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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0eGz|J*7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sjZ@}Vk3b  
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, gB3Tz(!  
4Y2!q$}I+  
8|z@"b l)  
lU`}  
  class filler H%peE9>$  
  { ;JD/4:  
public : ^&!S nM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Smt&/~7D%  
} ; c%jW'  
ezq<)gJc  
/8Sr(  
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: G1=/G  
=tKb7:KU  
(GeOD V?U  
^$!H|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P^)J^{r  
Z\\'0yuY(  
+Fk]hCL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {o."T/?d'  
iI]E%H}  
I+!?~]AUuq  
@VzD> ?)  
二. 战前分析 N!{waPbPi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,\DSi&T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 < Z>p1S  
nNEIwlj;  
J7RO*.O&Iq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'm4v)w<y#  
  /* --------------------------------------------- */ JZUf-0q  
vector < int *> vp( 10 ); !4/s|b9K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ag82tDL[u  
/* --------------------------------------------- */ fF|m~#y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G-DvM6T  
/* --------------------------------------------- */ !W4X4@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dsUt[z1w5  
  /* --------------------------------------------- */ &gr)U3w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +kj d;u#  
/* --------------------------------------------- */ ]\.3<^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3G.-JLhs  
Y) ig:m]#  
~ Pm[Ud  
@hG]Gs[,o  
看了之后,我们可以思考一些问题: OsGKlWM/  
1._1, _2是什么? `{B<|W$=  
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。 W]-c`32~S  
2._1 = 1是在做什么? vJ a?5Jr  
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。  j1sgvh]D  
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。 [b?[LK}.  
?r%kif)  
rIhe}1  
三. 动工 H6vO}pq) r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R#\o*Ta  
k ^:+Pp  
&~ .n}h&  
2Sha&Z*CE  
template < typename T > &x#3N=c#  
class assignment iiWm>yy  
  { P'Gf7sQt7  
T value; Q2 S!}A  
public : N+#lS7  
assignment( const T & v) : value(v) {} YM`I&!n  
template < typename T2 > 5i eF8F%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]iHSUP  
} ; =9;2(<A  
Yo^9Y@WDW  
\Q~HL_fy|Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LPRvzlY=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R/|2s  
h%[1V  
DQ{"6-  
@krh<T6|  
  class holder tm#[.  
  { =*\(Y (0  
public : tDQo1,(oY  
template < typename T > z"PU`v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vgg' 5o&.  
  { C U 8s*  
  return assignment < T > (t); : 6|nXL  
} [a2Q ^ab  
} ; i9O;D*  
7FYq6wi  
vk K8D#K  
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: c) q'" r  
'#ow 9w+^  
  static holder _1; -n#fj;.2_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P6 ~& ,a  
5W4Tp% Lda  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )"sJaHx<  
而不用手动写一个函数对象。 G>?'b  
6jpfo'uB$  
i[r>^U8O  
BHrNDpv  
四. 问题分析 kWm[Lt  
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。 |-zefzD|  
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。 {@*l,[,5-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rIRkXO)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '6zk> rN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^a #  
C%T$l8$  
五. 问题1:一致性 CeD(!1V G  
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;$cx*?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;>jLRx<KC  
#}8 x  
struct holder [`/d$V!e  
  { KpF/g[m  
  // yE=tuHv(0  
  template < typename T > !IAd.<,  
T &   operator ()( const T & r) const 0J5IO|1M  
  { p/4}SU  
  return (T & )r; .'Rz tBv  
} v_L?n7c  
} ; sNbCOTow  
qV&ai{G:  
这样的话assignment也必须相应改动: YLkdT%  
y|h:{<  
template < typename Left, typename Right > vIpitbFC  
class assignment 'joE-{  
  { {+  @M!  
