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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )(&Z&2~A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qU ESN!  
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, @I\&-Z ^  
gEWKM(5B}  
%by8i1HR  
{|Ew]Wq  
  class filler {Q/XV=  
  { H.sYy-_]F  
public : (X!?#)fyn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  C~C}b  
} ; ]QB<N|ps  
(eTe`   
VBHDI{HzRv  
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: *3,GQ%~/z  
x3X^\ Ig  
RTHe#`t  
%Se@8d8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AOh\%|}  
v0~'`*|&  
wUnz D)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SONv] ));  
\ C^fi}/]  
n|G x29 E  
Y}G9(Ci&  
二. 战前分析 /h/f&3'h  
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。 +`;YK7o  
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 bnso+cA  
W(5et5DN,  
`# N j8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z/y&;N4  
  /* --------------------------------------------- */ jacp':T  
vector < int *> vp( 10 ); _?9|0>]xG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m@|0iDS  
/* --------------------------------------------- */ Zd2B4~V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Mqy5>f)  
/* --------------------------------------------- */ OxGS{zs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \S]"nHX  
  /* --------------------------------------------- */ $:{r#mM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0nz=whS{  
/* --------------------------------------------- */ U"Gg ,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =qQH,{]c6  
?CaMn b8  
 ,\HZIl[8  
i|- 6  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^A4bsoW  
1._1, _2是什么? i)vbmV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 rQ_!/J[9  
2._1 = 1是在做什么? ?{@UB*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 d0@&2hO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =}bDT2Nb  
jRk"#:  
Bz&6kRPv  
三. 动工 >8I?YT.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X/=*o;":  
(\CT "u-  
f)~j'e  
+[ +4h}?  
template < typename T > QD<GXPu?N  
class assignment z.NJu q  
  { YQ\c0XG  
T value; DEdJH4  
public : NU>'$s  
assignment( const T & v) : value(v) {} )<fa1Gz#^  
template < typename T2 > [8-. T4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |.OXe!uU41  
} ; v)^8e0vx  
-i,=sZXB  
Dy_ayxm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0QWc1L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~1_v;LhH5+  
29W~<E8K-  
t`b!3U>I  
.ZV-]jgr  
  class holder L7\ rx w  
  { 'U9l  
public : fyRSg B00$  
template < typename T > Ia> 07av  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b7thu5  
  { {LwV&u(  
  return assignment < T > (t); K *<+K<Tp  
} *%[L @WF  
} ; ,'7 X|z/_>  
-y@# ^SrJ  
rA=iBb3`  
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: nUp, %z[  
~\UH`_83[  
  static holder _1; RDX$Wy$@L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E%B:6  
B+8lp4V9%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1E1oy( \V  
而不用手动写一个函数对象。 B)5 QI  
3lkz:]SsE  
5$Q}Zxh  
kjS9?>i  
四. 问题分析 "@P)  
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。 m1d*Lt>F@  
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。 J )*7JX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E41ay:duAl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n86=1G:%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ZQY]c  
a9+l :c@  
五. 问题1:一致性 <Mt>v2a3Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| v;%>F)I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )z:"P;b"Nl  
T5:p^;?g  
struct holder /t4#-vz  
  { T@Q,1^?i  
  // vs*Q {  
  template < typename T > n7CwGN%  
T &   operator ()( const T & r) const lhp.zl  
  { ^]{)gk8P~2  
  return (T & )r; []\=(Uc;  
} ?}mbp4+j[  
} ; q_J)68BR  
bhqV2y*'  
这样的话assignment也必须相应改动: a 8(mU%  
+NM`y=@@  
template < typename Left, typename Right > >EVY,  
class assignment pA~eGar_J  
  { s<GR ?  
Left l; j\/Rjn+:[  
Right r; "DpgX8lG_  
public : qm!&(8NfK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E1"H( m&6  
template < typename T2 > q'% cVM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } = Ff2  
} ; B %L dH  
Ub"6OT1tl  
同时,holder的operator=也需要改动: }$5e!t_K  
ZLN79r{T  
template < typename T > gq:2`W&5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kuQ+MQHs  
  { hFLLg|@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aR c2#:~;  
} @hz~9AII9  
,`su0P\%#.  
