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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L6O* aZ|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yc&yv  
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~z1%?  
,aU_bve  
^3^n|T7le  
"oz qfh  
  class filler ^g"G1,[%w  
  { A7C+-N  
public : `a*[@a#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $b QD{ {  
} ; N[~ RWg  
)\8l6Gw  
/z.Y<xOc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bODCC5yL  
[8v v[n/  
sFsp`kf  
=]K;"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @Xts}(L  
P{h;2b{  
Mpzt9*7R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }.>( [\ q  
@2nar<  
g ]e^;  
YKlYo~fGN9  
二. 战前分析 9LI #&\lba  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |7LhE+E  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 . K s%ar  
L'iENZ I$  
tURjIt,I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j'R{llZW  
  /* --------------------------------------------- */ kI<;rP1S|  
vector < int *> vp( 10 ); n6Je5fE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i 3?=up!  
/* --------------------------------------------- */ N =FX3Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dDK4I3a  
/* --------------------------------------------- */ #N.W8mq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |4^us|XY  
  /* --------------------------------------------- */ UzTFT:\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2~h! ouleY  
/* --------------------------------------------- */ fkbHfBp[(A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M_lQ^7/  
CoO..  
gi\2bzWkbX  
S~X&^JvT  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~)xg7\k  
1._1, _2是什么? M=:!d$c  
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。 ,@!io  
2._1 = 1是在做什么? {]BPSj{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。 ek\8u`GC  
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。 +i HZ*  
z~fZg6  
4 ;ybQ  
三. 动工 AqnDsr!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b&BkT%aA(G  
?y_W%og W  
W}{RJWr  
&\),V1"  
template < typename T > }-4@EC>  
class assignment zW.I7Z0^  
  { Jmg<mjq/G  
T value; Gmi ^2?Z(  
public : R!{^qHb  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zq1Z rwPF  
template < typename T2 > B?n 6o|8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O =m_P}K  
} ; v% a)nv  
@D1}).  
pn"TFapJA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PIOG| E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %EV\nwn6  
\vwsRT 1  
eYNu78u   
6bPoC$<Z  
  class holder OD{()E?1B  
  { ~C M%WvS  
public : JV_VF'  
template < typename T > bvn%E H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NN> E1d=  
  {  rG[iEY  
  return assignment < T > (t); A.-j 5C4  
} jR1t&UD3Y  
} ; '^mCLfo0}  
tV.qdy/]}  
]rC2jB\,M  
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: $[(amj-;l  
'C[{cr.`  
  static holder _1;  \EI<1B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J34/rL/s  
/Q]6"nY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }OZut!_  
而不用手动写一个函数对象。 l/*NscYtQ  
l$_q#Kd  
OeMI  
J)o.@+Q}  
四. 问题分析 2-G6I92d  
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。 ?OjZb'+=K  
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。 skaPC#u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /Uxp5 b h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y0}3s)lKv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B8Vhl:p  
)WWqi,T}  
五. 问题1:一致性 SfTTB'9  
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?| 3(o}ulp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7+]+S`p  
K<3,=gL9[  
struct holder iEx sGn]2  
  { Sjb[v  
  // vC#_PI  
  template < typename T > |NMf'$  
T &   operator ()( const T & r) const 3g79pw2w=  
  { )\aCeY8o  
  return (T & )r; h95a61a,Vy  
} -ElK=q  
} ;  {4]sJT  
vD-m FC)  
这样的话assignment也必须相应改动: Kx4_`;>  
YzA6*2  
template < typename Left, typename Right > yV.E+~y  
class assignment #!.26RM:P  
  { wqnrN6$jf  
Left l; mv,p*0  
Right r; sh#hDU/</  
public : \:mZ)f3K=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wn1` 9  
template < typename T2 > qX9x#92  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~SzHIVj:6  
} ; Nh^ lC  
iVaCXXf'  
同时,holder的operator=也需要改动: {u}d`%_.M  
]&b>P ;j:  
template < typename T > u=QG%O#B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {)`tN&\  
  { OK] _.v}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *DDqa?gQb  
} b}APD))*H!  
