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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wgCvD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2Y400  
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, >(hSW~i~  
cVO,~I\\  
8g\wVKkTQp  
81~Kpx  
  class filler 7OB%A&  
  { P @zz"~f7  
public : a%Uw;6|{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z+g1~\  
} ; (2UW_l  
z0#-)AeS  
mDE'<c`b4  
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: "r u]?{v  
EQ4#fAM)  
G+0><,S  
:6XguU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /\na;GI$  
6gXIt9B.h$  
w{pUUo:<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <lUOJV{&\  
j5PL{6  
>D 97c|?c  
>DHp*$y  
二. 战前分析 Bd{4Ae\_+g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]1m"V;vZ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C)NC&fV  
/D]Kkm)  
*c{wtl@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A]7<'el=  
  /* --------------------------------------------- */ >ajuk  
vector < int *> vp( 10 ); yQ9ZhdQS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VZ$=6CavH  
/* --------------------------------------------- */ F8H'^3`b`U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WvujcmOf  
/* --------------------------------------------- */ U#bl=%bF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zbNA \.y  
  /* --------------------------------------------- */ dm6~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z1M>-[j)  
/* --------------------------------------------- */ iZaeoy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "NDxgJ%J35  
blGf!4H  
3{KR {B#L  
d{f@K71*  
看了之后,我们可以思考一些问题: -T7%dLHY  
1._1, _2是什么? s2FngAM;f  
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。 |g%mP1O  
2._1 = 1是在做什么? =+Im*mgNn  
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。 EeB ]X24  
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。 h4/X 0@l`  
tAjx\7IX  
3\AM=`  
三. 动工 .e @>   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9Y/L?km_(  
[*)Z!)  
A3HF,EG  
{XgnZ`*  
template < typename T > k@V#HC{t  
class assignment I^D0<lHl~  
  { w1r$='*I  
T value; dt_e  
public : m 41t(i  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'Hw4j:pS  
template < typename T2 > m*Lo|F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #]9hTa IR  
} ; 9AHSs,.t  
lv]quloT  
YD\]{,F|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *:_P8G;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q/ZkW  
+R6a}d/K  
][d,l\gu+s  
'xnnLCm.  
  class holder X<]qU3k5  
  { HRB[GP+  
public : Rrg8{DZhv  
template < typename T > (vc|7DX M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  iEIg:  
  { 8!mc@$Z  
  return assignment < T > (t); >`'O7.R  
} /RT%0!  
} ; p_{("zQ  
at6149B\)  
#`;/KNp 9  
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: NOt@M  
T@[!A);  
  static holder _1; f?56=& pHY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $Z?\>K0i  
+Llo81j&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); at|g%$%  
而不用手动写一个函数对象。 6_gnEve h  
<?h%k"5  
Lq (ZcEKo  
LZ U$  
四. 问题分析 9b;A1gu  
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。 "w_N' -}#  
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。 >^$2f&z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LO:fJ{ -  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eKN$jlg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J:j<"uPm  
F7MzCZvu  
五. 问题1:一致性 PUdM[-zjh  
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?| ;n6b%,s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }P9Ap3?  
1mH%H*#  
struct holder .>pgU{C`!  
  { zf[`~g  
  // Vp}^NNYf  
  template < typename T > &v!WVa?  
T &   operator ()( const T & r) const Gi FXX  
  { Q;u SWt<{  
  return (T & )r; ]3Dl)[R  
} ,xI%A, (,;  
} ; ;heHefbvvd  
B[5r|d'  
这样的话assignment也必须相应改动: CO?Xt+1hR  
nZy X_J,Vd  
template < typename Left, typename Right > a l&(-#1  
class assignment  {@Y  
  { `^9(Ot $  
Left l; ILwn&[A0  
Right r; &<pKx!  
public : aj\nrD1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <3okiV=ox  
template < typename T2 > 17.x0 gW,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zsXoBD\h  
} ; J#2!ZQE 3  
Yw; D:Y(  
同时,holder的operator=也需要改动: 5 BtX63  
_-~`03 `!  
template < typename T > S8, Z;y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sJ z@7.  