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。 :S_3(/} \  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z:Q4E|IX  
$-J=UT2m  
return l(rhs) = r; x2_?B[z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9pehQFfH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IXz)xdP  
S.E'fc1  
template < typename Tp > l ;fO]{  
class constant_t r;~2NxMF/  
  { JvI6+[  
  const Tp t; 'Cq)/}0  
public : 2B !Bogs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fxcCz 5  
template < typename T > '^6jRI,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i*3*)ly  
  { (Y[q2b  
  return t; ;_TPJy  
} dyyGt }}5f  
} ; k~|5TO  
yE3l%<;q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 av; ~e<  
下面就可以修改holder的operator=了 SI~MTUqt  
LOPw0@  
template < typename T > xDtJ& 6uFw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T`Jj$Lue{  
  { $={^':Uh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ra~|;( %d  
} {~=Z%Cj2Q  
k04CSzE"%  
同时也要修改assignment的operator() eGEeWJ}[$  
M{   
template < typename T2 > ]NRQM8\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  FTk`Mq  
现在代码看起来就很一致了。 %s(Ri6R&  
D'UYHc {  
六. 问题2:链式操作 =eB^( !M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \0'0)@uziQ  
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。 |GqKa  
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。 0DR:qw  
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。 xBevf&tP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /z(;1$Ld6{  
tAxS1<T4  
template < typename T > TM?RH{(r  
struct result_1 { d*?O  
  { $,&3:ke1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T=- $ok`G  
} ; `{ 6K~(  
jeLC)lQ*  
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: )=EJFQ*v  
"6} #65  
template < typename T > +kdZfv>  
struct   ref  fcLVE  
  { fMSB  
typedef T & reference; @x4IxGlUs  
} ; Obl,Qa:5  
template < typename T > 5Y}=,v*h}  
struct   ref < T &> ZR"BxE0_k  
  { tXu_o6]  
typedef T & reference; -sqoE*K[8  
} ; UwQyAD]Ht  
$SAk|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y{v\m(D  
~6HaZlBB  
template < typename T > THXG~3J<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @4ECz>Q  
  { Oj`I=O6  
  return l(t) = r(t); CdFr YL+F  
} g~Hmka_fD1  
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。 sm1(I7y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]>%M%B  
XSDudL  
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 x 8v2mnk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qjl.O HO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]DV=/RpJ9B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +:#x!i;W8[  
最后的布局是: aIsT"6A~{  
                Add D) my@W0,  
              /   \ h,u?3}Knnb  
            Divide   5 zwEZ?m!  
            /   \ +_E\Omcw  
          _1     3 }-8ZSWog6f  
似乎一切都解决了?不。 8E:d!?<^&I  
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。 bf2B  
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。 yo=0Ov  
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: x+V@f~2F  
PE7D)!d T  
template < typename Right > fZ6"DJZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1p%75VW  
Right & rt) const sE Rm+x<  
  { c&rS7%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VBe.&b8  
} &|8R4l C|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )?zlhsu}1;  
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。 <Jwx|  
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。 rgOc+[X  
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。 [fjP.kw;J  
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。 ( ;(DI^Un8  
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? dRXEF6G  
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: x_K8Gr#Z0  
'9R.$,N  
template < class Action > k9|8@3(h  
class picker : public Action y))) {X  
  { BWHH:cX  
public : TTSyDl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1[&V6=n  
  // all the operator overloaded }kK6"]Tj  
} ;  `[=3_  
]3/_?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。 zP(UaSXz/  
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: %Uz 5Ve  
c'gV  
template < typename Right > TODTR7yGo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m+ww  
  { HL*Fs /W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /`b(} m  
} dhAkD-Lh  
-{tB&V~+v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rbEUq.Yk]~  
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。 >Y\$9W=t  
1m5 =Nu  
template < typename T >   struct picker_maker P nxxW?  
