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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hW/*]7AM^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E8IWHh_  
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, B&L{/.v_z\  
t,MK#Ko  
")Bf^DV  
r$0=b -  
  class filler FeCQGT  
  { *TMg.  
public : u,oxUySeG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n1$##=wK]  
} ;  .# M 5L  
\ iP[iE=  
L.|GC7$0  
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: /=Xen mmS  
+mxsjcq0  
6W#+U<  
R o%S_!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +>I4@1qC-|  
rJNf&x%6  
Y!Z@1V`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |y=CmNG,  
(EohxLl!p  
vTB*J,6.  
dQizM^j  
二. 战前分析  H) (K  
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。 bfa5X<8  
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 S - 7JDE>  
DJ<e=F!  
kXG+zsT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `SIJszqc  
  /* --------------------------------------------- */ AM Rj N;  
vector < int *> vp( 10 ); 6^ KDc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I>P</TE7  
/* --------------------------------------------- */ &[3!Lk`.0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EA8(_}  
/* --------------------------------------------- */ Jl^oDW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8zpK; +  
  /* --------------------------------------------- */ Sb{S^w\m0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )6AOP-M.9  
/* --------------------------------------------- */ r Ssv^W+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k $+&  
G\P*zz Sq  
S>H W`   
{= z%( '^  
看了之后,我们可以思考一些问题: c85B-/  
1._1, _2是什么? W]y$6P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zV2c `he%z  
2._1 = 1是在做什么? ,U<Ku*}B  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 AJmS1 B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Rl S=^}>  
Q"Bgr&RJ  
M)b`~|Wt  
三. 动工 ? th+~dE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &1Az`[zKGW  
OB"QWdh  
oxad}Y  
m:"2I&0)WM  
template < typename T > JG4&eK$-  
class assignment $~ `(!pa:  
  { X^@d@xU4v  
T value; #}jf TM  
public : x K_$^c.  
assignment( const T & v) : value(v) {} :z"Uw*  
template < typename T2 > E8-p ,e,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "#m*`n  
} ; %/>_o{"hw  
b UWtlg  
p=r{ODw#3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j+Tk|GRab  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JLG5`{  
e`_3= kI  
16aaIK  
.y'OoDe  
  class holder K}$PIW  
  { j}ruXg  
public : vhUuf+P*  
template < typename T > S[ 2`7'XV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ads^y`b  
  { W``e6RX-  
  return assignment < T > (t); ")o.x7~N  
} $iF7hyZ  
} ; gr-%9=Uq  
|]B]0J#_  
?9PNCd3$d  
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: k}<mmKB  
U O[p   
  static holder _1; l_kH^ET  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [Zua7&(5  
9PR&/Q F5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RGxOb  
而不用手动写一个函数对象。 ~MQN&  
?Ts Z_  
as\V, {<  
~ 01]VA  
四. 问题分析 82w< q(  
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。 ___+5r21\  
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。 XBeHyQp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mV'd9(s?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 km3-Hp1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xbmOch}j6  
VSSiuo'5w  
五. 问题1:一致性 ;j52a8uE'}  
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?| =|G PSRQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5N[Y2  
M.l;!U!}  
struct holder *'`-plS7  
  { 3Y r   
  // a<HM|dcst  
  template < typename T > ^7_<rs   
T &   operator ()( const T & r) const #p[=iP  
  { g1}RA@9  
  return (T & )r; koie  
} /evh.S  
} ; 6: M   
{fS/ZG"5<t  
这样的话assignment也必须相应改动: Dbtw>:=  
I4") ;T3  
template < typename Left, typename Right > JEAqSZak#  
class assignment y[$e]N  
  { RSkpf94`  
Left l; "%Rx;xw|  
Right r; P|6m%y  
public : ,Wdyg8&.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )^r4|WYyt  
template < typename T2 > D)!k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <Z0Tz6/j,  
} ; iI _Fbw8  
BzgDhDj  
同时,holder的operator=也需要改动: `"D7XC0x  
S5uV\Y/A  
template < typename T > UkGUxQ,GU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _]Hn:O"o  
  { 2[:`w),.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h<QXr'4+  
} $B(B  
PSy=O\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;PbyR}s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \^YJs?  