  { LjB;;&VCn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8Q{9>^  
} l8h&|RY[  
>q~l21dUi  
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。 ,Gk}"w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =*vMA#e  
2[fN\e{  
return l(rhs) = r; X+k}2HvNG  
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。 Wu6<\^A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U-k VNBs  
Q7X3X,  
template < typename Tp > `qVjwJ!+  
class constant_t @4$\ 5 %j  
  { %ir:AS k  
  const Tp t; Va VN  
public : J?UQJ&!@O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z?Hs@j  
template < typename T > G~7 i@Zs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gb=/#G0R  
  { 6 15s5ZA  
  return t; F0vM0 e-  
} ?ULo&P[  
} ; z+a%5J  
!2UOC P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P|tNL}2`;  
下面就可以修改holder的operator=了 `+:.L>5([  
!HeSOzN  
template < typename T > G` fC/Le  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /walu+]h  
  { *+'2?*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (+<1*5BEkT  
} u]+~VT1C,3  
.\0isO  
同时也要修改assignment的operator() W|:lVAP.|}  
hI?sOR!  
template < typename T2 > ~9)"!   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fb~=Y$|  
现在代码看起来就很一致了。 + b$=[nfG  
-x8nQ%X  
六. 问题2:链式操作 p!O(Y6QM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }]n$ %g (  
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。 + Q=1AXe  
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。 `LAR@a5i  
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 {jmlT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [.hyZ}B  
h_1T,f (  
template < typename T >  c gzwx  
struct result_1 uXDq~`S  
  { g,o?q:FL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '0y9MXRT  
} ; "<_0A f]  
\)K^=jM  
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: I):!`R.,  
DypFl M*  
template < typename T > ?m$a6'2-,J  
struct   ref U j+j}C  
  { @';B_iQ  
typedef T & reference; b^D$jY  
} ; X|0R= n]  
template < typename T > \<}&&SuH  
struct   ref < T &> f7h*Vu`>  
  { /!^&;$A'  
typedef T & reference; X U/QA [K  
} ; M?b6'd9f  
aL J(?8M@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )ZrS{vY  
)o-Q!<*1  
template < typename T > t#%R q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '>$]{vQ3  
  { MX4]Vpv  
  return l(t) = r(t); b@3_L4~  
} .q&'&~!_  
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。 k+I}PuG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D +_oVob\  
~4P%%b0,o  
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 K=!Bh*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n,$IfC"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [=B$5%A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V $z} K  
最后的布局是: pV4Whq$  
                Add mUS_(0q  
              /   \ OHiQ7#y  
            Divide   5 lds- T  
            /   \ 8-y{a.,u.  
          _1     3 x(<(t: ?o  
似乎一切都解决了?不。 %IC73?  
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。 =+ t^f  
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。 s"Pf+aTW  
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: n,B,"\fw  
>^XBa*4;Y  
template < typename Right > P/EM :  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J|'7_0OAx  
Right & rt) const F u&EhGm6  
  { L\y;LSTU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6#IU*  
} /axIIfx-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ui(^k $  
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。 It2" x;  
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。 <SI}lQ'i  
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。 /-#I_>:8'  
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。 Sz H"  
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? &\apwD  
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: /-bO!RTwf  
aW!@f[%~F  
template < class Action > A:7k+4  
class picker : public Action JK.ZdY%  
  { (@iMLuewK  
public : ^"J8r W6[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q WMdn  
  // all the operator overloaded 1"pw  
} ; `,P h/oM  
*N{emwIq  
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。 H\XP\4#u  
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: x3PD1JUf  
YZ%Hu)  
template < typename Right > P-ri=E}>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TDd{.8qf  
  { 6xD#?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Bpv"67  
} ew"v{=X  
`'V4PUe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EvOJ~'2 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。 J!:SPQ  
eds26(  
template < typename T >   struct picker_maker #> j.$2G>  
  { XoA+MuDzpo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,=l7:n  
} ; tU_y6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > irN6g#B?  