  { R | &+g\{;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zx7g5;J  
} ; 3cH`>#c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (Q/Kp*a  
  { zK P{A Sk  
typedef picker < T > result; A/%+AH(  
} ; )PNeJf|@  
q#n0!5Lv2  
下面总的结构就有了: 0M=U >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。 M'"@l $[QM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 BnL[C:|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S.#IC lV  
至此链式操作完美实现。 km(Mv  
ZI0C%c.~  
t;?TXAA  
七. 问题3 f L}3I(VK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 42Vz6 k:  
<.HDv:  
template < typename T1, typename T2 > q|N/vkqPz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,8vqzI  
  { pFZ2(b&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2Y`C\u  
} @0 mR_\u\  
c2aW4 TX2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !4blX'<w  
i3s,C;7[2  
template < typename T1, typename T2 > P0 va=H  
struct result_2 +F9)+wT~;q  
  { V:wx@9m)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0bt"U=x4  
} ; Y\sSW0ZX  
mg)ZoC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %v_w"2x;  
这个差事就留给了holder自己。 iLyJ7zby  
    @/w ($w"  
f'2Ufd|J|  
template < int Order > _W3>Km-A=/  
class holder; -ST[!W V  
template <> ;Az9p h  
class holder < 1 > j1yW{  
  { &QoV(%:]  
public : _^;;vR%   
template < typename T > \U0p?wdr:  
  struct result_1 f-O`Pp FQ  
  { "/O`#Do/  
  typedef T & result; \"X<\3z2  
} ; EzXGb  
template < typename T1, typename T2 > )225ee>  
  struct result_2 bi^Xdu  
  { k!^Au8Up?  
  typedef T1 & result; BM@:=>ypQ  
} ; NFEF{|}BM  
template < typename T > -S ASn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |K H&,  
  { k6p Xc<]8  
  return (T & )r; vwlPFr Ll  
} dC F!.  
template < typename T1, typename T2 > x P3v65Q1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *A>I)a<:  
  { QNk\y@yKw  
  return (T1 & )r1; xux j  
}  bK7j"  
} ; sI7<rI.t){  
K)z! e;r  
template <> R`_RcHY:  
class holder < 2 > 905%5\Y  
  { NJVAvq2E.  
public : exn Fy-  
template < typename T > ^o*$OM7x  
  struct result_1 C_&-2Z  
  { ?(up!3S'x  
  typedef T & result; /]mfI&l+9  
} ; ~ PO)>;  
template < typename T1, typename T2 > <Ag`pZ<s  
  struct result_2 N<e=!LV  
  { Ed(6%kd  
  typedef T2 & result; Y\Z.E ;  
} ; rhLm2q  
template < typename T > uh][qMyLM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @Yv.HhO9  
  { 7({"dW  
  return (T & )r; ;{zgp  
} O e-FI+7  
template < typename T1, typename T2 > 7B|ddi7Q>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OMi_')J  
  { (4hCT*  
  return (T2 & )r2; W!R}eLf@  
} #i8] f{  
} ; K%+[2Hj2  
q13bV  
fG+/p 0sJ?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |Sne\N>%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  Stzv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z|8oD*,  
0#gu7n|J  
return l(i, j) = r(i, j); wRa$b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YH0=Y mU#X  
Wsz-#kc\[  
  return ( int & )i; 6@"lIKeP  
  return ( int & )j; N3_rqRd^  
最后执行i = j; ]dx6E6A,  
可见,参数被正确的选择了。 OwdA6it^f  
*?'^R c  
V<ZohB?y  
K,!"5WrX*  
W+F^(SC\  
八. 中期总结 u9TiEEof3  
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: , ;'y <GA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eQiK\iDS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IfeCSK,x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -v '|#q  
G(g.~|=EZ  
ewOd =%  
zdL"PF  
_y,? Cj=u|  
Nq$Xe~,*  
九. 简化 q_h=O1W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 deRnP$u0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cZd9A(1"^  
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: @w8MOT$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zlUXp0W  
  +-*/&|^等 n<}t\<LG^c  
2. 返回引用。 1Qc>A8SU  
  =,各种复合赋值等 h!vq~g  
3. 返回固定类型。 zNZ"PYh<u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j}uVT2ZE%  
4. 原样返回。 *J ]2"~_.  
  operator, Ju0W  
5. 返回解引用的类型。 ?)8OC(B8q  
  operator*(单目) yX-h|Cr"  
6. 返回地址。 :`pgdn  
  operator&(单目) 8lI'[Y?3.  