Left l; &|#z" E^-  
Right r; 34s>hm=0.  
public : hutdw>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hY}.2  
template < typename T2 > ~X2 cTG!,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ov%.+5P  
} ; s{@3G8  
^^ +vt8|  
同时,holder的operator=也需要改动: =CGB}qU l0  
I?#B_R#  
template < typename T > 1 ,e`,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^ygh[.e,  
  { RAY.]:}jr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =qy{8MsjA  
} s3+6Z~g'B  
=!P  
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。 fF.qQTy;7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =Xu(Js-  
eczS(KoL4  
return l(rhs) = r; NoD\t(@h  
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。 ;{S7bH'6m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  Zzea  
jdW#; ]7+y  
template < typename Tp > yr, Oq~e  
class constant_t ^/_1y[j  
  { .In8!hjYy4  
  const Tp t; 03^?+[C  
public : e}bY 9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ly)L%hG  
template < typename T > kp>AZVk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ; w+<yW}EL  
  { ^eHf'^Cvvu  
  return t; g)UYpi?p-}  
} 3X]\p}]z  
} ; 1EcXvT=  
n1+,Pe*)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [>xGynU0  
下面就可以修改holder的operator=了 M%@ =BT  
O}cg1Q8p  
template < typename T > y jQpdO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :^ *9E b  
  { &.`/ln  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n=tg{_9f%  
} <'l;j"&lp  
<h<4R Rj  
同时也要修改assignment的operator() Yh 9fIRR  
D`fi\A  
template < typename T2 > WlfS|/\%V^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w$)E#|i  
现在代码看起来就很一致了。 6z>Zm1h  
(25v7 Y ]  
六. 问题2:链式操作 hY^-kdQ>M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {nyVC%@Y  
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。 elw}(l<F  
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。 Wzx Dnd<B  
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。 50J"cGs~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q?"-[6[v  
@o6^"  
template < typename T > 53jtwklA  
struct result_1 o;<oXv  
  { Bp:i[9w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a eo/4  
} ; PN @[k:5(  
I~: AWS9  
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: fsVQZ$h73  
^7O,Vk"Z  
template < typename T > G: p!PB>=  
struct   ref d/3 k3HdL  
  { H;nq4;^yK  
typedef T & reference; 6:o?@%  
} ; >xa k  
template < typename T > u%`4;|tI  
struct   ref < T &> |e#ea~/b  
  { +ysP#uAA  
typedef T & reference; \JX.)&> -  
} ; glvt umv  
#6 yi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U3zwC5}BN  
\%ZF<sV W  
template < typename T > p"XQJUuD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I%q&4L7pj  
  { 7 *#pv}Y  
  return l(t) = r(t); r\sQ8/  
} k2S6 SB  
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。 MX.=k>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !Qd4Y=  
E*_lT`Hzf  
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 V$7SVq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U]h5Q.<SG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !ENb \'>J>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &v#*  
最后的布局是: #[a+m  
                Add 1*!`G5c,}  
              /   \ {Noa4i  
            Divide   5 zFtRsa5 +  
            /   \ 7k>sE  
          _1     3 aH1mW;,1u  
似乎一切都解决了?不。 8>sToNRNe  
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。 BEv>?T 0  
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。 !Xbr7:UPN1  
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: C$1}c[  
2nFSu9}+r  
template < typename Right > XdDy0e4{%<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .CL\``  
Right & rt) const fem>WPvG  
  { ~Z'3(n*9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^dzg'6M  
} K8l|qe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U_UX *  
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。 . d;XLS~  
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。 \HzI*|*A  
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。 fi2@`37PM  
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。 <R.5 Ma  
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:y3tpG  
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: m-Uq6_e  
LI&+5`  
template < class Action > o!3-=<^  
class picker : public Action [8VB"{{&  
  { TuBl9 p'6  
public : Xh,{/5m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <E(#;F^y  
  // all the operator overloaded l(T CF  
} ; )bqfj>%#c  
/Wh} ;YTv^  
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。 >g]kbes-\  
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: /l,V0+p  
Qn77ZpL:LJ  
template < typename Right > FX FTf2*T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xsx @aF  
  { 62&(+'$n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ew=8"V`C  
} 8/;q~:v  
|8$x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \S)\~>.`y!  
