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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y [`+7w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r<`:Q]  
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, 6 R6Ub 0  
$p0nq&4c  
A WR :~{  
2}vibDq p  
  class filler )0"Q h  
  { d6luksO*9  
public : B5lwQp]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o PSPb(.  
} ; U zy@\  
MKHnA|uQ](  
\<LCp;- K  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s.2f'i+  
Nm*(?1  
?XBdBR_"^  
e HphM;C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !7N:cx'Qy  
11H`WOTQF  
= L!&Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :R;w<Tbz"  
s6`E.Eevm  
P3zUaN \c  
RM2Ik_IH[l  
二. 战前分析 ewMVUq*:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F]$ Nu  
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 37U8<  
]>n{~4a  
(t4i&7-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Oyl~j #h  
  /* --------------------------------------------- */ 7H7 Xbi@  
vector < int *> vp( 10 ); 6$`<Y?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [EAOk=X  
/* --------------------------------------------- */  0,Ds1y^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b fxE}>  
/* --------------------------------------------- */ 5nG\J g7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7)rQf{q7  
  /* --------------------------------------------- */ {?qfH>oFA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m}]{Y'i]R  
/* --------------------------------------------- */ &;BhL%)}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QiPq N$n  
_}l(i1o,/  
x@ -K  
5aQ)qUgAW  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ua1&eC Zi  
1._1, _2是什么? 'P.y?  
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。 S <mZs;  
2._1 = 1是在做什么? ,1 -%C)  
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。 Y+-yIMt$r  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o|xf2k  
2I.FSR_G?  
y1V}c ,  
三. 动工 PR{ubM n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d^v#x[1msZ  
N63?4'_W  
Ia2WBs =  
e{)giJY9  
template < typename T > z|g2Q#$-\S  
class assignment 49qa  
  { M Kyj<@[  
T value; \8{SQ%  
public : lu#a.41  
assignment( const T & v) : value(v) {} }z]d]  
template < typename T2 > UF9={fN1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M\1CDU+*Ns  
} ; g\aO::  
+ai3   
$(1t~u<17  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {v"f){   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mR0`wrt  
(j8*F Bq  
@-q,%)?0}=  
)]>t(  
  class holder ,N$Q']Td  
  { NEBhVh  
public : Qf:e;1F!  
template < typename T > c&c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8lk/*/} =<  
  { re/-Yu$'  
  return assignment < T > (t); }9OMXLbRv  
} Xu{y5 N  
} ; X9*n[ev  
OTy!Q,0$.  
1hbQ30  
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: a~2Jf @I3  
4H 6t" X  
  static holder _1; h,[L6-n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z%}"=  
|!oC7!+0^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `I7s|9-=  
而不用手动写一个函数对象。 '/GB8L  
tQ }GTqk  
g ~<[;6&{  
1d<?K7%^  
四. 问题分析 2a@X-Di  
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。 iwnGWGcuS  
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。 I Fw7?G,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C|y^{4 |R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7w73,r/D8A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e1[ReZW  
zC*FeqFL<  
五. 问题1:一致性 0Gu77&  
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?| `0upm%A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \3vQXt\dM$  
A!Tl  
struct holder RFw0u 0Nrz  
  { 7(/yyZQnZ  
  // aZf/WiR2  
  template < typename T > (j>`+F5f  
T &   operator ()( const T & r) const ET[5`z  
  { SU%O\ 4Ty  
  return (T & )r; .{gDw  
} m{>1# 1;$t  
} ; F2YBkwI  
uGAQt9$>_  
这样的话assignment也必须相应改动: Rk9n,"xpv  
tGOJ4 =  
template < typename Left, typename Right > bWL!=  
class assignment q}i#XQU  
  { V@0T&#  
Left l; F6vsU:TfB  
Right r; .H|Z3d!Jj  
public : 9DBX.|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ij:xr% FJ  
template < typename T2 > 'e:4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]MCH]/  
} ; U<Oc&S{]*  
Vg62HZ |  
同时,holder的operator=也需要改动: zd_N' :6  
/[c_,G" "  
template < typename T > Q`i@['?p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A^lm0[3q  
  { U*nB= =  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wQW` Er3w  
} .i\ FK@2  
;)ay uS sQ  
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。 H[w';u[%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G=qlE?j`j  
FqyxvL.  
