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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 138v{Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M`7[hr  
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, n]7rHV}G  
DMTc{  
=$%-RX7  
v V;]?  
  class filler  ^6b5}{>  
  { G$luGxl[  
public : 9g# 62oIg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b~B'FD  
} ; k!G{#(++&6  
N<<O(r  
q(csZ\e=  
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: v$+A!eo  
J1 w3g,  
@BPQ >  
O S#RCN*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  w%::~]  
Aar]eY\  
ThkCKM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &gW<v\6,  
auqN8_+=  
\t`VqJLyu  
5!pNo*QK  
二. 战前分析 lHPnAaue@  
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。 yE.st9m  
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 nf[KD,f  
=T#hd7O`V  
8k)*f+1o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,1cpV|mAr  
  /* --------------------------------------------- */ s];0-65)  
vector < int *> vp( 10 );  deq5u>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6)W8HX~+  
/* --------------------------------------------- */ wkx#WC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $at\aJ  
/* --------------------------------------------- */ +t&+f7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z [l+{  
  /* --------------------------------------------- */ c}|} o^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `Y+ R9bd  
/* --------------------------------------------- */ e@]m@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &y7=tEV  
.mg0L\  
P)XR9&o':  
9G"4w`P  
看了之后,我们可以思考一些问题: :4x6dYNU  
1._1, _2是什么? VKfpk^rU  
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。 L@jpid95  
2._1 = 1是在做什么? g/WDAO?d  
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。 ZoYllk   
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。 w~+\Mfz  
Jr%F#/  
WnU2.:  
三. 动工 ,Z :2ba  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eD3\>Y.z  
C3N1t  
MiKq|  
M= |is*t  
template < typename T > ]Nw ]po+  
class assignment m5a'Vs  
  { O/$41mK+!  
T value;  >|gXE>  
public : O2yD{i#l*#  
assignment( const T & v) : value(v) {} wDSwcNS  
template < typename T2 > v-^<,|vm2f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GMkni'pV  
} ; LOu9#w"  
qT:`F  
\zBZ$5 rE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !KT.p2\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #;lEx'lKN  
A |@d{g  
k]P'D .  
#c"05/=A  
  class holder keKsLrd  
  { <0m^b#hdG  
public : Snn4RB<(  
template < typename T > 3u 7A(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j|qdf3^f  
  { ?' mP`9I  
  return assignment < T > (t); W5()A,R  
} f_;tFP B  
} ; ?B)e8i<[f  
)7-mALyW  
WP Gp(X w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: PI9aKNt  
wr(*RI"  
  static holder _1; O<mA+yk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G(o6/  
+z#+}'mT%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *lu*h&Y  
而不用手动写一个函数对象。 l}T@Cgt  
beT[7uVj_  
7L6^IK  
m(1ot M9  
四. 问题分析 foY]RkW9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 SMU 8U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 > PL}7f&:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M1k_ldP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V$iA3)7W%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /,j'V r\"  
3j[<nBsn.  