(J6>]MZ#)  
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。 /}\Uw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y1 qJ  
faIHmU  
return l(rhs) = r; N\{{:<Cp\  
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。 <sncW>?!~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?y/LMja  
$eu-8E'  
template < typename Tp > ,@Fde=Lw  
class constant_t vk><S|[n  
  { 0rrNVaM  
  const Tp t; R3bHX%T  
public : "/k TEp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w}rsboU  
template < typename T > E+"m@63  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QKHAN{hJ  
  { 1F,>siuh ,  
  return t; <rn26Gfr  
} Gnthz0\]{  
} ; 5>x?2rp  
^yFtL(x,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ze.\<^-t  
下面就可以修改holder的operator=了 S_ER^Pkg  
}K.2  
template < typename T > o"gtWAGH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Dg=!d)\  
  { u*6Y>_iA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UFl+|wf  
} c'}dsq\  
,ZWaTp*D/  
同时也要修改assignment的operator() rtn.^HF  
al1Nmc #  
template < typename T2 > yx\I&\i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^q}cy1"j"  
现在代码看起来就很一致了。 ))xP]Muv  
Oz1S*<]=,~  
六. 问题2:链式操作 FzzV%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gp(: o$  
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。 b?]Lx.l-  
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。 /H'F4->  
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。 [bh8Nj\E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /^\UB fE  
Qq{>]5<  
template < typename T > %] #XIr  
struct result_1 t3 rQ5m  
  { GwM(E^AG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <$@*'i^7Ez  
} ; U][\|8i  
7^FJ+gN8b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !v\ _<8  
),rd7GB>  
template < typename T > w!--K9  
struct   ref :406Oa  
  { WlHK  
typedef T & reference; X:kr$  
} ; > }fw7X  
template < typename T > GX#SCZ&}C  
struct   ref < T &> y!u=]BE  
  { J ?^R 1  
typedef T & reference; xcM*D3  
} ; 6d{&1-@>  
(iJ9ekB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3aUWQP2  
Vo`,|3^  
template < typename T > 8Cef ]@x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E (-@F%Q  
  { "n%0L4J  
  return l(t) = r(t); Ql]+,^kA@  
} ~]V}wZt>h  
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。 8nE}RD7bx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :lE_hY  
$I|6v  
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 r7Zx<c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =-%10lOI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PD $' ~2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z,K;GZuP  
最后的布局是: P}~nL  
                Add f >$V:e([  
              /   \ EPiZe-  
            Divide   5 jt`\n1q)  
            /   \ 60z8U#upM  
          _1     3 hCpcX"wND  
似乎一切都解决了?不。 _ K Ix7  
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*{nf  
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。 ZwOX ,D  
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: bnZ~jOHl  
d}^G790  
template < typename Right > AMre(lgh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %4,v2K  
Right & rt) const )%wNVW 0C  
  { 2+=:pc^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %EE Q ^lm  
} .K`EflN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wCgi@\  
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。 wfQ^3HL  
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 Od<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。 FH)_L1n  
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。 >K n7A  
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? 5 >\~jf  
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: )>;V72  
1n!xsesSc  
template < class Action > 4A)@,t9+  
class picker : public Action Fk#$@^c@  
  { 4 Kh0evZ  
public : >/.w80<'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #?C.%kD  
  // all the operator overloaded 0s!';g Q  
} ; de_%#k1:L  
p6X-P%s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !:wA\mAd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: *Xl,w2@  
kp3%"i&hD  
template < typename Right > O9ar|8y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^m ['VK#?  