7. 下表访问返回类型。 BI BBp=+  
  operator[] mbij& 0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O|5Z-r0<  
  operator<<和operator>> _P^ xX'v  
,#NH]T`c1  
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。 *dTI4k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o7qZy |\4S  
ai3wSUYJi  
template < typename Left > i9QL}d  
struct value_return ^Yz.}a##w2  
  { Vy- kogVt  
template < typename T > u_;&+o2  
  struct result_1 LD.^.4{c:  
  { [m}58?0~x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; da'7* &/  
} ; ,KfBG<3   
dbmty|d  
template < typename T1, typename T2 > Y &G]M  
  struct result_2 \Q CH.~]  
  { <b5J"i&m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4v=NmO }  
} ; \Y>!vh X  
} ; 3I" <\M4x  
yY 3Mv/R  
l2AAEB_C.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e=8z,.Xk  
&fyT}M A  
下面我们来剥离functor中的operator() xE[CNJ%t^,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |i}5vT78  
_ ?\4k{ET  
return l(t) op r(t) O%>FKU>(?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R*DQm  
return op l(t) 3U_,4qf  
return op l(t1, t2) B9Ha6kj  
return l(t) op *c 0\<BI  
return l(t1, t2) op i uNBw]  
return l(t)[r(t)] ZRK1 UpP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fz3QSr7FU  
iG.qMf.  
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: _#kjiJj *  
单目: return f(l(t), r(t)); y [pU8QSt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8,5H^Bi  
双目: return f(l(t)); r8k.I4  
return f(l(t1, t2)); qv+8wJ((  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q#,j,h  
"#3p=}]  
struct meta_divide ,{pC1A@s  
  { U&(TqRi,  
template < typename T1, typename T2 > uTX0lu;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Nydhal00  
  { &3o[^_Ti  
  return t1 / t2; |x Nd^  
} 7jf%-X  
} ; DKvNQ:fI>9  
6G6B!x  
这个工作可以让宏来做: f19~B[a  
#VLO6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RfZZqe U  
template < typename T1, typename T2 > \ t$*V*gK{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +1R qo  
以后可以直接用 ;)SWUXa;{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LK?V`J5wY  
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 Q)H1\  
(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。。。) M.[A%_|P  
r N.<S[  
P XH"%vVF  
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 MV~-']2u  
^EG@tB $<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7p!w(N?s  
class unary_op : public Rettype VkD8h+)  
  { C4`u3S  
    Left l; ,^>WC G  
public : q3~RK[OCq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]h`<E~  
k *#fN(_  
template < typename T > z1WF@ Ej  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hf ]w  
      { {|jrYU.k~  
      return FuncType::execute(l(t)); 4)IRm2G  
    } OFyZY@B-C~  
?11\@d  
    template < typename T1, typename T2 > 4raKhN"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jDaWmy<ha  
      { m V U(b,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); us:V\V  
    } ? 7H'#l  
} ; v)TFpV6b{p  
EZz`pE  
}EW@/; kC  
同样还可以申明一个binary_op D+y_&+&,t  
i;yr=S,a0/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "(U%Vg|)  
class binary_op : public Rettype !aVwmd'9  
  { ]Q%|69H}B  
    Left l; [T5z}!_y  
Right r; +yh-HYo`  
public : z@_ 9.n]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6*cY[R|q!  