return l(rhs) = r; ,{IDf  
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。 :X":>M;;+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e# Y{YtE  
(6c/)MH  
template < typename Tp > 3ZT3I1/D  
class constant_t e=XP4h  
  { e&ti(Q=  
  const Tp t; Ft;x@!h%  
public : |HAbZd7PG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aVr(*s;/  
template < typename T > '(iPI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %nJo:/  
  { !ak760*A  
  return t; ;(mNjxA  
} *v#V%_o  
} ; RAa1^Qb  
T T 3 6Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bV:<%l]  
下面就可以修改holder的operator=了 Jd `Qa+  
 U :x;4  
template < typename T > NxJnU<g-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h_-4Q"fb(  
  { x7B;\D#`i/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HH6n3c!:mm  
} E$_zBD%  
R|@~<*  
同时也要修改assignment的operator() idHI)6!  
o5/BE`VD5c  
template < typename T2 > aF/DFaiYv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m|JA }&A  
现在代码看起来就很一致了。 @GXKqi  
4SUzR\  
六. 问题2:链式操作 T5`ML'Dej  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G9&2s%lu.e  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 I>rTqOK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,g'>Ib%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 xi"ff .  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |t"CH'KJZ  
:tbI=NDb  
template < typename T > cK[=IE5  
struct result_1 d&G]k!|\  
  { }e|cszNRd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z=$-S(>J  
} ; &g}P)x r  
{Zw;<1{E  
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: z 3[J sE%  
1tO96t^d%  
template < typename T > v? 8i;[  
struct   ref P cbhylKd  
  { lA4-ZQ2Zp[  
typedef T & reference; W.s8!KH:  
} ; erv94acq  
template < typename T > nN.Gn+Cl  
struct   ref < T &> l(x0d  
  { Bi9Q8#lh  
typedef T & reference; -vm1xp$  
} ; E"[p_ALdC  
4cy,'B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !m))Yp-"H  
N,B!D~@  
template < typename T > q%M~gp1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W'Ew!]Q3  
  { bD/ZKvg  
  return l(t) = r(t); 7V@r^/`8N  
} &tbAXU5$  
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。 6n]jx:CZ,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3O 4,LXdA  
9: g]DIL  
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 ho6hjhS|u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QSzht$ 8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <!G\%C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gP|-A`y  
最后的布局是: ,gpEXU p\  
                Add ;`xCfOY(  
              /   \ RIUJX{?  
            Divide   5 NKEmY-f;  
            /   \ wWx{#!W  
          _1     3 I%:?f{\  
似乎一切都解决了?不。 G*_]Lz(N  
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。 FS)# v  
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。 > jiez,  
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: r"K!]Vw  
DC_uh  
template < typename Right > ^AI02`c.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2::YR?  
Right & rt) const +qpG$#J0  
  { ,K@[+ R!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LRWM}'.s  
}  /s^42  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z3 ^_C`(F  
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。 'aV'Am+:  
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。 -B/'ArOo]  
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。 S W6oaa81  
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。 K0oF=|  
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? V= &M\58  
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: _U LzA  
[f { qb\  
template < class Action > 9D`K#3}  
class picker : public Action x'?p?u~[  
  { 2[=3-1c  
public : "~.4z,ha  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yh^8 !  