五. 问题1:一致性 /qq*"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?| |%rRALIY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u*oP:!s  
M\Wg|gpy  
struct holder rTOex]@N  
  { Zs;c0T ">  
  // 7TU77  
  template < typename T > 9"/=D9o9  
T &   operator ()( const T & r) const HCYy9  
  { Se\iM s  
  return (T & )r; Q&@<?K9  
} Y{@foIZ  
} ; o)CW7Y#?,  
Xi+l1xe  
这样的话assignment也必须相应改动: hOs~/bM  
f'7/Wj  
template < typename Left, typename Right > /Tw $} 8  
class assignment *IF ~ab2  
  { $RHw6*COG  
Left l; 7C_U:x  
Right r; <h<_''+  
public : !+YSc&R_fW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1gvh6eE F  
template < typename T2 > p]toDy-}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B{S^t\T$  
} ; ]n'.}"8Kn  
nDLiER;U  
同时,holder的operator=也需要改动: %x}Unk  
}XRfHQk  
template < typename T > ^L\w"`,~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const up~p_{x)Q  
  { Y[m*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4 'vjU6gW  
}  j~cG#t]  
%+;amRb  
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。 @kba^z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q'j00/K  
&`-e; Xt  
return l(rhs) = r; yV6U<AP$3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 })q8{Qj!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NID2$p  
@)z?i  
template < typename Tp > AvuGAlP  
class constant_t p}K+4z   
  { jCg4$),b  
  const Tp t; u)/i$N  
public : 'g} Q@@b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a +9_sUq  
template < typename T > \!0~$?_)P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3cNr~`7  
  { o_ixdnc  
  return t; q'Y)Y(d  
} u=#_8e(9Z  
} ; [?]p I  
 z}*L*Sk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mhs%8OTN  
下面就可以修改holder的operator=了 N~(?g7  
$UdFm8&  
template < typename T > 8lCo\T5"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ro2!$[P  
  { 1=~##/at  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0Yr-Q;O<f  
} OPv~1h<[  
PBwKRD[I  
同时也要修改assignment的operator() xP'"!d4^i  
t-]~^s  
template < typename T2 > Xupwh5G2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h<!!r  
现在代码看起来就很一致了。 !\\1#:*_W  
3Z%jx#  
六. 问题2:链式操作 &iJvkt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RTL@WI  
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。 WtMDHfwqu\  
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。 d#I; e  
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。 8Urj;KkD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `2HNQiK'@  
<*ME&c gh4  
template < typename T > DM(c :+K-  
struct result_1 'puiahA  
  { .bRDz:?j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bHz H0v]:  
} ; CraD  
v0pev;C  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5&134!hC  
0j' Xi_uM  
template < typename T > Y1{*AV6ev6  
struct   ref 4L&Rs;  
  { l?x'R("{  
typedef T & reference; L@G~9{U>  
} ; M,DwBEF?  
template < typename T > xK_0@6  
struct   ref < T &> "z{ rC}  
  { KU.F4I8}q  
typedef T & reference; w?R#ly  
} ; nYnv.5  
Dq*O8*#*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (;++a9GK  
!L@a;L  
template < typename T > *1U"uJno  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D<bH RtP  
  { l9{.~]V  
  return l(t) = r(t); G"*ch$:  
} YH0utc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ve[&_(fP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -8Uz8//A  
?!n0N\|i]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 K5\;'.9M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <e-hR$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n%ZOR1u)k#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wD $sKd  
最后的布局是: %9T|"\  
                Add )'$'?Fn  
              /   \ IoHYY:[-  
            Divide   5 -W1Apd%>  
            /   \ ()(/9t  
          _1     3 VCvFCyAz  
似乎一切都解决了?不。 #]s&[O43  
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。 jd}-&DN  
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。 SbD B[O%  
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: g6;a2  
XWf1c ~J  
template < typename Right > 9Cq"Szs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o[ 4e_ @E  
Right & rt) const %OT?2-d  
  { l9F]Lw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `"eIzLc%o6  
} `it  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [xl+/F7  
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。 RJ$x{$r[  
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。 U^9#uK6GM  
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。 3TNj*jo  
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。 rSNaflYAr  
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? RhSoD.Da  
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: [?Vk wFD0  
=_vW7-H  
template < class Action > M}N[> ,2'  
class picker : public Action ::p(ViYG  
  { bA(-7l?  
public : kD_616  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L9,O,f  
  // all the operator overloaded k'-5&Q  
} ; }x?2txuu  
o=I.i>c  
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。 q#P@,|nc:  
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: [Qn$i/ ` J  
c7t .  