fNlUc  
return l(rhs) = r;  k/t4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L'Wcb =;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wv*r}{%7g[  
TRQva8d?  
template < typename Tp > &9O-!  
class constant_t \C>I6{  
  { !X,=RR `zT  
  const Tp t; q= tDMK'h  
public : ?^6RFbke+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K1$Z=]a+  
template < typename T > \"uR&D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T0Gu(c`1d  
  {  k&rl%P  
  return t; j0OxR.S  
} {X<tUco  
} ; IYrO;GQ  
fa6L+wt4O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q_I''L  
下面就可以修改holder的operator=了 S[%86(,*gP  
~+|p.(I  
template < typename T > cy? EX~s4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MbJV)*Q  
  { /]vg_&)=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %i96@ 6O  
} Dui<$jl0b  
}t-{,0  
同时也要修改assignment的operator() uL1-@D,  
D!y Cnq=8  
template < typename T2 > ]~|zY5i!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u'iOa  
现在代码看起来就很一致了。 /njN*rhx&Z  
\75%[;.  
六. 问题2:链式操作 rfK%%-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~Ipl'cE  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Nc]]e+N#V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 KBOxr5w  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 L >xN7N3&m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T}g;kppC  
_jr%s  
template < typename T > BG=h1ybz  
struct result_1 ni3^J5XW  
  { V-)q&cbW]q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iHR?]]RF  
} ; WSh+5](:  
qf'uXH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J%%nv5y  
6W$k^<S  
template < typename T > F+}MW/ra@  
struct   ref x0 3|L!n  
  { =>ignoeI  
typedef T & reference; NB LOcRSh  
} ; j]kx~  
template < typename T > 2vK{Yw   
struct   ref < T &> i)eub`uMy  
  { }7UE  
typedef T & reference; "y62Wo6m)  
} ; SB]|y -su  
P=V~/,>SZ!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rs<UWk<q  
VFRUiz/C  
template < typename T > !K3 #4   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sg2T)^*V  
  { b}axw+  
  return l(t) = r(t); yht_*7.lM  
} ;i\i+:=  
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。 9.>v ;:vL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L0Xb^vx}m  
]G&d`DNV  
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 Vo%@bj~>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5{j1<4zxR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6 Rg{^ERf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qd(`~a  
最后的布局是: pOx0f;'G+  
                Add z$S)|6Q  
              /   \ Un7jzAvQ  
            Divide   5 bluhiiATd  
            /   \ }Vk#w%EJ  
          _1     3 cO_En`F  
似乎一切都解决了?不。 U%"v7G-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 qm8[ ^jO&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \_0nH`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: t13wQ t  
ax,%07hJ  
template < typename Right > ^ WidA-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0~)cAKus  
Right & rt) const D1#fy=u69|  
  { 1VH7z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O cd ^{u  
} #2/k^N4r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 epR7p^`7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v2/@Pu!kg  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A]Qg X5\sa  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #jbo! wdg  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xyBWV]Y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? R$_#7>3  
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: [|E 93g  
z-ra]  
template < class Action > SW# 5px`  
class picker : public Action 4h|sbB"t  
  { w%KU@$  
public : wtIXZU x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AEp|#H' >  
  // all the operator overloaded )jm}h7,  
} ; 5Ta<$t  
Jvgx+{Xu  
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。 M9M~[[   
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: R:fERj<s  
*FmY4w  
template < typename Right > v[A)r]"j"M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^FIpkhw  
  { J7c(qGJI2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .T#h5[S2x  
} bM+}j+0  
0X !A'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |eU{cK~e^  
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。 au1uFu-  
!EB<e5}8wK  
template < typename T >   struct picker_maker F4`ud;1H  
  { 4|ML#aRz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $oDc  
} ; ?:H4Xd7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e5W 8YNA  
  { {mr!E  
typedef picker < T > result; 6F !B;D-Q  
} ; j0_)DG  
nc4KeEl  
下面总的结构就有了: U9[QdC  
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。 Na=.LW-ma=  
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。 iGlg@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :2ILN.&  
至此链式操作完美实现。 @Fvp~]jCb  
1Tm,#o  
t<h[Lb%{T4  
七. 问题3 {DlQTgP  
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。 rom`%qp^  
+#ufW%ZG  
template < typename T1, typename T2 > -Ri/I4Xj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <A@}C+  
  { e98f+,E/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .FYxVF.  