  // all the operator overloaded S8kzAT  
} ; $"( 15U  
*pD|N  
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。 $8(QBZq  
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: %2b^t*CQ  
)l! /7WKY  
template < typename Right > 1_!?wMo:f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :_xfi9L~W0  
  { 7f k)a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mrsmul{  
} }pf|GdL  
pl[@U<8aw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XUVj<U  
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。 31 <0Nw;l  
S"?fa)~  
template < typename T >   struct picker_maker |ssl0/nk  
  { IUEpE9_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #^]vhnbN  
} ; lw~ V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xm|~1 k_3  
  { \6MM7x(U3  
typedef picker < T > result; 4sO Rp^t'Q  
} ; rp"5176  
Id`V`|q  
下面总的结构就有了: Nr]Fh  
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。 Sx J0Y8#z  
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。 HnjA78%i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 djnES,^%9  
至此链式操作完美实现。 MCEHv}W  
=#pYd~  
PCL ;Z  
七. 问题3 $v#`2S(7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &L+.5i  
G!B:>P|\l  
template < typename T1, typename T2 > BtbU?t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Ak 4GL  
  { )=iv3nF?6N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QD3tM5(Yr  
} @.i#uMWF`  
j%y{d(Q4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: g"|>^90  
FP=27=  
template < typename T1, typename T2 > +'5I8FE-  
struct result_2 rOE: ap|KL  
  { "9c=kqkX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b+:J?MR;}  
} ; RjvW*'2G  
flC%<V%'-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? = &pLlG  
这个差事就留给了holder自己。 6hd<ys?  
    3+uL@LXd  
GrJLQO0$N  
template < int Order > &V~l(1  
class holder; =$)M-;6  
template <> ,e9M%VIu6[  
class holder < 1 > IaSpF<&Y;  
  { <>{m+=gA  
public : MYjc6@=cR  
template < typename T > ojlyW})$%  
  struct result_1 +e2:?d@  
  { 4P1}XYD-2  
  typedef T & result; ej}S{/<*n  
} ; 2yg6hR  
template < typename T1, typename T2 > j:'g*IxM_  
  struct result_2 M+VWAh#uD  
  { [yk-<}#B  
  typedef T1 & result; F{a;=h#@Q  
} ; v ;}s`P\"  
template < typename T > EZ|v,1`e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4LB8p7$|a3  
  { ^5Lk}<utw  
  return (T & )r; n6WKk+  
} .S-)  
template < typename T1, typename T2 > &R@([=1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~I+MuI[  
  { s^eiym P  
  return (T1 & )r1; YcDKRyrt  
} }kr?+)wB  
} ; ;XawEG7" U  
T#3@r0M  
template <> 0&]1s  
class holder < 2 > zM=MFKhi ~  
  { UWKgf? _  
public : T{3nIF  
template < typename T > r*l3Hrho~K  
  struct result_1 ^c.D&y%5  
  { z dgS@g  
  typedef T & result; y-bUVw!Y  
} ; ?hkOL$v<9}  
template < typename T1, typename T2 > n8F5z|/  
  struct result_2 @ G)yz!H  
  { ;H~<.QW  
  typedef T2 & result; m?<E >-bI  
} ; ~o%igJ }.C  
template < typename T > xH*X5?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HVHv,:bPo  
  { |0=UZK7%O  
  return (T & )r; +K'Hr: (  
} ZzupK^5Z  
template < typename T1, typename T2 > i}DS+~8v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [A,^ F0:h  
  { ]$lt  
  return (T2 & )r2; 18Y#=uH}  
} 'v V7@@  
} ; pCh v;  
Wvr{l  
+ tMf&BZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \$w kr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P7.bn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &R%'s1]o  
,?|$DY+=  
return l(i, j) = r(i, j); OA[e}Vn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ] c7X~y  
g5@g_~ g  
  return ( int & )i; vW=L{8zu  
  return ( int & )j; 2Ckx.m&  
最后执行i = j; H TOr  
可见,参数被正确的选择了。 m<-ShRr*b  
I} jgz  
3@gsKtA&H4  
Ck Nl;g l  
}<0N)dpT  
八. 中期总结 Xv-p7$?f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +1y$#~dl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t+8e?="  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \c:$ eF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '*b]$5*p  
m|aK_  
 1[SG.  