  { i+gQE!  
typedef picker < T > result; 3E 3HL7  
} ; ,\qs4&  
$V1;la!  
下面总的结构就有了: K~22\G`  
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。 6 ND`l5  
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。 ei rzYt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4C FB"?n0  
至此链式操作完美实现。 Q'%PNrN  
W3iZ|[E;  
{'U Rz[g  
七. 问题3 :>+s0~  
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。 G#MdfKH  
H"qOSf{  
template < typename T1, typename T2 > @-+Q# Zz`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rL}YLR  
  { 8=]Tr3   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R58-wUto  
} n_'s=]~  
;pnD0bH  
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: ij?  
"_`F\DGAZu  
template < typename T1, typename T2 > $^@)  
struct result_2 y~75r\"R  
  { ^$ t7+g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6oBfB8]:d  
} ; >Jp:O 7  
r3>i+i42  
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? 8jyG" %WO  
这个差事就留给了holder自己。 .jj$Kh q]  
    QR>gt;  
U*3uq7  
template < int Order > 6H'HxB4  
class holder; / z}~zO  
template <> Q:5KZm[[  
class holder < 1 > Ox@sI:CT  
  { 1bH;!J  
public : D:Zy  
template < typename T > X$yN_7|+  
  struct result_1 3"O>&Q0c  
  { U4cY_p?  
  typedef T & result; &8z[`JW,T  
} ; hEw- O;T0  
template < typename T1, typename T2 > og0*Nt+  
  struct result_2 g H G  
  { NOp609\^  
  typedef T1 & result; V =-WYu  
} ; xKFn.qFr  
template < typename T > 7PkJ-JBA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y*! qG  
  { yR4|S2D3xn  
  return (T & )r; u?+Kkkk  
} EI^06q4x  
template < typename T1, typename T2 > ^.>jG I%rB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (7r<''  
  { ?]x|Zy  
  return (T1 & )r1; U{VCZ*0cj  
} PTEHP   
} ; f-%NaTI  
[w -l?  
template <> F}=aBV|-  
class holder < 2 > ##4GK08!  
  { 'z$Q rFW  
public : Jm42b4  
template < typename T > bP^Je&nS*  
  struct result_1 NM06QzE  
  { ZfB " E  
  typedef T & result; YJo["Q  
} ; E>}4$q[r  
template < typename T1, typename T2 > X_7UJ jFw"  
  struct result_2 qs QNjt  
  { +Xemf?  
  typedef T2 & result; OD5m9XS  
} ; DS'n  
template < typename T > ~}+Hgi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o0pII )v  
  { h}xeChw]  
  return (T & )r; ; k)@DX  
} 3:C oZ  
template < typename T1, typename T2 > *Q,0W:~-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z-b*D}&  
  { K=,F#kn  
  return (T2 & )r2; 3#TV5+x*"`  
} GxKqD;;u?=  
} ; M6}3wM*4  
'60 L~`K  
K5XK%Gl"  
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> >。 IhA*"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (e[}/hf6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q_Gi]M9  
r3\cp0P;s  
return l(i, j) = r(i, j); DuOG {  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )'4k|@8|  
#/Eb*2C`b  
  return ( int & )i; z5r$M  
  return ( int & )j; TqddOp  
最后执行i = j; y8rm  
可见,参数被正确的选择了。 /<]{KI  
?G -e](]^<  
_C`K*u 6Z<  
sUU{fNC6|  
x(eb5YS  
八. 中期总结 1SR+m>pL  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: r}jGUe}d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k0Uyf~p~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !H}vu]R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t>[KVVg W  
(4Zts0O\  
/\W Qx e  
<0PT"ij  
P`e!Z:  
6CMub0   
九. 简化 "1HRLci  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k+DR]icv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'FS?a  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :M6+p'`j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uIDuGrt  
  +-*/&|^等 G3{=@Z1  
2. 返回引用。 1rDqa(7  
  =,各种复合赋值等 =%> oR  
3. 返回固定类型。 NwZ@#D#[ Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (bh95X  
4. 原样返回。 6MxKl D7kl  
  operator, Yl.0aS  
5. 返回解引用的类型。 npNB{J[  
  operator*(单目) /*c\qXA5  
6. 返回地址。 as>L[jyG/  
  operator&(单目) 4X *>H  
7. 下表访问返回类型。 HVC >9_:]  
  operator[] PK4iuU`vh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  BouTcC  
  operator<<和operator>> oun;rMq  
\R3H+W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 UF@XK">  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P'O#I}Dmw<  
W[^qa5W<FB  
template < typename Left > lf!FTm7  
struct value_return C(K; zo*S(  
  { m ]cHF.:5  
template < typename T > ;JRs?1<='  
  struct result_1 q.()z(M 7  
  { v= N!SaK{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s$a09x  
} ; iIP8`! O  
[V) L  
template < typename T1, typename T2 > /mK?E5H'r1  
  struct result_2 L^{|uP15N  