template < typename Right > Aiqn6BX{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G!5~`v  
  { Tu}?Q. pKo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =g$>]AE  
} }/.GB5Ej  
[> LL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]E}eM@xdD  
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。 }\ hz@G<  
p JM&R<i:  
template < typename T >   struct picker_maker lVo}DFZ  
  { {4HcecT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DkeFDzQ5  
} ; :o}LJc)|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I+']av8e  
  { tZ_D.syBAc  
typedef picker < T > result; "\l#q$1h  
} ; 0z`-fQfK  
V-w{~  
下面总的结构就有了: ;;7: l,vy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 d\j[O9W>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 m 9.BU2.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L IRdWGQ4  
至此链式操作完美实现。 Vae=Yg=fw  
mD go@ f  
3s$vaV~(a  
七. 问题3 9<-7AN}Z  
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。 L3'$"L.|u  
Xx e07J~  
template < typename T1, typename T2 > i6$q1*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6~!l7HqO  
  { +$\/HO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); noQS bI @  
} 4ZrRgx2MD  
P,={ C6*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Hm 17El68  
0{ !+N6MiR  
template < typename T1, typename T2 > uxsi+vkI  
struct result_2 M|}V6F_y  
  { L<[%tvV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y5`$Aa4~  
} ; zL/r V<  
3u~V&jl  
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? %v, a3^Qu  
这个差事就留给了holder自己。 $`6Q\=*R/  
    P|QM0GI  
4~Jg\@  
template < int Order > + vO; J  
class holder; #B!<gA$/  
template <> tlpTq\;  
class holder < 1 > Ula h!s  
  { *8I &|)x  
public : !]t5(g_  
template < typename T > `xF^9;5mi  
  struct result_1 Qk] ^]I  
  { X}_Gk5q*  
  typedef T & result; Y [%<s/  
} ; tM3Q;8gB!  
template < typename T1, typename T2 > a?8boN(  
  struct result_2 5 =Op%  
  { i.0.oy>  
  typedef T1 & result; ['Y"6[1  
} ; }5]7lGR  
template < typename T > 9oTtH7%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7)dCdO  
  { b;I zK'  
  return (T & )r; o3(:R0  
} OI^sd_gkZ  
template < typename T1, typename T2 > _Z_R\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w,eW?b  
  { Y>SpV_H%  
  return (T1 & )r1; w5* Z\t5  
} 7,"y!\  
} ; lAJ P X  
jAak,[~;  
template <> *IWWD\U  
class holder < 2 > 1w'W)x  
  { 6\vaR#  
public : W=\45BJ  
template < typename T > T$*#q('1"}  
  struct result_1 0t2n7Y?N  
  { ^50\c$  
  typedef T & result; AS/z1M_U  
} ; e>g>)!F  
template < typename T1, typename T2 > !v<` ^`x9I  
  struct result_2 - `{T?  
  { `CY c>n"  
  typedef T2 & result; dry>TXG*  
} ; "X \Yp_g  
template < typename T > AwWo,Y399h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const __|Y59J%  
  { \HQw$E/p  
  return (T & )r; B ,U|V  
} 9Xh1i`.D  
template < typename T1, typename T2 > ;*njS1@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uP$C2glyz  
  { aW_Pv~  
  return (T2 & )r2; /z`.-D(  
} |o<c`:;kt  
} ; sQBKzvFO3  
;L[N.ZY!  
Q#zU0K*^  
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> >。 )>,ndKT~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W0XfU`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W5Vh+'3  
mjKu\7F  
return l(i, j) = r(i, j); QB ; jZpF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HsKq/Oyk  
SA%uGkm:e  
  return ( int & )i; TlD^EJG  
  return ( int & )j; OM?FpRVU8  
最后执行i = j; `Gh J)WA<  
可见,参数被正确的选择了。 ~(\ .j=x  
B["jndyr  
>!bw8lVV  
'Lh nl3  
6'Q*SO;1gh  
八. 中期总结 lQ&J2H<w  
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: &Gs/#2XQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~rlPS#]o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HT7I~]W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @6b4YV h  
uc aa;zj  
>~jl0!2z@  
X3'd~!a)  
lJdrrR)wg  
ai"N;1/1O|  
九. 简化 8Y [4JXUK  
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。 v^aI+p6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9XmbHS[0V  
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: pgBIYeY,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QL:Qzr[  
  +-*/&|^等 %OOy90b2  
2. 返回引用。 i,,mt_/,  
  =,各种复合赋值等 P"+R:O\!g  
3. 返回固定类型。 XZT|ID_u"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O Ke 9/._  
4. 原样返回。 # J^ >7v  
  operator, ogqKM_  
5. 返回解引用的类型。 :9f 9Z7M  
  operator*(单目) AjJ/t4<  
6. 返回地址。 kn+@)3W:*  
  operator&(单目) +2>, -V  
7. 下表访问返回类型。 .EZ8yJj1Q  
  operator[] ssAGWP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /9o6R:B  
  operator<<和operator>> gfiFRwC`v  
w|f@sB>j  
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。 Hi^ Z`97c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IZuP{7p$  
+I+RNXR/{  
template < typename Left > C!Jy;Z=+u  
struct value_return m[ER~]L/C  
  { BmaY&?  