LWF,w7v[L  
r\;fyeH  
:D)(3U5  
九. 简化 xmvE*q"9]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 x)~i`$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {p84fR1P  
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: t R|dnC4U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9RJF  
  +-*/&|^等 h)HEexyRg  
2. 返回引用。 Kgu8E:nL  
  =,各种复合赋值等 I x%>aee  
3. 返回固定类型。 i3,IEN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mqr_w!8d  
4. 原样返回。 3T2]V?   
  operator, @x}"aJgl  
5. 返回解引用的类型。 kyJbV[o<#  
  operator*(单目) "Wwu Ty|  
6. 返回地址。 p%3z*2,(  
  operator&(单目) RSp wU;o6z  
7. 下表访问返回类型。 .$18%jH#  
  operator[] $8=|<vt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 } a9Ah:.7/  
  operator<<和operator>> R c+olJ^5  
T- en|.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P]43FPb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V\;Xa0  
_B0(1(M<2  
template < typename Left > \wK&wRn)  
struct value_return VVas>/0qr  
  { 5qb93E"C  
template < typename T > {]T?)!V m  
  struct result_1 @Vre)OrN#  
  { 0<uek  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UTD_rQ  
} ; hIJtu;}zU  
}5;4'l8  
template < typename T1, typename T2 > f+h\RE=BGt  
  struct result_2 y|5L%,i  
  { Q/+`9z+c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Dr3_MWJ+  
} ; ,vR?iNd:q[  
} ; 8 "l PiW3  
m\6/:~qWW  
}/cReX,so  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i2,4:M)CV  
1RRE{]2v#  
下面我们来剥离functor中的operator() Y![Q1D!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XQ#K1Z  
0gd`W{YP  
return l(t) op r(t) wFJf"@/vJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7~Y\qJ4b  
return op l(t) >h\y1IrAaG  
return op l(t1, t2) Eomfa:WL  
return l(t) op 7D6`1 &  
return l(t1, t2) op {&=+lr_h?  
return l(t)[r(t)] YB38K(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s1:Wrz?4  
xyp{_ MZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8xPt1Sotq[  
单目: return f(l(t), r(t)); @J[@Pu O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :@((' X(".  
双目: return f(l(t)); p F-Lz<V  
return f(l(t1, t2)); 1q6)R/P  
下面就是f的实现,以operator/为例 vK',!1]y  
K*/oWYM]  
struct meta_divide D*M `qPX~  
  { EoAr}fI  
template < typename T1, typename T2 > Q{l,4P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PG&t~4QM`  
  { XF!L.'zH  
  return t1 / t2; JrzPDb`m  
} PCviQ!X  
} ; #e' >9T  
m$T5lKn}U?  
这个工作可以让宏来做: gHg=G+Q@  
 %?ElC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \|HEe{nA  
template < typename T1, typename T2 > \ *~#I5s\s!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; my (@~'  
以后可以直接用 QAs)zl0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7Ak<e tHD  
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 Ykxk`SJ  
(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。。。) }`uyOgGg*  
Q5,zs_j  
3\7MeG`tl  
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 '+88UFSq5  
$ev+0m_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bqf(6\)F  
class unary_op : public Rettype &<A,\ M  
  { C[J9 =!t  
    Left l; -D`1z?zHra  
public : qSY\a\.<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} & l>nzJ5?  
{wqT$( (<  
template < typename T > @<\oM]jX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bMO^}qR`  
      { gv*b`cl  
      return FuncType::execute(l(t)); OoB|Eh|),  
    } eZ'8JU]  
L'+bVP{L  
    template < typename T1, typename T2 > TM)INo^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6/UOz V,[  
      { `Fd \dn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gRLt0&Q~  
    } qM\ 2f<)  
} ; R"B{IWQi  
TRhMxH  
,P eR}E;c  
同样还可以申明一个binary_op ~y<0Cc3Vs  
c!EA>:;(<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tOIqX0dWd  
class binary_op : public Rettype on_h'?2  
  { 3#7V1  
    Left l; r2-iISxg+  
Right r; nBy-/BU&  
public : 7^eyO&4z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JipNI8\r  
%3z[;&*3O  
template < typename T > Rl?1|$%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .9J^\%JD  
      { y ``\^F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JRl=j2z  
    } H$`U] =s|  
\c_g9Iqa  
    template < typename T1, typename T2 > qc8Ge\3s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x3+ -wv  
      { =o#Z?Bn5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V:\:[KcL^  
    } csP4Oq\g[  
} ; A8% e _XA  
lc,k-}n  
"n%j2"TYJj  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  u r$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x@NfN*?/+i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .p[uIRd`  
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。 Kb;*"@LX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f_c\uN@f  
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。。。 o,7|=.-b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T?8BAxC?K  
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) _XZ Gj:V  
下面是修改过的unary_op lp`j3)  
0#V"   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > be+-p  
class unary_op 6#z8 %k aX  
  { 6 H|SiO9  
Left l; '2^}de!E  
  Phn^0 iF  
public : ;Q{D]4  
L3eF BF/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,DFN:uf=l  
J!C \R5\  
template < typename T > UC`h o%OBF  
  struct result_1 KL$.E!d  
  { >|3Y+X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?!RbS#QV}  
} ; f^pBXz9&=  
'\bokwsP  
template < typename T1, typename T2 > mERkC,$  
  struct result_2 Cy-p1s  
  { ZF>:m>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -d ,D!  
