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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lfc&#G i3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6K pq~o   
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, ,sAAV%" >  
@Uez2?  
TsaQR2J@  
3MQZ)!6  
  class filler 11yXI[  
  { 1W{N6+u  
public : El<*)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =9a2+v0  
} ; A%.mIc.  
!g]5y=  
TR0y4u[  
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: 8J(j}</>a  
>5~#BrpwG  
nL:&G'd  
YK3>M"58  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w I_@  
DQXUh#t\(]  
?8V.iHJk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eTx9fx w  
}R['Zoh4I  
[v"Z2F<.=  
\tI%[g1M  
二. 战前分析 ~U]g;u  
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。 ;AEfU^[  
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 }UW7py!TN  
luf5-XT  
I$xZV?d.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /IUu-/ D  
  /* --------------------------------------------- */ )Fv.eIBY  
vector < int *> vp( 10 ); C:J;'[,S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fkzSX8a9}  
/* --------------------------------------------- */ 2H|:/y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /e'3\,2_  
/* --------------------------------------------- */ .c"nDCFVR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^}=)jLS  
  /* --------------------------------------------- */ y d 97ys  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `-L?x2)U  
/* --------------------------------------------- */ 2nB99L{6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e,p"=/!aY  
u-TT;k'  
JnBUW"  
SN{+ Pk  
看了之后,我们可以思考一些问题: &$~fz":1!  
1._1, _2是什么? C 5.3[  
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。 lhN@ ,q  
2._1 = 1是在做什么? V*4Z.3/E5  
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。 K|7"YNohfG  
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。 RehmVkT  
,&t+D-s<f  
!!1?2ine  
三. 动工 dE7x  SI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IK2da@V  
Y P2VSK2Q  
C Bkoky 9&  
C& +MRP  
template < typename T > nj[TTnd Jt  
class assignment `>:5[Y  
  { ;}46Uc#WS  
T value; H`JFXMa<  
public : b' o]Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} x o"GNFh!  
template < typename T2 > cfLLFPhv)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XNYA\%:5S  
} ; 1X?ro;  
.Mq#88o.*  
#aP#r4$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4 mX(.6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _gT65G~z  
W>@ti9\t  
jdxHWkQ   
TrjyU  
  class holder Lzh8-d=HQ  
  { xE1?)  
public : <>] DcA  
template < typename T > uk):z$ x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H bKE;N  
  { d6luksO*9  
  return assignment < T > (t); <|Td0|x _q  
} cI=6zMB  
} ; [ RyVR  
`fBQ?[05.  
5PeS/%uT@  
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: ;,4*uU'vq  
fzSkl`K}  
  static holder _1; @Kpm&vd(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -+".ut:R  
I\@r ~]+y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8?yIixhw  
而不用手动写一个函数对象。 .hT>a<  
`a83RX_\  
n2U &}O  
%F*9D3^h  
四. 问题分析 1b5Z^a<u  
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。 &tyS6S+  
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。 3<xE_ \DR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BhJ>G%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B"^j>SF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p _gN}v  
_{*} )&!M  
五. 问题1:一致性  0,Ds1y^  
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?| b fxE}>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q7B5#kb  
/JD}b[J$  
struct holder wLV,E,gM  
  { r&u1-%%9[  
  // F @PPhzZ  
  template < typename T > PucNu8   
T &   operator ()( const T & r) const QK-aH1r  
  { W5|{A])N  
  return (T & )r; a"#t'\  
} ;d?BVe?  