} w#0/&\ b=  
~}Xd{afo  
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: Kg?(Ax4  
"Te[R%aP  
template < typename T1, typename T2 > $`;1][OD  
struct result_2 r}T(?KGx  
  { icS% ])3LF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?V&# nA  
} ; r9sq3z|%  
V7DMn@Ckw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2 8>  
这个差事就留给了holder自己。 uC$!|I  
    /;E{(%U)t  
 r`-=<@[  
template < int Order > O2N7qV3 U,  
class holder; (`'(`x#  
template <> FWC\(f  
class holder < 1 > Mj!\EUn  
  { %'o'Kh''=  
public : &l M=>?  
template < typename T > U</Vcz  
  struct result_1 S@4p.NMU  
  { Y.yiUf/Q  
  typedef T & result; )@(IhU )  
} ; x_L5NsO:  
template < typename T1, typename T2 > 1egq:bh  
  struct result_2 (sDZ&R  
  { vd{ban9  
  typedef T1 & result; y$$|_ l@  
} ; S(2_s,J^  
template < typename T > D*0[7:NSO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TF_wT28AU2  
  { 7! sR%h5p  
  return (T & )r; QzLE9   
} | -l9Z  
template < typename T1, typename T2 > p`qy57  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @V}!elV  
  { +,c]FAx4  
  return (T1 & )r1; MZd?cS  
} LS:^K  
} ; 7H])2:)  
3le$0f:O  
template <> GD-L0kw5  
class holder < 2 > 9z#z9|hj)3  
  { N++ ;}j  
public : E%%iVFPX  
template < typename T > utzf7?nIS  
  struct result_1 WBN3:Y7  
  { @6"+x  
  typedef T & result; + *)Kyk  
} ; xYp-Y"a.  
template < typename T1, typename T2 > 9ERyr1-u v  
  struct result_2 ls({{34NF  
  { "W^+NeLc  
  typedef T2 & result; ]WYddiF  
} ; O>y*u8  
template < typename T > XOL_vS24  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Suo%uD  
  { `T,^os#6  
  return (T & )r; 7I/a  
} )vD:  
template < typename T1, typename T2 > i~"lcgoO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vd9PBN  
  { <5!)5+G  
  return (T2 & )r2; \_)[FC@  
} M{t/B-'4  
} ; =d BK,/  
 CH$K_\  
9fy[%M  
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> >。 7Y.mp9,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C1==a FD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q_6v3no1  
k x%\Cz  
return l(i, j) = r(i, j); o&$Of  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6 \?GY  
4(? Z1S  
  return ( int & )i; .6c Bx  
  return ( int & )j; {nMCU{*k  
最后执行i = j; soOfk!b  
可见,参数被正确的选择了。 4axuE]  
t>vr3)W  
*P\OP'o_  
e$`;z%6y  
|JiN; O+K  
八. 中期总结 j9/hZqo  
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: siOyp ]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KwY6pF*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +3 J5j+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uHuL9Q^  
qN'%q+n  
0HI0/Tvu$<  
W[LQ$uj  
p^C$(}Yh  
7O~hA*Z  
九. 简化 .[ s6x5M  
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。  z $iI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Cb~-2:+7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `j4OKZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r*c x_**  
  +-*/&|^等 =%S*h)}@  
2. 返回引用。 YRu/KUT$ 7  
  =,各种复合赋值等 ll ^I ;o0  
3. 返回固定类型。 a|ZJzuqo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v2ab84 C*  
4. 原样返回。 ,Vy_%f  
  operator, $\aJ.N6rb  
5. 返回解引用的类型。 4|hfzCjMI  
  operator*(单目) 7g4IAsoD  
6. 返回地址。 ?NxaJ^  
  operator&(单目) Xc9NM1bp=  
7. 下表访问返回类型。 {>d\  
  operator[] >CYz6G j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 **]=!W  
  operator<<和operator>> u)~::2BXAn  
