cond cd; u}%&LI`.  
Actor act; |I\A0aa  
public : ,Vs:Lle  
template < typename T > peqFa._W  
  struct result_1 H9)uni   
  { ''v1Pv-  
  typedef int result_type; d7^XP  
} ; 8e\v5K9  
Jj6kZK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tiE+x|Ju"  
$m=z87hX  
template < typename T > \[oHt:$do  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C]=E$^ |{  
  { J/<`#XZB   
  do f A,+qs  
    { 5 N/ ]/  
  act(t); j=AJs<  
  } oNU* q.Q  
  while (cd(t)); ONGe/CEXT  
  return   0 ; mW-@-5Wda  
} Zj7XmkL  
} ; ; %Da {  
@E>^\!nH  
% 9D@W*Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {H+?DMh  
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。 BkZ%0rw%  
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。 KncoIw  
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。 'j)eqoj  
下面就是产生这个functor的类: D1Sl+NOV  
'j3'n0o  
P~qVr#eU  
template < typename Actor > &"kx (B  
class do_while_actor 3QHZC0AY  
  { {PVu3 W  
Actor act; ,){0y%c#y  
public : $Tur"_`I;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .E}});l  
|"-,C}O  
template < typename Cond > ~Op1NE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]Cz16e&=2  
} ; PjP%,-@1  
>Qx#2x+  
2>!ykUw^O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m5p~>]}fYF  
最后,是那个do_ "/'= gE  
L,D>E  
/r%+hS  
class do_while_invoker ~+np7  
  { ". 0W8=  
public : H\k5B_3OU  
template < typename Actor > >eTlew<5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CbHNb~  
  { <M7* N .  
  return do_while_actor < Actor > (act);  j%}Jl  
} xKr,XZu  
} do_; `SwnKg  
0&\Aw'21  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? heKI<[8l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L&N"&\K2U  
最后来说说怎么处理break和continue 0/ Ht;(  
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。 'oHR4O*  
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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