} ; @cDB 7w\  
fv;Q*; oC&  
这样的话assignment也必须相应改动: Hg#t SE  
i).%GMv*r  
template < typename Left, typename Right > V+gZjuN$  
class assignment {]CZgqE{  
  { LO`0^r  
Left l; uyj!$}4  
Right r; XcJ5KTn  
public : /`PYk]mJh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {wS i?;[Gq  
template < typename T2 > 7e<=(\(yl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *p{p.%Qs:  
} ; odP<S.  
o@Ye_aM~?Y  
同时,holder的operator=也需要改动: 1[egCC\Mo_  
Jf^3nBZ  
template < typename T > )."ob=m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t^#1=nK  
  { f|> rp[Gk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i~!g9o(  
} yFE0a"0y  
Gs: g  
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。 1 iH@vd  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ']}-;m\  
Tu vs}  
return l(rhs) = r; a"(Ws]K  
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。 Jz8P':6[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _H| )g*]t  
(Jq m9  
template < typename Tp > _/>ktYo:  
class constant_t "aGmv9\  
  { H1N@E}>|  
  const Tp t; (kL"*y/"p  
public : 4 ]oe`yx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w-).HPe  
template < typename T > jFQy[k-B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !'$*Z(  
  { )<x9t@$  
  return t; M"z=114  
} >N^<Q4%2  
} ; cW3'057  
M+t)#O4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zg+.`>z  
下面就可以修改holder的operator=了 igu1s}F  
l$u52e!7  
template < typename T > '/GB8L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tQ }GTqk  
  { eF3NyL(A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?V`-z#y7  
} a^_K@  
U&3!=|j  
同时也要修改assignment的operator() Y{dSQ|xz^  
C|y^{4 |R  
template < typename T2 > 7w73,r/D8A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e1[ReZW  
现在代码看起来就很一致了。 +*.*bo  
MR "f)  
六. 问题2:链式操作 l0&Fm:))k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {aE[h[=r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 lBP?7`U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q<>u) %92@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'D W|a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aZf/WiR2  
(j>`+F5f  
template < typename T > ET[5`z  
struct result_1 SU%O\ 4Ty  
  { :$I "n\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \O*ZW7?TJ  
} ; 6jpzyf=~  
+[}y` -t  
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: @<K<"`~H  
yz [pF  
template < typename T > g9C-!X-<T  
struct   ref - ~z@W3\  
  { 6$"IeBRO  
typedef T & reference; _;}$/  
} ; } W]A`-Jv  
template < typename T > zFOtOz`9H  
struct   ref < T &> >s%Db<(P=  
  { iv`G}.Bo  
typedef T & reference; }w)}=WmD  
} ; #8jiz+1 _  
I=DVMG|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G)0 4'|W  
L#`X ]E  
template < typename T > J@_M%eN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D[^K0<-Z  
  { i~x]!!  
  return l(t) = r(t); EG4~[5[YgI  
} Kmx4bp4  
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。 Gd!_9S`68  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dpz@T>MS=  
'&Ur(axs  
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 (bm> )U=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `U0XvWPr[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tnpEfi-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IV~)BW leT  
最后的布局是: Z6B$\Q5Od  
                Add gZHgL7@  
              /   \ $\/i t  
            Divide   5 AXcmN  
            /   \ }^I36$\  
          _1     3 o4: e1  
似乎一切都解决了?不。 548L^"D  
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。 ](I||JJa9f  
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。 G{?`4=K  
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: 0%xb):Ctw  
9T;>gm  
template < typename Right > RAa1^Qb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -75mgOj.#  
Right & rt) const <Hv/1:k}  
  { `C_qqf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h[! @8  
} 'xd8rN %T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i&(1 <S>P  
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。 L0VZ>!*o  
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。 jNbVp{%/S}  
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。 h5P ]`r  
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。 'Rnzu0<lF  
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? b1^wK"#  
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: L=54uCv Q  
%,$xmoj9O]  
template < class Action > UNSXr`9  
class picker : public Action C}9GrIi  
  { Z|KDi `S  
public : f0@*>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I>rTqOK  
  // all the operator overloaded IqlCl>_j  
} ; [qY yr  
BN(=LQ2["  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @?s>oSyV  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }72\Aw5  
lpPPI+|4N  
template < typename Right > }e|cszNRd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z=$-S(>J  
  { eSIG+{;&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qu<6X@+5  
} |L*=\%t8  
$+2QbEk&-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >/RFff]Fh0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ] 0L=+=w  
nGX3_-U4  
template < typename T >   struct picker_maker {nM1$  
  { ].Bx"L!B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xm<_!=  
} ; D]>Z5nr |  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1mHS -oI9J  
  { l(x0d  
typedef picker < T > result; Zs|Ga,T  
} ; ]Vj($O:  
XXm7rn  
下面总的结构就有了: x?A<X2  
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。 *Dq ++  
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。 byP<!p*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )Vy0V=  
至此链式操作完美实现。 k:7Gb7\  
a:GM|X  
ic}TiTK  
七. 问题3 B T}l"  
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。 iM7 ^  
o%-KO? YW  
template < typename T1, typename T2 > 0N)DHD?U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vC1fKo\p  
  { A ?tna6W:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *BrGh  
} Mb"y{Fox  
k8J zey]X  
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: @x*xgf  
{m3#1iV9  
template < typename T1, typename T2 > Y6Y"fb%K  
struct result_2  mVS^HQ:  
  { y5c\\e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oR8'^G0<  
} ; hl0X, G+@  
mw^>dv?  