L2%npps  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 be]Zx`)k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gWl49'S>+  
82YZN5S3]3  
template < typename Left > 8"ulAx74>  
struct value_return M y!;N1  
  { ;vUw_M{P=)  
template < typename T > +vYVx<uTQ  
  struct result_1 c^~R %Bx  
  { km,@yU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nu X`>Oy  
} ; *>T@3G.{Rm  
zCrM~  
template < typename T1, typename T2 > JD ~]aoH  
  struct result_2 KkSv2 3In  
  { h`D+NZtWm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d z\yP v~  
} ; 0BN=>]V~j7  
} ; p@3 <{kLm  
RaA7 U   
H284 ]i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AQs_(LR  
]eI|_O^u  
下面我们来剥离functor中的operator() ej[Y `N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |iVw7M:  
{;={ abj  
return l(t) op r(t) 85{@&T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V7?Pv Q  
return op l(t) Vah.tOU  
return op l(t1, t2) Zzv,p  
return l(t) op (kJ"M4*<F'  
return l(t1, t2) op fRt&-z('  
return l(t)[r(t)] qbo W<W<H1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O*1la/~m  
u:>*~$f   
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: ?ehUGvV2  
单目: return f(l(t), r(t)); (y?`|=G-xT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wTn"  
双目: return f(l(t)); \P9HAz'6  
return f(l(t1, t2)); *KPNWY9!W  
下面就是f的实现,以operator/为例 << aAYkx <  
{ pu .l4nk  
struct meta_divide '.zr:l  
  { !%'c$U2  
template < typename T1, typename T2 > gal.<SVW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $u{ 8wF/)  
  { ^S^7 u  
  return t1 / t2; ?Q: KW  
} :2MHx}]il  
} ; 5dhT?/qvc  
xilA`uw`1  
这个工作可以让宏来做: HNV"'p;  
Cc` )P>L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tSq`_[@  
template < typename T1, typename T2 > \ ^qPS&G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ok_)C+o  
以后可以直接用 #zKF/H|_R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -;U3$[T,J7  
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 XD|vB+j\O  
(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。。。) 6E.64+PJw  
oBzjEv  
d+g+ {p>?  
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 _"sFLe{  
!,N),xG}~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S.NLxb/  
class unary_op : public Rettype `L {dF  
  { \Zo xJ&  
    Left l; ]39A1&af}  
public : q}%;O >Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1ogh8%  
Z#|IMmT;*=  
template < typename T > !e:HE/&>i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WAp#[mW.fx  
      { n*i1QC  
      return FuncType::execute(l(t)); ' Y.s}Duj  
    } @W*Zrc1NF  
c>e~$b8  
    template < typename T1, typename T2 > qEB]Tj e[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .\b# 0w  
      { +vCW${U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [&p^h  
    } %-~T;_.  
} ; ){XG%nC  
JheF}/Bx  
"K-2y ^Dl  
同样还可以申明一个binary_op w7X], auRC  
+#R<emW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y7 `i~K;  
class binary_op : public Rettype 9oJ=:E~CP  
  { U/bQ(,3}  
    Left l; _sp/RU,J-3  
Right r; s1NRUV2E  
public : :1\QM'O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WjvD C"  
qlfYX8edZ  
template < typename T > olO&7jh7|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0YVkq?1x9  
      { xt"GO  b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3re|=_ Hy  
    } Z CS{D  
6s|4'!  