@ eQo  
template < typename T > w'Cn3b)`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5T,In+~Kd  
      { P/'9k0zs)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cITF=Ez  
    } :EX H8n&|  
N~w4|q!]  
    template < typename T1, typename T2 > mJ>@Dh3>G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bhI yq4N  
      { r%QnV0L^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U;QN+fF]u  
    } CQLh;W`Dc  
} ; XO=UKk+EK  
R m{\ R  
@rTAbEk{U  
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 @\!9dK-W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )k@+8Yfa1p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Sb9In_* 0  
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。 Ww }qK|D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \[-z4Fxg|'  
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。。。 LEUD6 M+~t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kRyt|ryWh  
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) >-~2:d\M3  
下面是修改过的unary_op /pa8>_,~  
^w+jPT-n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R]-$]koQO  
class unary_op NW$C1(oT  
  { f +#  
Left l; K}]0<\N  
  zW@OSKq4  
public : |?t6h 5Mt"  
)"&$.bWn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7jb{E+DrG  
&I[ITp6y 0  
template < typename T > I& `>6=)  
  struct result_1 )BuS'oB  
  {  n(mS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wgh4DhAW  
} ; l Z3o3"  
<z>K{:+>  
template < typename T1, typename T2 > )6S;w7  
  struct result_2 `VT0wAe2;  
  { !`BK%m\8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~N i#xa  
} ; K|H&x"t  
ZU vA`   
template < typename T1, typename T2 > m-SP#?3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const No\H QQ  
  { [ imC21U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,sAN,?eG~  
} [n`SXBi+n  
X9:(}=E V  
template < typename T > &wZ ggp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I<w`+<o(  
  { 8Ee bWs*1  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6zQ {Y"0  
} A%VBBvk  
;x[F4d  
} ; ,RkL|'1l  
x04JU$@  
L"i B'=  
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 u5f+%!p  
好啦,现在才真正完美了。 ~urV`J  
现在在picker里面就可以这么添加了: :'OCQ.[{s  
gyW*-:C  
template < typename Right > @17hB h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q2I;Ly\3o  
  { )P^5L<q>|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2$D *~~  
} 5G~;g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lR!Sdd} -  
kT(}>=]g  
Nk-biD/J  
mx#H+:}&r  
qAH@)}  
十. bind \WM*2&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #5?Q{ORN o  
先来分析一下一段例子 ;Yrg4/Ipa  
Yx_[vLm  
AgsMk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )Oq N\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {cF7h)j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \?,'i/c-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \C3ir&  
我们来写个简单的。 Fj9/@pe1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @<]xbWhuw  
对于函数对象类的版本: XpzdvR1  
@!\ g+z_"  
template < typename Func > p{j }%) 6n  
struct functor_trait @:@0}]%z9  
  { -jB1tba  
typedef typename Func::result_type result_type; oZ O 6J-ea  
} ; /EUv=89{!  
对于无参数函数的版本: eNlE]W,=  
Sti)YCXH  
template < typename Ret > yQ4]LyS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K\&A}R  
  { {xw*H<"f<  
typedef Ret result_type; S;$@?vF  
} ; 9.| +KIRb  
对于单参数函数的版本: d"nz/$  
j.$#10*:  
template < typename Ret, typename V1 > ?~rF3M.=|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O)MKEMuA  
  { ^R.#n[-r2  
typedef Ret result_type; 0 &U,WA  
} ; %zHNX4  
对于双参数函数的版本: ^4Ra$<  
U,C L*qTF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #q~SfG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1<]g7W  
  { ,ZcW+!  