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? R<I#. KD  
这个差事就留给了holder自己。 E;`^`T40  
    ]jI<Js* F  
OpazWcMoo  
template < int Order > +VQD'  
class holder; ]iW:YNvXA  
template <> :B=Gb8?  
class holder < 1 > ^B%ki  
  { .* `]x  
public : >h:'Z*9  
template < typename T > <7)sS<I  
  struct result_1 ]Ue aXwaU  
  { ]8"U)fzmc.  
  typedef T & result; }'}n~cA.{  
} ; aeNbZpFQ  
template < typename T1, typename T2 > c zT2f  
  struct result_2 bbjEQby  
  { X}]A_G  
  typedef T1 & result; x'?p?u~[  
} ; SAitufS  
template < typename T > "~.4z,ha  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p<\!{5:   
  { &N=vs  
  return (T & )r; QEut@L  
} CvZ\Z472.j  
template < typename T1, typename T2 > A4rMJ+!5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %A3m%&(m&%  
  { w2s06`g  
  return (T1 & )r1; x8C\&ivn  
} IS!OO<  
} ; P RUl-v  
I0H]s/*C%9  
template <> `YwJ.E  
class holder < 2 > yEjiMtQll]  
  { \p.yR.  
public : >l%8d'=Jl  
template < typename T > F_-xp1|  
  struct result_1 8oI|Z=  
  { $aU.M3  
  typedef T & result; JvvN>bg  
} ; 7BINqVS&  
template < typename T1, typename T2 > F7j/Zuj  
  struct result_2 tw.GBR  
  { (_@]-   
  typedef T2 & result; cK\ u  
} ; |,=^P` #%  
template < typename T > LjGZp"&{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1,h:|  
  { djnES,^%9  
  return (T & )r; MCEHv}W  
} 7T6Zlp  
template < typename T1, typename T2 > 5y g`TW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $v#`2S(7  
  { aaKf4}  
  return (T2 & )r2; 7q;`~tbC  
} A/:_uqm4  
} ; EAXl.Y. $  
ZCZ@ZN  
<b *sn] l  
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> >。 9M($_2,44  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :2M&C+f[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QD3tM5(Yr  
bW! &n  
return l(i, j) = r(i, j); VJTO:}Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c'3N;sZ*B  
ZB)R4  
  return ( int & )i; ? _bFe![q  
  return ( int & )j; ;ltk}hJ]  
最后执行i = j; XKws_  
可见,参数被正确的选择了。 vOz1& |;D  
Z|x|8 !D  
573,b7Yf  
/RqWrpzx@  
pZ \7!rON  
八. 中期总结 ~ffT}q7^  
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: li\=mH,Wr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JrY*K|YdW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9)W &yi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -3) jUzD  
[|c%<|d2  
$Z;/Sh  
pw4^E|X  
itirh"[  
M.s'~S7y  
九. 简化 1d FuoX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8 I_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,G}i:7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [(3s5)O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *@PM,tS;  
  +-*/&|^等 j:'g*IxM_  
2. 返回引用。 z#o''  
  =,各种复合赋值等 eZU9L/w:  
3. 返回固定类型。 3BCD0 %8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jMTM:~0N  
4. 原样返回。 /N_:npbJF  
  operator, 7`A]X,:  
5. 返回解引用的类型。 R Qo a  
  operator*(单目) O8bxd6xb  
6. 返回地址。 Kf BT'6t  
  operator&(单目) =HsE:@  
7. 下表访问返回类型。 Q*%}w_D6f  
  operator[] VSDua.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2 HQ3G~U  
  operator<<和operator>> LYRpd  
HrsG^x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #L+:MA7H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /qIl)+M  
rq8 d}wj  
template < typename Left > lcm [l  
struct value_return Z#H<+S(  
  {  =s4(Y  
template < typename T > ;T WLo_  