    template < typename T1, typename T2 > tL~?)2uEN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B0}f,J\  
      {  mH*6Q>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t&=]>blIs  
    } D$ +"n  
} ; MPmsW &  
A1(=7ZKz  
T'nQj<dBt:  
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 naoH685R4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qs.g%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -l` 1j6  
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。 0 SeDBs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G6L /Ny3>_  
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。。。 |KxFi H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %8lF%uu!x  
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) K@z zseQ}=  
下面是修改过的unary_op pC'GKk 8  
)R`w{V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X#*|_(^  
class unary_op ;n,@[v  
  { @dj 2#  
Left l; P7i G,i  
  px1{=~V/  
public : "' hc)58y  
|_J[n !~f7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} idr,s\$>  
`Vqp o/  
template < typename T > Q}MS $[y  
  struct result_1 Ll !J!{  
  { #c ndq[H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z'~yUo=  
} ; a}+7MEUmZ/  
=@d IM  
template < typename T1, typename T2 > 3+2&@:$t  
  struct result_2 n)7olP0p  
  { 1&@s2ee4   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6KD  
} ; YkKq}DXj  
<([1(SY2e  
template < typename T1, typename T2 > .iB?:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'e4  ;,m  
  { RqIic\aD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /f7Fv*z/  
} `"<} B"s  
6/Coi,om  
template < typename T > &1DU]|RoT&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const idf~"a  
  { #Pz},!7  
  return OpClass::execute(lt(t)); iraO/KhD*3  
} bS+by'Ea1W  
Dm1;mRS+  
} ; y+XB  
n(gw%w+\7  
0vs9# <&V  
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 E:N~c'k  
好啦,现在才真正完美了。 _tg&_P+kV  
现在在picker里面就可以这么添加了: MU^7(s="  
 U'nz3  
template < typename Right > KbY5 qou  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K>TdN+Z}=  
  { UpgY}pf}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,?+rM ;  
} "mnWqRpX  
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。 F(8>"(C  
dE+xU(\, w  
Syn>;FX  
szC~?]<YY  
N.|Zh+!  
十. bind s fxQ  
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。 <aR8fU  
先来分析一下一段例子 ;K:)R_H  
aZYa<28?L%  
/! kKL$j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g(\FG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 63d' fgVp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L[d 7@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y#_,Ig5.  
我们来写个简单的。 d* Y&V$?zl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "qRE1j@%a  
对于函数对象类的版本: T1p A <6  
1.0S>+^JE  
template < typename Func > Z,Z34:-  
struct functor_trait DYU+?[J  
  { n\}!'>d'  
typedef typename Func::result_type result_type; |Ebwl]X2  
} ; *f:^6h  
对于无参数函数的版本: bmotR8d  
&UUIiQm~  
template < typename Ret > CUT D]:\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "SyAOOZ  
  { cjU*  
typedef Ret result_type; c<j2wKz  
} ; DKCPi0  
对于单参数函数的版本: \FSkI0  
ln7{c #lE  
template < typename Ret, typename V1 > E ?(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5Cd>p<  
  { $ +h~VC  
typedef Ret result_type; B~cQl  
} ; q28i9$Yqj\  
对于双参数函数的版本: %_wX9Z T  
2l#Ogn`k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MJJy mi'b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SUXRWFl  
  { T^8t<S@`  
typedef Ret result_type; iK6L\'k  
} ; <8[BB7  
等等。。。 BhkJ >4#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nZa.3/7dJ  
z!5^UD8"W  
template < typename Func > ^c}Z$V  
struct func_return k7Fa+Y)K7  
  { %^m6Q!  
template < typename T > &dZ-}. af  
  struct result_1 a3 <D1"  
  { o~,dkV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sB ]~=vUP  
} ; w: ~66 TCI  
q_5k2'4K  
template < typename T1, typename T2 > 716JnG>  
  struct result_2 IMjnj|Fj  
  { !Ac<A.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |k:MXI  
} ; Qj? +R F6(  
} ; [y| "iSD  
GFOd9=[  
!@!,7te  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0&Q-y&$7  
"W;Gv I  
template < typename Func, typename aPicker > C)`k{(-{  
class binder_1 n4+l, ~  
  { 0.C y4sH'  
Func fn; _rXTHo7P  
aPicker pk; Tm5]M$)  
public : 9D:p~_"g  
}<o.VY&;.  