} ;  a*p|Ij  
13?:a[~=Y  
template < typename T1, typename T2 > *7AB0y0k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ii0\Skb  
  { B^2r4 9vC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u62H+'k}F  
} -Q? i16pM  
[n"eD4)K|  
template < typename T > 8ZtJvk`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @`[e1KQ  
  { @Ou H=<YN  
  return OpClass::execute(lt(t)); =z. hJu  
} ?o(284sV3  
LATizu  
} ; "`M~=RiI  
Zh8\B)0unn  
`+w= p7ET  
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 lWRl  
好啦,现在才真正完美了。 U$2Em0HO}  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,7V?K j  
! $JX3mP  
template < typename Right > gP>pb W_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C@a I*+@-"  
  { Ou[`)|>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DN%}OcpZ  
} ZX/FIxpy  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HzM\<YD  
pCt2 -aam  
i ;B^I8  
>lIzeEW#  
f r~Eb'8  
十. bind O _9r-Zt^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "rMfe>;FJ  
先来分析一下一段例子 \PS]c9@,rc  
`R0~mx&6G  
y A5h^I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :2j`NyLI.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RQ=rB9~:ZN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U*+-#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 18X?CoM~  
我们来写个简单的。 h1S)B|~8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GP+=b:C{E  
对于函数对象类的版本: tQ@7cjq8bA  
_#\Nw0{  
template < typename Func > lL zR5445)  
struct functor_trait < }K9 50  
  { ]s Euh~F  
typedef typename Func::result_type result_type; ;BuMzG:tmZ  
} ; &en2t=a  
对于无参数函数的版本: eFsl  
gq?O}gVD  
template < typename Ret > )VQ[}iT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UXji$|ET6  
  { 0j8fU7~6S  
typedef Ret result_type; GyL9}  
} ; oI#TjF  
对于单参数函数的版本: +788aK,{#  
=w`Mc\o"  
template < typename Ret, typename V1 > 7=G6ao7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |6^a[x3/U  
  { Xr^ 5Th\  
typedef Ret result_type; 2|7:`e~h  
} ; {ccc[G?>.Q  
对于双参数函数的版本: RF*>U a  
r.)n>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yLf9cS6=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !RJ@;S  
  { ItLR|LO9  
typedef Ret result_type; l!}gWd,H  
} ; AyQ5jkIE^{  
等等。。。 oi`L ;w|]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BcQUD?LC`  
4U\>TFO  
template < typename Func > sDs.da#*2  
struct func_return ac\aH#J_nC  
  { ^6# yL6E,~  
template < typename T > R@grY:h  
  struct result_1 z~f;}`0  
  { G\tN(%.f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pz*BuL <  
} ; >!Gq[i0  
: F3UJ[V  
template < typename T1, typename T2 > W/A@qo"  
  struct result_2 sT=|"H?  
  { #}fvjJ{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @|;[ ;:h@  
} ; +o3n%( ^~  
} ; ]*]*O|w  
;Qy Ew5  
;Mq'+4$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8;`B3N7  
lI46 f  
template < typename Func, typename aPicker > o~Hq&C"^}  
class binder_1 ommW  
  { *DcIC]ao[  
Func fn; hgYFR6VH  
aPicker pk; `6-flc0r  
public : BO}IN#  
OqsuuE  
template < typename T > Q`K^>L1  
  struct result_1 -hfDf{QN  
  { wL3BgCxqDL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gLSI?  