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。 ?dukK3u  
TvE M{  
template < typename T >   struct picker_maker i '5Q.uX  
  { _U.D*f<3)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n+M:0{Y|  
} ; pr8eRV!x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dooS|Mq  
  { 4dXuy>Km  
typedef picker < T > result; @LS*WJ< w-  
} ; 99@uU[&IJ  
n# %mL<  
下面总的结构就有了: u6A ReL 'f  
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。 ZkW,  
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。 a{7>7%[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sS, Swgr  
至此链式操作完美实现。 F#X&Tb{  
-bo5/`x  
 eU"!X9  
七. 问题3  $&96qsr  
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。 (KDUX t.  
Tw< N  
template < typename T1, typename T2 > a a=GW%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Ii* "?s  
  { dyRKmLb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9pKN^FX,76  
} !F*7Mif_E  
O+Fu zCWj  
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: gRS}Y8  
i2SR.{&  
template < typename T1, typename T2 > ,F7W_f# @3  
struct result_2 bb# F2r4  
  { hHsCr@i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0*MY4r|-  
} ; V]cD^Fqp  
$9DV }  
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? %vvA'WG  
这个差事就留给了holder自己。 I @TR|  
    H3Y FbR  
.eAN`-t;  
template < int Order > |1zoT|}q  
class holder; G[1:<Vg8  
template <> sr+* q6W  
class holder < 1 > Q# w`ZQX3  
  { _-$"F>  
public : WG8}}`F|  
template < typename T > ,y}?Z 8?63  
  struct result_1 7q<2k_3<  
  { &13qlc6  
  typedef T & result; k{<]J5{7  
} ; f"zXiUV  
template < typename T1, typename T2 > &v7$*n27  
  struct result_2 bI 3o|  
  { 5t`< KRz)I  
  typedef T1 & result; w yP|#Z\  
} ; rmS.$h@7 m  
template < typename T > n`Pwo &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HV-c DL  
  { ld8E!t[  
  return (T & )r; !%{/eQFT4  
} B#Cb`b"  
template < typename T1, typename T2 > o(GXv3L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p]/HZS.-b  
  { m?DI]sIv#  
  return (T1 & )r1; f 4CS  
} U|QLc   
} ; ~Rd,jfx  
3 f=_F  
template <> j^#4!Ue  
class holder < 2 > 9MQ!5Zn  
  { S)T]>Ash  
public : {  O+d7,C  
template < typename T > #nV F.  
  struct result_1 Gf'qPLK0  
  { G+2!+N\P  
  typedef T & result; u`I&&  
} ; ;i*<HNQ  
template < typename T1, typename T2 > kR2kV"-l  
  struct result_2 DPCB=2E  
  { r(;sX  
  typedef T2 & result; 0Q? XU.v  
} ; d[mmwgSR?I  
template < typename T > v?e@`;- <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F?#^wm5TZ  
  { 6-8,qk  
  return (T & )r; xj8 yQ Y1  
} 0$)uOUVJ  
template < typename T1, typename T2 > HBHDu;u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \$GM4:R D  
  { mw2/jA7  
  return (T2 & )r2; ]X y2km]  
} q1!45a  
} ; 32nB9[l  
UnSi=uj  
Fk(nf9M%  
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> >。 _L }k.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: to-DXT.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m)l<2 `CM  
B:Y"X:Y  
return l(i, j) = r(i, j); iNj*G j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g\_J  
DFDlp  
  return ( int & )i; O# n<`;W  
  return ( int & )j; !C13E lf  
最后执行i = j; ZfMDyS$.  
可见,参数被正确的选择了。 MIa#\tJj  
{k BHZ$/  
zh8\ _> +  
+9LIpU&5  
HK_Vk\e  
八. 中期总结 ^n Gj 7b  
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: Hw"Lo Vh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r<< ]41  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t&5N{C:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O5X@'.#rU  
u!4i+7}  
ViZ Tl~  
xF4S  
VcI'+IoR?  