template < typename T > : -$TD('F  
  struct result_1 x>+sqFd\  
  { 2M)E1q|a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b^A7R{G7  
} ; 2 SU  
Bf;<3k)5.  
template < typename T1, typename T2 > A@Cvx7X  
  struct result_2 8S5Q{[!  
  { OZ/"W)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vAjog])9s  
} ; h+w1 D}*  
} ; WW-}c;cnK  
>M^:x-mib  
>sQf{uL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q#K0EAgC  
mR$0Ij/v  
下面我们来剥离functor中的operator() O"1HO[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8%p+:6kP5  
G=l:v  
return l(t) op r(t) xl Q]"sm1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t ?05  
return op l(t) 5"bg 8hL  
return op l(t1, t2) [AYJ(H/  
return l(t) op &~'i,v|E  
return l(t1, t2) op j Q8 T  
return l(t)[r(t)] y5XFJj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 92~$Qa\S!  
(a"/cH  
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: sGE %zCB  
单目: return f(l(t), r(t)); OW#G{#.6R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ";^_[n  
双目: return f(l(t)); 7Rd(,eWE@  
return f(l(t1, t2)); qDgy7kkQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 \eAV: qV  
J!">L+Zcx  
struct meta_divide js!C`]1  
  { Kd\d>&b  
template < typename T1, typename T2 > X9?0`6Li  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ilZQ/hOBH  
  { {asq[;]  
  return t1 / t2; PKd'lo  
} X{:3UTBR  
} ; ,; Uf>8~  
 Hs6Kki1  
这个工作可以让宏来做: g ;X K3R  
GyV uQ51  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g?*D)W U  
template < typename T1, typename T2 > \ At !@Rc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `aA)n;{/2u  
以后可以直接用 "~KTLf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >_$_fB  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [zSt+K;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) PEaZ3{-  
:ciD!Ly  
7Hj7b:3K&!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  bDD29  
E33WT{H&_'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uo(LZUjPbN  
class unary_op : public Rettype 6$l?D^{  
  { 24wr=5p]Q  
    Left l; K[x=knFO  
public : KOoV'YSC[(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8idIJm%y  
@LSX@V   
template < typename T > u|k_OUTq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y qK*E*  
      { (W}DMcuSd  
      return FuncType::execute(l(t)); /SyAjZ  
    } e [6F }."c  
Ggy?5N7P  
    template < typename T1, typename T2 > N^AlhR^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Spn)M79  
      { /1uGsE+[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h iK}&  
    } P@% L.y B  
} ; 4UK>Vzn  
:Ys ;)W+R  
X":2o|R  
同样还可以申明一个binary_op ^/#8 "  
h"'}Z^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )1$H 7|  
class binary_op : public Rettype JIqg[Mao  
  { K3h"oVn  
    Left l; y\[q2M<  
Right r; ?b93! Q1  
public : O}j@+p%M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 87m`K Str7  
Wtp=1  
template < typename T > #%L_wJB-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o/[Ks;l  
      { 1QnaZhu'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ):A.A,skf  
    } _;:_ !`  
[;o>q;75Jz  
    template < typename T1, typename T2 > sbFIKq]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t~BWN  
      { KC%&or  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CrG!8}  
    } *SlWA)9 Y  
} ; D-O{/  
(cV1Pmn  
-Owb@Nw  
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 7Jd&9&O U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J6ed  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t< RPDQ>  
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。 4W<[& )7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [Z&<# -  
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。。。  *I}_g4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hS>=p O+y  
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) Qstd;qE~  
下面是修改过的unary_op ln":j?`  
@ScC32X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vr;>Im  
class unary_op +_QcLuV,  
  { XQmg^x[,A  
Left l; .[s6PzQy  
  g@pK9R%wH<  
public : J HV  
Q'?VLv |@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ f||!g  
gvL*]U7  
template < typename T > t2|0no  
  struct result_1 /gex0 w  
  { O7 yj<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r=p^~tuyxr  
} ; WP=uHg  
Xg\unUHa  
template < typename T1, typename T2 > <7zz"R  
  struct result_2 %b~ND?nn-  
  { /zr)9LQY0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _a_T`fE&de  
} ; y{~tMpo<  
I|;C} lfp  
template < typename T1, typename T2 > W7{^/s5r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B|{E[]iK  
  { VW;E14  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dxH.  