  { PtTHPAKj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5=1^T@~#&  
} ; D2,z)O%VK  
} ; wWp(yvz  
=lVK IW  
u@4V7;L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P(K>=O  
MXyaE~LK  
下面我们来剥离functor中的operator() hsw9(D>jp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e A}%C.ZR  
O1`9Y}G(r  
return l(t) op r(t) ?Sb8@S&J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G7CG~:3h+  
return op l(t) zH*KYB  
return op l(t1, t2) %zO h  
return l(t) op d%0~c'D8a  
return l(t1, t2) op MX ;J5(Ae  
return l(t)[r(t)] FEJ~k1z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EMc;^ d  
!Lh^oPT"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: E.U_W  
单目: return f(l(t), r(t)); O/!bG~\Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tr#V*.x  
双目: return f(l(t)); 5P'p2x#U  
return f(l(t1, t2)); c-Pw]Ju  
下面就是f的实现,以operator/为例 +L5\;  
QzAK##9bfa  
struct meta_divide =dx1/4bZl|  
  { !XzF67  
template < typename T1, typename T2 > > z^#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V._(q^  
  { Ii:>xuF&  
  return t1 / t2; {iq3|x2[:  
} -<_Ww\%8M  
} ; ?SC[G-b  
Hp(D);0+)  
这个工作可以让宏来做: XduV+$ 03  
E(i[o?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EFc-foN  
template < typename T1, typename T2 > \ g9Yz*Nee<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f +hjC  
以后可以直接用 JXj8Br?Z@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "{D|@Bc  
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 h48SItY  
(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。。。) E!O\87[  
{$1J=JbE  
!L95^g   
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 h)me\U7UC  
Q(o!iI:Gts  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g38&P3/  
class unary_op : public Rettype ,p9i%i  
  { I=!rbF;Z  
    Left l; l]]l  
public : +GAf O0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "rAY.E]  
oY=q4D  
template < typename T > s<]&*e&}?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -uH#VP{0M  
      { ?r2#.W  
      return FuncType::execute(l(t)); $8crN$ye  
    } 0=="^t_  
c1xrn4f@a  
    template < typename T1, typename T2 > *;XWLd#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y+3!f#exm  
      { $:of=WTY(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8#D:H/`'  
    } `4 y]Z)  
} ; 8#&q$kE  
$v b,P(  
W@2vjz  
同样还可以申明一个binary_op e9E\% p  
l)-Mq@V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @K:N,@yq  
class binary_op : public Rettype 1>Q'R  
  { A4QcQ"  
    Left l; W8g' lqc|  
Right r; h},oF!,  
public : p\ Lq}tk<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {W\T"7H  
SAY f'[|w  
template < typename T > :h1pBEiH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zW8*EE+,  
      { d` Sr4c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +B|7p9qy  
    } 28OWNS M=  
:5yV.7  
    template < typename T1, typename T2 > cc44R|Kr$$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O6].*25  
      { >5 b/or  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5IKL#V `3a  
    } Ux2U*a ;  
} ; b5:op@V  
\sA*V%n  
}!i` 0p  
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 NS C/@._  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "<i SZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CD0VfA>Z  
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。 )R sM!}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dXn%lJ  
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。。。 5TUNX^AW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s9oO%e<  
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) LG]3hz9^9  
下面是修改过的unary_op &5t :H 8b  
-xD*tf*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aV1lJ ;0  
class unary_op Hk7K`9  
  { ,pBh`av  
Left l; T$= 4O9G  
  Q7bq  
public : BN,>&1I  
lHB) b}7E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [ REf>_R  
C}5M;|%3)  
template < typename T > 2ij# H ;  
  struct result_1 w-$[>R[hw  
  { 1=2^90  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u z\0cX_  
} ; q/1Or;iK  
(.3'=n|kE  
template < typename T1, typename T2 > CCDDK L]N:  
  struct result_2 4ujvD^  
  { V#q}Wysft  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MP>n)!R[`  
} ; e &9F\e  
@uH#qg7  
template < typename T1, typename T2 > _DP|-bp D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~svO*o Wa  
  { A4mSJ6K]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OJb*VtZz5R  
} s:y ^_W)d  
#&,H"?"  