[;6,lI}  
九. 简化 C_CUk d[  
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。 p;#@#>h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \ @XvEx%  
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: }eKY%WU>O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TS2zzYE6Z  
  +-*/&|^等 ;iA6[uz  
2. 返回引用。 )W,tL*9[  
  =,各种复合赋值等 bhk:Szqz  
3. 返回固定类型。 d\eTyN'rA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }4$k-,1S  
4. 原样返回。 'Cr2& dy  
  operator, w3hG\2)[HS  
5. 返回解引用的类型。 dgbqMu"  
  operator*(单目) i&K-|[3{g  
6. 返回地址。 4~8!3JH39  
  operator&(单目) Dk ^,iY(u  
7. 下表访问返回类型。 su2|x  
  operator[] E4}MU}C#[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E ^ub8  
  operator<<和operator>> Y\7WCaSgi  
z5njblUz  
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。 9:\#GOg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @wVq%GG}  
P5?M"j0/^  
template < typename Left > B}?$kp  
struct value_return 0NB5YQ8_]  
  { 5vP=Wf cW  
template < typename T > d ,"L8  
  struct result_1 G~. bi<(v  
  { i>elK<R4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PxAUsY  
} ; 6gy;Xg  
V1l9T_;f  
template < typename T1, typename T2 > K>a@AXC  
  struct result_2 bM@8[&t a  
  { Ca]V%g(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Aq]*$s2\G  
} ; @Z+(J:Grm5  
} ; [D$% LRX  
w^EUBRI-  
zn+5pn&?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rl__3q  
;o#wK>pk%M  
下面我们来剥离functor中的operator() .&Ik(792Z&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .\rJ|HpZ1J  
1yK=Yf%B  
return l(t) op r(t) !C6[m1F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }LA7ku  
return op l(t) bVgmjt2&>  
return op l(t1, t2) QKP@+E_U  
return l(t) op &YpWfY&V  
return l(t1, t2) op zZE@:P&lf  
return l(t)[r(t)] 8+|7*Ud  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <&CzM"\Em  
&sA@!  
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: Y^(NzN  
单目: return f(l(t), r(t)); Kk9eJ\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PrQs_ t Ni  
双目: return f(l(t)); ,6Ua+\|  
return f(l(t1, t2)); ?S2!'L  
下面就是f的实现,以operator/为例 @%[ dh@oY  
0}4FwcCr\  
struct meta_divide 8GKqPS+  
  { du5|/  
template < typename T1, typename T2 > u27*-X 5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BpR#3CfW  
  { )4O* D92  
  return t1 / t2; <#ZDA/G(  
} A5q%yt I  
} ; C< B1zgX  
|M$ESj4@  
这个工作可以让宏来做: w+Oo-AGNH  
{8im{]8_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J_@`:l0,z  
template < typename T1, typename T2 > \ N*{>8iFo4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R64/m9  
以后可以直接用 7nl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;=i$0w9W  
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 au?5^u\  
(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。。。) p6*|)}T_%  
Kc#42 C;t/  
IzWS6!zKU  
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 oc0z1u  
LVAnZ'h/|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iJ%`ym4Y  
class unary_op : public Rettype w=}R'O;k  
  { Hphfqdh0`  
    Left l; Ks/Uyu. X  
public : *#&s+h,^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IA(+}V  
A1kqWhg\  
template < typename T > l ]CnLqf&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2nv-/ %]  
      { #Py\'  
      return FuncType::execute(l(t)); y^tp^  
    } \?K>~{)  
5Vu@gRk_  
    template < typename T1, typename T2 > A6AIkKjzq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ffibS0aM  
      { `7o(CcF6H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k_A 9gj1  
    } 0o*  
} ; !vwx0  
d_!l RQ^N  
5;yVA  
同样还可以申明一个binary_op m L,El2  
L\/YS;Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > = k|hH~  
class binary_op : public Rettype y|O)i I/g  
  { P;~P:qKd  
    Left l; Ag@R60#  
Right r; d\ {a&\v  
public : *s}j:fJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r<XlIi  
H>Ws)aCq  
template < typename T > lk. ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }rbsarG@  
      { ?:1)=I<A4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1u\kxlZ  
    } v>]^wH>/"  
N \Wd 0b  
    template < typename T1, typename T2 > W*D].|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;DN:AgXP  
      { OK1f Y`$z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n?z^"vv$i  
    } AfOq?V  
} ; O:86*  
 U<Z\jT[  
HZ.Jc"+M  
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 |&xjuBC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H,5 ##@X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?ybX &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。 MI<XLn!*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z6 A`/ jF}  
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。。。 nbM7 >tnsk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .}||!  