} y(E<MRd8V  
Z|)1ftcC  
template < typename T > {~G~=sC$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ll VbY=EX7  
  { {<#b@=G  
  return OpClass::execute(lt(t)); jE8}Ho_#)  
} |CQ0{1R1  
]86*k %A  
} ; H\a\xCP3  
:)kHXOb.  
_::ssnG3jT  
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 :@@m'zF<;  
好啦,现在才真正完美了。 ikb77 ?.  
现在在picker里面就可以这么添加了: \((5Sd  
B@ ms Gb C  
template < typename Right > tCA0H\';  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W1ndb:  
  { (T&(PCw|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ug4o2n0sk  
} 1Tev&J  
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。 C~. T[Mlu  
kjXwVGK=P<  
s?4nR:ZC}  
cm q4w&x/  
e-1G\}E  
十. bind 'q RQO(9&m  
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。 fvV"H{V,  
先来分析一下一段例子 >;VZB/ d  
#q-fRZ:P  
TefPxvd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )HvB ceN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h-SKw=n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rhly.f7N=A  
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。 u g;~dhe~  
我们来写个简单的。 {kb7u5-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (.L?sDQ</z  
对于函数对象类的版本: >p" U|  
oq|`;k   
template < typename Func > }OTJ{eG  
struct functor_trait ~k}O"{ y  
  { %%)y4>I  
typedef typename Func::result_type result_type; A>HCX 4i  
} ; 7W5Cm\  
对于无参数函数的版本: }z|9F(I   
N[v=;&  
template < typename Ret > IS;[oJef  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,mC=MpfzJ  
  { 4I|pkdF_  
typedef Ret result_type; DF gM7if  
} ; PtzT><  
对于单参数函数的版本: F" 4;nU  
j |o&T41  
template < typename Ret, typename V1 > :uC9 #H"b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4^d).{&X  
  { c++q5bg@)  
typedef Ret result_type; FN (O  
} ; ; qr?[{G  
对于双参数函数的版本: {vZAOz7#  
LnsYtkb r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N.ZuSkRM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2"%f:?xV{  
  { /<%L&  
typedef Ret result_type; SZ7; } r8  
} ; K@ &;f( Y  
等等。。。 M-q5Jfm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rw0s$~'  
.j=mT[N,I  
template < typename Func > %Y5F@=>&  
struct func_return f&RjvVP?s  
  { UIht`[(z  
template < typename T > r6:e 423  
  struct result_1 Y> ~jho  
  { {Ve`VV5E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i->G {_gH  
} ; !@ y/{~Gu  
[X8EfU}  
template < typename T1, typename T2 > #v9+9X`1L  
  struct result_2 =qL^#h83y  
  { 2~B5?(g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ugTnz$  
} ; A4b+:MQ*OX  
} ; Nw-U*y  
dy'lM ;@-  
`>)pqI%L[g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D0TFC3.k}  
dxtG3  
template < typename Func, typename aPicker > _ sy]k A  
class binder_1 up0=Y o@  
  { >g@@ yR,  
Func fn; 8s-X H  
aPicker pk; ~,xso0  
public : @U1t~f^  
P97i<pB Y_  
template < typename T > gkKNOus  
  struct result_1 BW`;QF<  
  { U)Tl<l<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vz1I/IdTd  
} ; #TH(:I=[  
.C ,dV7  
template < typename T1, typename T2 > b^P\Q s*m  
  struct result_2 #uICH t3  
  { |B64%w>Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 036QV M$  
} ; bqx2lQf,_  
HEhBOER?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )p:+!sX(  
&n0Ag]$P  
template < typename T > CJs ~!ww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l0g+OMt  
  { bT|-G2g7Z  
  return fn(pk(t)); vGI)c&C>  
} =wD&hDn4  
template < typename T1, typename T2 > 2+ g'ul`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }jdmeD:  
  { Cn5;h(r  
  return fn(pk(t1, t2)); r)Ml-r =  
} _u6MSRX[6$  
} ; `gJ$fTi&  
T, PN6d  
e#F3KLSL`  
一目了然不是么? 6BEDk!  