  { b_Dd$NC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B'&QLO|  
} W2BZG(dm  
+3[8EM#g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b?K`DUju{0  
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。 a.2Xl}2o5  
=/Ph ]f9  
template < typename T >   struct picker_maker t.Yf8Gy  
  { (v}4,'dS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i]15g@  
} ; }D[j6+E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p(!d,YSE  
  { s("\]K  
typedef picker < T > result; ipC <p?PpR  
} ; \:4SN&I~  
D{rM  
下面总的结构就有了: W1_.wN$,5  
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。 /|m0)H.>  
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。 4n} a%ocv^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K05U>151  
至此链式操作完美实现。 "\+.S]~  
6d(D >a  
T^icoX=c4  
七. 问题3 <,*3Av  
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。 +_1sFH`  
weH3\@  
template < typename T1, typename T2 > hgK 4;R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Q*x=}NH  
  { s#H_ QOE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0.[tEnLZ  
} qLV3Y?S!L  
CE@[Z  
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: }<^QW't_Y  
"0 $UnR  
template < typename T1, typename T2 > Y94S!TbB  
struct result_2 Z&of-[)  
  { {zalfw{+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;;|.qgxc~  
} ; 4L_)@n}  
:%>)S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )4TP{tp  
这个差事就留给了holder自己。 1:!H`*DU&  
    *yv@B!r  
Bo$dIn2_  
template < int Order > rK\9#[?x  
class holder; tb4^+&.GS  
template <> :DrF)1C  
class holder < 1 > "hk {"0E  
  { t:"3M iM=c  
public : hp`ZmLq/[  
template < typename T > jyB Ys& v  
  struct result_1 DTlId~Dyq  
  { ;I?x; lH  
  typedef T & result; l b;P&V  
} ; E=Vp%08(  
template < typename T1, typename T2 > L1Jn@  
  struct result_2 )|/%]@` N  
  { g`C\pdX"B  
  typedef T1 & result; }T-'""*  
} ; 6{quO# !  
template < typename T > &["e1ki  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {&J~P&,k  
  {  OA^6l#  
  return (T & )r; Y?$  
} f] _'icP  
template < typename T1, typename T2 > 0xY</S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pzZ+!d  
  { =*R6 O,  
  return (T1 & )r1; _+.JTk  
} q ~^!Ck+#*  
} ; [{`2FR:Cd  
Q' Tg0,,S  
template <> '50}QY_R.  
class holder < 2 > ,q;?zcC7  
  { <_c8F!K)T  
public : bObsj]  
template < typename T > Nz}PcWF/  
  struct result_1 d^f rKPB  
  { *%Fu/  
  typedef T & result; 5+Ao.3Xn  
} ; #qFY`fVf1  
template < typename T1, typename T2 > eC94rcb}i{  
  struct result_2 S9{A}+"K  
  { jtUqrJFlQ  
  typedef T2 & result; &isKU 8n  
} ; B$n1 k 45  
template < typename T > SgYMPBh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }'*6 A  
  { ujzfy  
  return (T & )r; :yRv:`r3Lt  
} 2$ &B@\WY  
template < typename T1, typename T2 > QIg'js$W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const skBD2V4  
  { oEX^U4/=  
  return (T2 & )r2; ~Hu!iZ2]  
} ]T'7+5w  
} ; T2 S fBs  
VFzIBgJ3  
I]DD5l}\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 gJCZ9{Nl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }8PO m#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NJ]3qH  
a9UXg< 4  
return l(i, j) = r(i, j); kIX1u<M~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !JyY&D~`  
]jYFrOMy4S  
  return ( int & )i; SZEi+CRs0  
  return ( int & )j; tJybR"NQ  
最后执行i = j; h[&"KA  
可见,参数被正确的选择了。 `<7!Rh,tS^  
u88wSe<\X  
!?v_.  