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) RI2Or9.  
下面是修改过的unary_op GP,xGZZ  
|0A:0'uA!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #Ies yNKZ  
class unary_op 9e xHR&>{  
  { i@|.1dWh  
Left l; xgQ]#{ tG  
  |Sf` Cs  
public : ko<iG]Dv'  
-ip fGb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zMI0W&P M  
( O>oN~  
template < typename T > W=)wiRQm  
  struct result_1 eODprFkt}  
  { ^68BxYUoD\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c?1 :='MC  
} ; xFcRp2W9R  
eS{ xma  
template < typename T1, typename T2 > GOeYw[Vh  
  struct result_2 9X2 lH~C  
  { ^"?b!=n!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }{(|^s=  
} ; ie+746tFW  
Bhnwb0b<  
template < typename T1, typename T2 > <fLk\ =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I$7TnMug  
  { 6qgII~F'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D;l)&"|r?  
} LN?b6s75U  
^M Zdht   
template < typename T > al3[Ph5G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nPj/C7j  
  { LpJ_HU7@lk  
  return OpClass::execute(lt(t)); $*u{i4b  
} ,B<Tt|'  
&3;yho8v@  
} ; P!JRIw  
s3LR6Z7;i  
J&IFn/JK$  
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 &_!g|-  
好啦,现在才真正完美了。 2\,vq R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5E#koy7 $s  
fWBI}~e  
template < typename Right > tR]1c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const # Y*cLN`Y7  
  { jSj (ZU6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }Pj3O~z  
} 1jhGshhp  
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。 1K;i/  
|F'k5Lh  
1wqsGad+;  
|5}~n"R5  
q&-A}]  
十. bind 0*.> >rI  
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。 :K) =Hf2y  
先来分析一下一段例子 9N[vNg<n  
-;?5<>zZ  
|Gw[vY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I2!0,1Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2Q,8@2w;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :K3nJ1G&  
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。 c9dH ^t  
我们来写个简单的。 ~la=rh3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wh,{|R[  
对于函数对象类的版本: 4^KoH eM6  
rX%qWhiEJ  
template < typename Func > j;O{Hvvz  
struct functor_trait _`JY A  
  { <h/\)bPB  
typedef typename Func::result_type result_type; oK GFDl]3  
} ; p,=:Ff}~  
对于无参数函数的版本: U/B1/96lJ  
$rySz7NI  
template < typename Ret > ^;2dZgJ4^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <N%8"o  
  { X^#.4:>.  
typedef Ret result_type; o%Lk6QA$  
} ; Z:#-4CiP  
对于单参数函数的版本: H>-?/H  
C/Ig.KmXF{  
template < typename Ret, typename V1 > ({cgak  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "mA Vkq~  
  { {.N" 6P  
typedef Ret result_type; #lax0IYY=  
} ; 1GY[1M1^  
对于双参数函数的版本: N[j7^q7Xt  
#=f ]"uM<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X,/@#pSOz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xw5E!]~D  
  { F6T@YSP  
typedef Ret result_type; ?wps_XU  
} ; lHpo/ R :  
等等。。。 [)`9euR%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *|x2"?d-F:  
C.{*|#&GAt  
template < typename Func > icF -`m  
struct func_return _c|>m4+X  
  { 7cn"@h rJ  
template < typename T > ;<#fZ0(l;  
  struct result_1 3:a}<^DuCS  
  {  ]D7z&h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B{W2D  
} ; oOuhbFu  
HnVUG4yZTD  
template < typename T1, typename T2 > EjB<`yT  
  struct result_2 S\Qh#y FT  
  { =VlO53Hy{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /|y3M/;F  
} ; }[PbA4l.g  
} ; b9(d@2MtK  
Y#c11q Z  
E~zLhJTUL'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &L-y1'i=j  
PZO7eEt8  
template < typename Func, typename aPicker > @ -JD`2z  
class binder_1 q<}5KY  
  { dCcV$BX,K  
Func fn; P _t8=d  
aPicker pk; o><~.T=d&  
public : _c%]RE  
n(a7%Hx2  
template < typename T > F5%-6@=  
  struct result_1 3vOI=ar=L~  
  { {R[lsdH(X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0-g,C=L  
} ; K+H?,I  
0At??Z py  
template < typename T1, typename T2 > b]mRn{r?  