最后实现bind MIWc @.i2  
>xsY"N&1i'  
Hc8!cATQk  
template < typename Func, typename aPicker > J6rWe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %,aSD#l`f  
  { x{Dw?6TP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &yOl}?u  
} T\:*+W37  
&Mt0Qa[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dNov= w  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :1@jl2,  
6KD-nr{S  
十一. phoenix z92Xc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !:tr\L {  
I#7H)^us  
for_each(v.begin(), v.end(), D-x*RRkpp  
( a( N;| <  
do_ @uG/2'B(  
[ c%+uji6  
  cout << _1 <<   " , " R9QW%!:,\2  
] d5R2J:dI  
.while_( -- _1), %Q;:nVt  
cout << var( " \n " ) &h=f  
) fGe"1MfU  
); HsT6 #K  
P:1eWP  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5~E{bW$  
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 ApplWa3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (|3?wX'2U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B8!$?1*^a  
!X-ThKEq  
Kq+vAp).  
template < typename Cond, typename Actor > R$+"'N6p  
class do_while SbsdunW+?  
  { ,Z7Ky*<j  
Cond cd; Fx)><+-  
Actor act; VD =f 'D  
public : #c'}_s2F[  
template < typename T > aQzmobleep  
  struct result_1 3x z z* <  
  { `1y@c"t  
  typedef int result_type; |It{L0=U  
} ; */$]kE  
,JPDPI/a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oU*e=uehj  
Y ._O m}H  
template < typename T > ,jD-fL/:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .f!:@fX>=  
  { 47A[-&y*X  
  do j)juvat  
    { fWF!%|L  
  act(t); F*N Hy.Y  
  } (/t{z =  
  while (cd(t)); fWDTP|DV  
  return   0 ; gT,iH.  
} (IA:4E}  
} ; -OKXfN]  
BV\~Dm]"  
:X7O4?ww  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qk@BM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /1=x8Sb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8&bNI@:@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 rm|,+ {  
下面就是产生这个functor的类: %%h.`p1  
'[HU!8F  
n:H |=SF{  
template < typename Actor > (dV7N  
class do_while_actor *)HVK&'  
  { T/J1 b-  
Actor act; oDG BC  
public :  Lu[Hz8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v^[!NygShs  
WW7E*kc  
template < typename Cond > oB '5':  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "39mhX2  
} ; ~uB@oKMru  
4e?cW&  
:&E~~EUW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A$;*O)  
最后,是那个do_ VjZb\ d4  
&rc r>-  
uF)^mT0D=  
class do_while_invoker eq9qE^[Z&  
  { :cP u  
public : UM0#S}  
template < typename Actor > Kf$6D 79#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M[_Ptqjb  
  { |47 2X&e  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2t=&h|6EW  
} 2{g&9  
} do_; LVL#qNIu  
: >$v@d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X 3ZKN;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EvA8<o  
最后来说说怎么处理break和continue " ;\EU4R  
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。 PX?^v8wlqL  
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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