!LzA  
!sSq4K  
八. 中期总结 Mc <u?H  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: & +*OV:[;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X^Z!!KTH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ![ sXR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wYg!H>5  
Bp3E)l  
n_3 R Q6  
JXM]tV  
hHGuD2%  
L,[Q{:CS  
九. 简化 ]8}51y8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yu)^s!UY;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AYgXqmH~+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: u*TC8!n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B\v+C!/f |  
  +-*/&|^等 Pc_aEBq  
2. 返回引用。 76wNZv) 9  
  =,各种复合赋值等 }f]Y^>-Ux  
3. 返回固定类型。 _'LZf=V0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -(t7>s  
4. 原样返回。 pF4Z4?W  
  operator, =E5bM_P<K  
5. 返回解引用的类型。 __2<v?\  
  operator*(单目) ==&  y9e  
6. 返回地址。 2ozh!8aL  
  operator&(单目) t* =[RS*  
7. 下表访问返回类型。 r!+{In+Z  
  operator[] W*t] d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wWy;dma#  
  operator<<和operator>> TI8r/P? ]V  
'gvR?[!t  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 n{FjFlX2=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G$>QH-p  
XTo7fbW*  
template < typename Left >  }:Gs ,  
struct value_return sVK?sBs]  
  { o`,~#P|  
template < typename T > IQRuqp KL  
  struct result_1 qyv=ot0"~F  
  { 68Gywk3]=u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _ i}W1i  
} ;  C/IF~<B  
Aj)Q#Fd[  
template < typename T1, typename T2 > xwf-kwF8^  
  struct result_2 nUOi~cs  
  { t/\   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?B1Zfu0  
} ; pA6KiY&  
} ; }=5>h' <  
eHuJFM  
M'PZ{6;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait njF$1? )sq  
Lr:Qc#2  
下面我们来剥离functor中的operator() ?: yz/9(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: du66a+@t  
IHni1  
return l(t) op r(t) A~2)ZdAN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N)H "'#-  
return op l(t) XP:A"WK"  
return op l(t1, t2) lL:a}#qxU  
return l(t) op N2v/<  
return l(t1, t2) op |QDoi[ *  
return l(t)[r(t)] IT1YF.i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cm(*F 0<  
C/!.VMl^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4|=>gdW)KN  
单目: return f(l(t), r(t)); ?vFy3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Lwr's'ao.  
双目: return f(l(t)); ^_;'9YD  
return f(l(t1, t2)); wqb4w7%  
下面就是f的实现,以operator/为例 z3jk xWAZ  
6^wI^`NI  
struct meta_divide  X0VS a{  
  { mdWA5p(  
template < typename T1, typename T2 > > S>*JP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R}ki%i5|  
  { Io1j%T#ZT  
  return t1 / t2; 2'DCB{Jv  
} )l7XZ_gw'  
} ; ;=Ma+d#  
C\EIaLN<  
这个工作可以让宏来做: 7$'AH:K  
jk9f{Iu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D\acA?d`  
template < typename T1, typename T2 > \ {^WK#$]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @>)VQf8s1  
以后可以直接用 -&Z!b!jN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w+g29  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y9r4]45  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >}+{;d  
xB *b7-a  
`tkoS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gQy%T]  
Ghgn<YG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HwUaaK   
class unary_op : public Rettype yQ$irS?  
  { wa"0`a:`;  
    Left l; rwRZGd *p  
public : ^dI;B27E*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CS7b3p!I  
CO wcus  
template < typename T > 5/=$p:E>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ';tlV u  
      { ~#r>@C  
      return FuncType::execute(l(t)); aZN?V}^+  
    } FDMQ Lxf  
Zhfp>D  
    template < typename T1, typename T2 > Uwc%'=@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lce,]z\ _  
      { &C9IR,&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AYAU  
    } \@gV$+{9  
} ; A{ +/$7vek  
UP-eKK'z  
5pCicwea#  
同样还可以申明一个binary_op ZISIW!  
uY]';Ot G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . g#}2:3  
class binary_op : public Rettype 4uXGp sL  
  { K4Q{U@ZJ  
    Left l; OrkcY39"~a  
Right r; &FXf]9 _X  
public : q"VmuQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} suN6(p(.  