typedef Ret result_type; (NUk{MTX  
} ; f\"Qgn  
等等。。。 v{ .-x\;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7?K?-Oj  
5y! 4ny _  
template < typename Func > d"+zDc;  
struct func_return m",wjoZe*  
  { g$~3@zD  
template < typename T > 9<5SQ  
  struct result_1 { p {a0*$5  
  { Q>nq~#3?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &0Zn21q  
} ; Ebp^-I9.d  
9`\hG%F  
template < typename T1, typename T2 > )2}{fFa%  
  struct result_2 2 [a#wz'  
  { TH2D;uv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8WU UE=p  
} ; [~ bfM6Jw  
} ; vy#n7hdCc  
chsjY]b  
2Z6#3~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lIO.LF3  
58*s\*V` \  
template < typename Func, typename aPicker > (yE?)s  
class binder_1 ~=HN30  
  { w[z^B&  
Func fn; !v|j C  
aPicker pk; /-<S FT`  
public : zp r`  
;Jt*s  
template < typename T > d$s1l  
  struct result_1 X 'Q$v~/  
  { \_FX}1Wc2.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; In|:6YDL&  
} ; IC+Z C   
l?~SH[V  
template < typename T1, typename T2 > D;)Tm|XizW  
  struct result_2 ^~(vP:  
  { K1Nhz'^=D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .]%PnJM9K  
} ; qIK"@i[ uq  
cD^n}'ej  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I,vy__ sZ  
7/NXb  
template < typename T > o:_}=1nh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const km'3[}8o&  
  { A!s\;C  
  return fn(pk(t)); s M({u/  
} >e*m8gm#  
template < typename T1, typename T2 > A] pLq`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ivC1=+  
  { "K`B'/08^  
  return fn(pk(t1, t2));  vrdlI^  
} wly#|  
} ; 6G G&mqr+  
%(Sy XZ  
M(x5D;db/  
一目了然不是么? Wm4@+ }  
最后实现bind xf<D5 olZ  
aM?Xi6 U5  
g5R2a7  
template < typename Func, typename aPicker > "JAYTatO7H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /HgdTyR)  
  { n>jb<uz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Oi&.pY:X-  
} !7@IWz(, "  
:Ts"f*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %d*k3 f }  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 31 4PcSc  
 ^ruS  
十一. phoenix QIF|pZ+^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;oV dkp  
5Fm.] /  
for_each(v.begin(), v.end(), jNB|98NN  
(  db^S@}  
do_ DCM ,|FE  
[ C_=! ( @`8  
  cout << _1 <<   " , " vL@N21u  
] ?1i>b->  
.while_( -- _1), \%=\_"^?  
cout << var( " \n " ) ln)_Jf1r  
) 8s pGDg\g  
); CL|t!+wU/  
:}TT1@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ej>8$^y  
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 jI(~\`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r9 'lFj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: < i"U%Ds(  
4.7OX&L'G  
iU{bPyz ,  
template < typename Cond, typename Actor > 7kO5hlKeo  
class do_while Ev%4}GwO4  
  { 5Tluxt71  
Cond cd; XP *pYN  
Actor act; Q^/66"Z:Z  
public : T[B@7$Dp*  
template < typename T > aiGT!2  
  struct result_1 2]C`S,)  
  { m `~/]QQ  
  typedef int result_type; |/C>xunzz  
} ; 6c>t|=Ss(  
1HL}tG?+#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U|6ME%xm  
Cq;t;qN,nQ  
template < typename T >  d_gm'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F=yrqRS=  
  { *DObtS_ 6  
  do P!'Sx;C^f  
    { kM|akG  
  act(t); AJ`b- $Q  
  } HS.3PE0^C  
  while (cd(t)); LF* 7;a  
  return   0 ; Kf2*|ZHj  
} Um]>B`."wK  
} ; ~ z*  
>3s9vdUp4h  
cW;to Q!P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1u7 5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 x:b 0G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 KG)7hja<6g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UOSa`TZbZ  
下面就是产生这个functor的类: t Krr5SRb  
HT)b3Ws~M8  
]Gm,sp.x  
template < typename Actor > }"wWSPD  
class do_while_actor B5*{85p(u  
  { }MW*xtGV  
Actor act; [tym~ZZ]_m  
public : OJ\IdUZ   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B2:6=8<  
/vS!9f${  
template < typename Cond > Q\&FuU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S9J<3 =  
} ; P;bl+a'gu  
Mz# &"WjF  
|lOxRUf~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g* F?  
最后,是那个do_ U(]a(k<r  
))cL+ r  
'A .c*<_  
class do_while_invoker o $oW-U  
  {  wX@&Qv  
public : [?iA`#^d  
template < typename Actor > $wH{snX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b>=MG8  
  { ^ '!]|^  
  return do_while_actor < Actor > (act); .x5Y fe  
} .pNWpWL.  
} do_; )dgXS//Y  
A-1Wn^,> *  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E ;65kZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y[Zl,v7  
最后来说说怎么处理break和continue lrB@n?hk  
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。 /9NQ u  
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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