template < typename T > ziR}  
  struct result_1 |B njT*_9  
  { s_ -G`xT>{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $*^Ms>Pa_  
} ; R+FBCVU&TJ  
D(D:/L8T,  
template < typename T1, typename T2 > Rz1&(_Ps  
  struct result_2 D\]gIXg  
  { zME75;{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Od70w*,  
} ; Z:W6@j-~  
) f9f_^;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X>j% y7v  
Oemi}  
template < typename T > jKZJ0`06q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ub*Gv(Pg  
  { zE5%l`@|o  
  return fn(pk(t)); 9(DS"fgC  
} $-m@cObw!.  
template < typename T1, typename T2 > abkl)X>k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XtVx H4q  
  { X[:Hp`_$  
  return fn(pk(t1, t2)); .w\AyXp  
} +0\BI<aG  
} ; ]7n+|@3x  
2`I" QU  
%Kx:'m%U  
一目了然不是么? {^2``NYM_  
最后实现bind eWSA  
s~$ZTzV  
f/RzE  
template < typename Func, typename aPicker > 5mUHk]W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f4)fa yAVp  
  { 1X2MhV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !`L%wS  
} w~hO)1c],:  
B}8xA}<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &{NN!X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g-"@%ps  
x zu)``?  
十一. phoenix VV O C-:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P:vAU8d>  
% 1ZJi}~  
for_each(v.begin(), v.end(), ;rYL\`6L  
( 4Ei*\:  
do_ ^WQ.' G5Q  
[ #qY`xH'>  
  cout << _1 <<   " , " hp+=UnW  
] >%5Ld`c:SD  
.while_( -- _1), awh<CmcZ  
cout << var( " \n " ) 9HrT>{@  
) ;X,|I)  
); {J;[ Hf5  
x9q?^\x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V/"UDof  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^.)oQo SE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b HRH2Ss  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,%7>%*nhk  
/MYl:>e>  
@dei} !e  
template < typename Cond, typename Actor > G(W/.*  
class do_while z ^t6VFM  
  { T#kPn#|  
Cond cd; 0w9)#e+JS  
Actor act; tIfA]pE  
public : 3*x_S"h  
template < typename T > ")m 0 {  
  struct result_1 p&dpDJ?d:=  
  { _Y@vO  
  typedef int result_type; W5 ^eCYHoi  
} ; r:0F("},  
3y?I^ .B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /W\@/b,  
Q`- JRY-  
template < typename T > 5r)ndW,aN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @-=0T!/  
  { 1"tyxAo\  
  do ?D ?_D,"C  
    { c-1,((p  
  act(t); OQ>8Q`  
  } :b t;DJ@  
  while (cd(t)); Em8q1P$tm>  
  return   0 ; BUB$k7{z  
} A) {q 7WI  
} ; & -L$B  
k|V%*BvY>  
Nki08qZ[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =hD@hQ i  
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。 :Z)a&A9v  
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。 r ,I';vm<`  
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。 *UBukn  
下面就是产生这个functor的类: RlW0U-%u  
]e`&py E  
d[K71  
template < typename Actor > &h^E_]P  
class do_while_actor }#%3y&7M7  
  { ZNWo:N8;  
Actor act; *} @Y"y  
public : Wk<heF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xc8r[dX  
Lv;% z  
template < typename Cond > xE>H:YPm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y$JGpeq8w  
} ; 4z6i{n-k  
_v=S4A#tF  
k*XI/k5Vc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9~3;upWu!  
最后,是那个do_ v *'anw&Z  
aia`mO]  
/`6Y-8e2  
class do_while_invoker u NmbR8Mx  
  { Ub[SUeBGH  
public : !@>_5p>q*  
template < typename Actor > Vx'82CIC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :\hcl&W:  
  { j'L/eps?S  
  return do_while_actor < Actor > (act);  vVvx g0  
} YA+jLy6ZL  
} do_; arVu`pD*n  
ki|KtKAu_9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LAs#g||M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @6["A'h  
最后来说说怎么处理break和continue 4)Jtc2z7Z\  
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。 c_V^~hq  
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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