!db=Iz5)  
template < typename T > 2{ F-@}=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j1_>>xB  
      { Wg|6{'a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); REh"/d  
    } 8W&1"h`  
K *@?BE  
    template < typename T1, typename T2 > k79OMf<v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -wn-PB@r  
      { +~5Lo'^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o?a2wY^_  
    } L4po1  
} ; /@`"&@W'  
G8repY  
6s@!Yn|?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x1@,k=qrd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >WZ.Dj0n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F'uqL+jVO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :` SIuu~@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RuHDAJ"&a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 zA#pgX[#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b 8@}Jv  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) i+`8$uz  
下面是修改过的unary_op ,a5q62)q  
Ftyxz&-4$p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zZ[kU1Fyv  
class unary_op `{#""I^_  
  { AF:_&gF  
Left l; L'wR$  
  =c6d $  
public : ^tTM 7  
}9ulHiR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ) 8xbc&M  
c]*yo  
template < typename T > 9O- otAGM  
  struct result_1 8$uq60JK  
  { qjRbsD>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g0 Q,]\~  
} ; iZ]^JPU}  
rO}1E<g (  
template < typename T1, typename T2 > %p\ ~  
  struct result_2 / B!j`UK  
  { \4 b^*`d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9"[,9HN  
} ; PS~_a  
YMo8C(  
template < typename T1, typename T2 > E?]$Y[KJKs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IR"C?  
  { 7^>~k}H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H ezbCwsx&  
} +P))*0(c_  
}X9 &!A8z  
template < typename T > P*k n}:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3uw3 [ SR1  
  { N!7?D'y   
  return OpClass::execute(lt(t)); l(1.Ll  
} 5B%KiE&p  
xZ'C(~t  
} ; 3=wcA/"!  
O=K0KOj  
\>\ERVEd  
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 z&9ljQ iF  
好啦,现在才真正完美了。 s58dHnj5+  
现在在picker里面就可以这么添加了: hrX/,D -c  
CL7_3^2qI  
template < typename Right > \6AM?}v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rX^uHq8  
  { N(i.E5&9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C#[P<=v  
} vAP1PQX;  
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。 b|V <Kp  
&am<_Tn*3  
fx>QP?Z  
U^}7DJ  
?* +>T@MH  
十. bind I`+,I`~u  
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。 "uplk8iCJ  
先来分析一下一段例子 #y&5pP:@  
y /vc\e  
xsU%?"r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (e;/Smol  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _k}Qe ;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #bcZ:D@FC  
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。 papMC"<g$  
我们来写个简单的。 D<70rBf2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $J4)z&%dr  
对于函数对象类的版本: [kkhVi5;A  
3ylSO73R  
template < typename Func > ;pL!cG@  
struct functor_trait (-J'x%2)  
  { aY4v'[  
typedef typename Func::result_type result_type; X#by Dg  
} ; |"}7)[BW}  
对于无参数函数的版本: 8@doKOA~T  
~zZOogM<  
template < typename Ret > M]%dFQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > { Mf-?_%  
  { ga,kKPL  
typedef Ret result_type; x ;SY80D  
} ; ~p'|A}9[/  
对于单参数函数的版本: 'JgCl'k,  
4YY!oDN:  
template < typename Ret, typename V1 > CY':'aWfa<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X   
  { Y4N7# 5  
typedef Ret result_type; Js:U1q  
} ; ;I@\}!%H  
对于双参数函数的版本: /)RH-_63  
| oOAy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3zmbx~| =\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P( -   
  { /j3",N+I  
typedef Ret result_type; ZJ+ad,?,  
} ; J(8?6&=ck  
等等。。。 2xUgM}e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -G7)Y:  
KL!cPnAUu  
template < typename Func > \HrtPm`e  
struct func_return cBbumf9C  
  { r# oJch=  
template < typename T > |Ch ,C  
  struct result_1 o[RwK  
  { q77qdm q7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |aU8WRq  
} ; Q(Yn8t  
cDYO Ju.  
template < typename T1, typename T2 > ]Ar,HaX-  
  struct result_2 RnC+]J+?4  
  { GJ`._ju  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -Ju;i<  
} ; ukVBC"Ny  
} ; ue?3;BF 5  
a >-qHX-l  
Z0v?3v}9^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]1zud  
@*|UyK.   