} ; tYMr  
8~qpOQX^V  
template < typename T1, typename T2 > 3<.DiY  
  struct result_2 6Jy%4]wK  
  { ZuWh gnp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  e+#Oj  
} ; }JOz,SQHP  
>=rniHs=?7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iuqJPW^}  
>r)UDa+  
template < typename T > rc:UG "[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | #a{1Z)  
  { 3v$n}.  
  return fn(pk(t)); 9FC_B+7  
} ?!F<xi:  
template < typename T1, typename T2 > +?t& 7={~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zxs)o}8icO  
  { `r&Ui%fk;0  
  return fn(pk(t1, t2)); "=%YyH~WY  
} V@LBy1z  
} ; 08@4u L  
- A}$5/  
O>f*D+A-  
一目了然不是么? rv)Eg53Q  
最后实现bind \{rhHb\|h  
r#j3O}(n  
.0>bnw  
template < typename Func, typename aPicker > W|;`R{<I%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oT:w GBW  
  { SANb g&$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MS2/<LD3d  
} wBI:}N@.  
IN;!s#cl:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UC`sq-n  
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。 ?3LV$S)U  
,: z]15fX  
十一. phoenix VAheus  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _;BNWH  
^eoW+OxH  
for_each(v.begin(), v.end(), / E!6]b/  
( Z @m5hx&  
do_ V/\`:  
[ l YdATM(h  
  cout << _1 <<   " , " \2f?)id~  
] d hg($m  
.while_( -- _1), B\|^$z2  
cout << var( " \n " ) ]LCL?zAzH!  
) .1h\r, #  
); 4 y.' O  
Z5wDf+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @d5t%V\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BVv-1$ U^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b!QRD'31'j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7 mA3&<&q  
~s?y[yy6i  
DjZTr}%q  
template < typename Cond, typename Actor > %"E!E1_Sv  
class do_while .ezko\nU  
  { b V_<5PHP  
Cond cd; rCGKE`H  
Actor act; fP;I{AiN~  
public : 0ly6  |:  
template < typename T > KLj/,ehD !  
  struct result_1 _+~jZ]o N  
  { CJ3/8*;w  
  typedef int result_type; 8;UkZN"hy5  
} ; <X5V]f  
_s=<Y^l%x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A|mE3q=  
q`|E9  
template < typename T > su60j^e*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EcR[b@YI  
  { qIy9{LF  
  do *xeJ4h  
    { {j[*:l0Ui  
  act(t); 1 j|XC  
  } g]b%<DJ  
  while (cd(t)); ]3U|K .G  
  return   0 ; /HSg)  
} aO:A pOAO  
} ; xy)W_~Mk  
:W'.SRD  
JV;VR9-l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -S@ ys  
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。 >G0ihhVt  
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。 ]VN1Y)  
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。 =*?XZA)c  
下面就是产生这个functor的类: nwDW<J{f|U  
^sJp!hi4=)  
N9H qFp  
template < typename Actor > od vUU#l  
class do_while_actor li`  
  { p2GN93,u@P  
Actor act; +b dnTV6  
public : #KLW&A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qm=9!jqC;  
)qWO}]F  
template < typename Cond > xLbF9ASim  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CS xB)-  
} ; MA mjoH  
V2 }.X+u&<  
&9n=!S'Md  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;[,#VtD  
最后,是那个do_ 2Aq+:ud)P  
!uKuO  
z)&&Ym#  
class do_while_invoker ]V"B`ip[2  
  { U`4t4CHA  
public : Bo*Wm w  
template < typename Actor > *u34~v16,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4Gh%PUV#  
  { 51>OwEf<R  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,v*\2oG3^  
} m`,h nDp  
} do_; (bogAi3<F  
 ZN;fDv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S.fb[gI]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i+Xb3+R  
最后来说说怎么处理break和continue jdD`C`w|,  
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。 |y]8gL^  
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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