template < typename T > rp7W }P+uU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #hw/^AaD-  
  { b.2J]6G  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3_5XHOdE  
} <f~Fl^^8  
Bf4%G,o5  
} ; a1N!mQ^  
Wd(86idnc  
}vt%R.u  
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 v0l_w  
好啦,现在才真正完美了。 $WW)bP d4^  
现在在picker里面就可以这么添加了: D';eTy Y  
#:ns64|  
template < typename Right > ;,O fJ'q^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;\%sEcpT  
  { RD<75]**{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @oe\"vz  
} <1~^C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %"A_!<n@*`  
[{&jr]w`|  
q\9d6u=Gm  
I]}>|  
o'%e I  
十. bind } PeZO!K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,,=apyr#&  
先来分析一下一段例子 sP$Ks#/  
tu%[p 4   
>adV(V<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ov9 Q?8KzM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @=uN\) 1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $1*3!}_0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gH:ArfC  
我们来写个简单的。 Wf>^bFb"$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t0m*PJcF  
对于函数对象类的版本: x|~zHFm6  
$GF]/;\m  
template < typename Func > 5@u~3jPd  
struct functor_trait ^O%9yEo  
  { kB\kpW  
typedef typename Func::result_type result_type; $(HjI \%l^  
} ; ?$%%Mp(  
对于无参数函数的版本: 3 EYiQ`  
yqSY9EX7  
template < typename Ret > "2Op[~V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p/]s)uYp$  
  { %"Db?  
typedef Ret result_type; 2'{}<9  
} ; -)w]a{F  
对于单参数函数的版本: :mv`\  
S]2 {ZDP  
template < typename Ret, typename V1 > xX@FWAj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N?23 m`3  
  { t;#Gmo  
typedef Ret result_type; CB*/ =Y  
} ; hG Apuy  
对于双参数函数的版本: M$&>5n7  
#s+X+fe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,{<p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d\]O'U)s  
  { Bh`IXu  
typedef Ret result_type; ^ @.G,u  
} ; Gq]d:-7l  
等等。。。 ]h~o],:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D[>W{g $  
^9ng)  
template < typename Func > 2@MN]Low  
struct func_return Jgi Iq  
  { 6[==BbZ  
template < typename T > ,d 7Z  
  struct result_1 +8^_D?*\n  
  { ^g!B.ll`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A4_>LO_qL  
} ; :)P<jX-G  
,$Tk$  
template < typename T1, typename T2 > Vm!i  
  struct result_2 eoJ]4-WFq  
  { \p6 }  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v["3  
} ;  wOHEv^,  
} ; .s};F/(diD  
dERc}oAh(  
*bZ\@Qm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F1}  
'TX M{RGw  
template < typename Func, typename aPicker > K}2Npo FS  
class binder_1 sb'p-Mj  
  { aJ2H.E  
Func fn; wD=am  
aPicker pk; R{<Y4C2~  
public : BLW]|p|1:  
]p$zvMf}  
template < typename T > \GHOg.P  
  struct result_1 37K U~9-A  
  { T}2:.Hk:N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *g$agyOfh  
} ; X')S;KW  
$,P\)</ VR  
template < typename T1, typename T2 > =>YvA>izE  
  struct result_2 !`C%Fkq  
  { dzxI QlP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r{V.jZ%p'Z  
} ; h[H%:743  
Ej|A ; &E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m0Z7N5v)  
1NGyaI  
template < typename T > ~'[jBn)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _m7c o :  
  { )KE_t^$  
  return fn(pk(t)); M c@GH  
} )l{A{f6O  
template < typename T1, typename T2 > bs:QG1*.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2[BA( B  
  { uRGB/ju^E  
  return fn(pk(t1, t2)); ,TJ/3_lH  
} =kO@Gk?  