template < typename Func, typename aPicker > ]a.^F  
class binder_1 ;"#yHP`  
  { KT 6 ppo  
Func fn; #=0 BjW*  
aPicker pk; ZI4dD.B  
public : F/1m&1t  
B#`'h~(7  
template < typename T > 1R yE8DdP  
  struct result_1 gH,Pz  
  { h 2JmRO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =z"8#_3A  
} ; t_16icF9U  
PJ&L7   
template < typename T1, typename T2 > $0OOH4  
  struct result_2 &PApO{#Q  
  { ai?N!RX%H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O#):*II`9  
} ; yJ ]Va $M  
x![.C,O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V )UtU L  
3b#L*-  
template < typename T > Ahbh,U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] >w@@A  
  { &tf(vU;,'  
  return fn(pk(t)); k' Fu&r  
} A)j!Wgs^z  
template < typename T1, typename T2 >  ~H   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }kItVx  
  { G;W2Z,  
  return fn(pk(t1, t2)); K0B<9Wi |  
} Fv)E:PnKC  
} ; g)ZMU^1  
O^6anUV0  
D@.qdRc3  
一目了然不是么? |N)),/R_  
最后实现bind >!lpI5'Z&  
NOkgG0Z  
dKD:mU",M  
template < typename Func, typename aPicker > %,<Ki]F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ."O%pL]!/b  
  { SsZSR.tD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z$~F9Es9  
} I S'Uuuz7g  
%K=_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .L;e:cvx  
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。 @OFxnF`  
X6(s][Wn  
十一. phoenix a]%s ks  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u8%X~K\  
h~CLJoK<  
for_each(v.begin(), v.end(), |6^%_kO!|  
( 75> Ok/  
do_ .L"IG=Uh#  
[ -r3 s{HO  
  cout << _1 <<   " , " u3,O)[qV  
] Uey'c1  
.while_( -- _1), ]e7?l/N[  
cout << var( " \n " ) L@zhbWY  
) E]m?R 4  
); aHYISjZ]>  
`F&~SU,  
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: *TI?tD  
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 `]@=Hx(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6@8z3JW.A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 79d(UG'O  
XpE847!soL  
Suo$wZ7J  
template < typename Cond, typename Actor > }P{Wk7#Jq  
class do_while gGMQRRq  
  { s0D4K  
Cond cd; jf)l; \u  
Actor act; XQfmD;U  
public : -}h^'#  
template < typename T > M;OMsRCVO  
  struct result_1 {i8 zM6eC  
  { ~7*2Jp'  
  typedef int result_type; <m1v+cnqo  
} ; -MTYtw(  
K r|.I2?"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `JPkho  
Vq{3:QBR  
template < typename T > $6D* G-*8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (*Q:'2e  
  { K5XW&|tY!  
  do Av5:/c.B  
    { MpZ\ j  
  act(t); E!mv}  
  } 'x"(OdM:[  
  while (cd(t)); 2=0HQXXrq  
  return   0 ; 'U`;4AN  
} w=rD8 @  
} ; u-4@[*^T$  
vW vu&3tx  
DU]KD%kl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VHl1f7%@H  
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。 A%$~  
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。 $8HiX6r  
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。 R(VOHFvW6  
下面就是产生这个functor的类: '/@wk#,  
k>.8lc\  
PcU~1m1  
template < typename Actor > 8 p[n>qV9  
class do_while_actor Q3&q%n|<  
  { !8cV."~  
Actor act; >-<iY4|[d  
public : ^V96l Kt/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hEsi AbTyF  
C}Kl!  
template < typename Cond > +FqE fY4j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FN=WU< 5  
} ; $GGaR x  
T>L?\-  
lG94^|U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A( vdlj  
最后,是那个do_ N 1Ag .  
6b'.WB]-  
>,]8iMh  
class do_while_invoker *tEqu%N1'  
  { (uDd_@a9t  
public : vI5lp5( -3  
template < typename Actor > p`c_5!H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )hj:Xpj9#  
  { E BBd  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4m1r@ $  
} KAFR.h:p9  
} do_; NE8W--Cg|  
g""GQeR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -YKy"   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]FTi2B{}H  
最后来说说怎么处理break和continue >5L_t   
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。 ~qGW9 4  
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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