  struct result_2 DB_ x  
  { 71Ssk|L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u *z$I  
} ; /U)w:B+p/g  
K4xZT+Qb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %yQ-~T@  
g 4d 5G=y  
template < typename T > @?K(+BGi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p7!q#o  
  { P-No;/!B#  
  return fn(pk(t)); tF&%7(EU3  
} uGJeQ  
template < typename T1, typename T2 > ~SZ0Yu:X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n<lU;  
  { wH!]B-hn  
  return fn(pk(t1, t2)); _Ux>BJmP  
} 8&ZUkDGkJ  
} ; R]/F{Xs  
K]@^8e$(  
t2+m7*76  
一目了然不是么? nI.#A  
最后实现bind rN{&$+"2  
+U+c] Xgt  
h&yaug,.  
template < typename Func, typename aPicker > Y*f7& '[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >K-O2dry*  
  { c.&vWmLSGE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jRB:o?S  
} #B'WT{B$/~  
zv#i\8h^p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3 %dbfT j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d&?B/E^  
/R k5n  
十一. phoenix fylW)W4C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fdd3H[  
]$nJn+85@b  
for_each(v.begin(), v.end(), V}9wx%v  
( &J"a`l2  
do_ %)l2dK&9"j  
[ N ~M:+ \  
  cout << _1 <<   " , " v_5DeaMF'  
] ?b8NEVjw  
.while_( -- _1), 15U=2j*.b  
cout << var( " \n " ) =q5A@!D  
) ,3GM'e{hV  
); w ^`n  
|}q0 G~l  
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: !M^pL|  
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 ])~*)I~Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [b;Oalw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ylt[Ks<2  
%F&j B  
g:;v]   
template < typename Cond, typename Actor > S3qUzK  
class do_while 9KXp0Q?-$  
  { w=#&(xm0  
Cond cd; {Fb)Z"8]  
Actor act; ej%C<0/%n  
public : ,fET.s^|U  
template < typename T > ,Z>RvLl  
  struct result_1 _7$j>xX  
  { 0yAvAx  
  typedef int result_type; Jz:d\M~j5  
} ; s977k2pp-  
W11_MTIU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [(btpWxb^  
kmov(V  
template < typename T > G0]q(.sOy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zG& N5t96X  
  { KM0#M'dXy  
  do h.2!d0j]  
    { #llc5i;  
  act(t); hH[JY(V  
  } LDPo}ogs  
  while (cd(t)); >%[(C*Cks  
  return   0 ; ?m?e2{]u,  
} _FdWV?  
} ; }clFaT>m?  
8zVXQ!'  
&]vd7Q.t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u3k+Xg:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N.-Ryj&9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 T5-4Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G|^gaj'9  
下面就是产生这个functor的类: wc__g8?'  
UdL`.D,  
2s 6Vy  
template < typename Actor > 1Tiq2+hmf  
class do_while_actor pd7FU~-  
  { >Q5 SJZ/  
Actor act; ]E=JUYf0  
public : oTx#e[8f{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lc5NC;JR  
aL=VNZ!Pqc  
template < typename Cond > a-QHm;_S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o@pM??&x  
} ; Rut6m5>  
/ m?Z!  
j/Bzbjq"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CSsb~/Oxu  
最后,是那个do_ t 8M3VGN  
W8":lpp  
8o{ SU6pH  
class do_while_invoker O]2h=M@q.  
  { Y$Uvt_  
public : O^:Pr8|{J  
template < typename Actor > &F.lo9JJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s}?98?tYB  
  { 7Q[P  
  return do_while_actor < Actor > (act); WMUw5h  
} ]e"NJkcm  
} do_; /+IR^WG#C}  
MESQAsx%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }W|CIgF*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gJF;yW 4  
最后来说说怎么处理break和continue BO h  
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。 Nxt/R%(  
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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