} ; 5Jw"{V?Ak  
fKYKW?g;)Z  
HPTHF  
一目了然不是么? Y^5"qd|`  
最后实现bind x-4J/tm  
LT(?#)D  
TMY{OI8a  
template < typename Func, typename aPicker > >D3z V.R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5U;nhDmM  
  { 5m 3'Gt4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /Tcb\:`9  
} ^yD"d =z  
1<ehV VP   
2个以上参数的bind可以同理实现。 9,KVBO  
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。 O,]_ tp  
4 4<v9uSK  
十一. phoenix r?afv.@L2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <THUsY`3P&  
xiJz`KD&  
for_each(v.begin(), v.end(), V^ Y*xZ  
( 'ucGt  
do_ h=Oh9zsz8  
[ X{s/``n  
  cout << _1 <<   " , " (L:`o jiU  
] ' XEK&Yi1  
.while_( -- _1), #!Ze\fOC  
cout << var( " \n " ) ?KCxrzf  
) x57'Cg \  
); -sx-7LKi  
VlV)$z_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: excrXx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :SQ LfOQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L-MiaKcL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lv^a+'  
v2(U(Tt  
fX""xT NPi  
template < typename Cond, typename Actor > 9yDFHz w  
class do_while p/4S$ j#Tn  
  { ,?fN#gc :  
Cond cd; rQ &S<  
Actor act; FQQ@kP$.  
public : `TAcZl=8  
template < typename T > 6l<1A$BQ  
  struct result_1 I=K[SY,]9  
  { 4%%B0[Wo_O  
  typedef int result_type; Xv8fPP(  
} ; bt0djJRw  
Gk{W:866  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V!H(;Tuuo  
]}/mFY?7  
template < typename T > |o|gP8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yIlV[_  
  { F1E. \l  
  do *|@+rbjVC  
    { |zT%$  
  act(t); *WD;C0?z  
  } N:A3kp  
  while (cd(t)); 5nY9Ls(e  
  return   0 ; CN-4-  
} H kSL5@  
} ; kRQ~hRT6  
xa' nJ"f;  
9y;y7i{>?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xp~YIeSg  
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。 8IpxOA#jQ  
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。 HKM~BL "X  
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。 t2Ip\>;9f  
下面就是产生这个functor的类: }z8{B3K  
B,w:DX  
P4i3y{$V  
template < typename Actor > KU*`f{|  
class do_while_actor ^P]?3U\nj  
  { 7:#  
Actor act; O{Dm;@J-aM  
public : *O!T!J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >pN;J)H  
 7N!tp,?  
template < typename Cond > _w\Y{(k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q"P5,:W  
} ; _s2m-jm7  
{ ( _B  
H\ {E%7^h-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fm[_@L% x  
最后,是那个do_ v/]Qq  
l t&$8jh  
OTnu{<.a  
class do_while_invoker %3ou^mcj  
  { 7s0)3HR}  
public : .MzOLv   
template < typename Actor > mu 2 A%"7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \nrgAC-b  
  { =DGn,i9  
  return do_while_actor < Actor > (act); 44Q6vb?  
} '" ^ B&W  
} do_; UwZu:[T6H  
:U!'U;uQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]jZiW1C*a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (zjz]@qJ  
最后来说说怎么处理break和continue bELIRM9  
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。 71JM [2  
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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