  struct result_1 3rKJ<(-2/  
  { ]'(D*4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n:`f.jG |  
} ; [ C0v -  
7LVG0A2>7  
template < typename T1, typename T2 > <OGG(dI  
  struct result_2 If,p!L  
  { I@9'd$YY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Is7BJ f  
} ; r niM[7K  
} ; [DM0'4  
^ U mYW  
z.SC^/\o|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bqAW  
mvZ#FF1,J  
下面我们来剥离functor中的operator() s< FBr,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l^Rb%?4Z  
LQ# E+id&  
return l(t) op r(t) C{zp8 A(Dh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P Y^#hC5:  
return op l(t) ^HJ?k:u  
return op l(t1, t2) WrGnLE kiV  
return l(t) op {k) gDJU  
return l(t1, t2) op \\FT.e6  
return l(t)[r(t)] .N qXdari  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \4>,L_O  
=otO@22Np  
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: be,Rj,-  
单目: return f(l(t), r(t)); zd=O;T;.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?qaWt/m  
双目: return f(l(t)); >SK:b/i  
return f(l(t1, t2)); |R0f--;  
下面就是f的实现,以operator/为例 lQ;BI~  
Q- |Y  
struct meta_divide s;Gd`-S>d  
  { ">oySo.B?  
template < typename T1, typename T2 > K@O^\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D=#RQ-  
  { ",$_\l  
  return t1 / t2; fu^W# "{  
} BHUI1y5t  
} ; A#=TR_@:  
<:}nd:l1  
这个工作可以让宏来做: H3D<"4Q>  
XnQR(r)pR2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ku75YFO,5  
template < typename T1, typename T2 > \ qcj {rG18  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -[=eVS.2%  
以后可以直接用 CBEf;I g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pUXoSnIq:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \#_ymM0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gYB!KM *v  
W[\6h Zv  
3#>W\_FY*D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  oBkhb  
sE pI)9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !ajBZ>Q  
class unary_op : public Rettype `5IrV&a  
  { Cq\XLh `  
    Left l; < (xqw<)  
public : y?<KN0j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gw]%: WeH  
Qn!mS[l  
template < typename T > Q\N*)&Sd<M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r=H?fTY<3E  
      { ?RsrY4P  
      return FuncType::execute(l(t)); J-v1"7[2GC  
    } XM rk2]_  
U)/.wa>  
    template < typename T1, typename T2 > <.6rl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JLoF!MK}  
      { p{g4`o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ??,[-Oi  
    } C`[<6>&y  
} ; 8:,($a/KF  
1!<t8,W4  
@8|*Ndx2  
同样还可以申明一个binary_op ^+_rv  
|C [!A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dHc\M|HCC  
class binary_op : public Rettype +OE!Uqnt  
  { 94"+l@K  
    Left l; hmu>s'  
Right r; 7Y5r3a}%  
public : [.gk{> #  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ngo> ^9/8  
n)e2?  
template < typename T > nkW})LyB\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vI{aF- #  
      { W [ l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .XJ'2yKof  
    } 7n7Xyb  
)+G"57p  
    template < typename T1, typename T2 > vMTf^V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V`Cy x^P  
      { tbFAVGcAM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iW5cEI%tb  
    } sQJ\{'g  
} ; ]r Uj<[O  
'Gy`e-yB  
_U s"   
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 0:$ }~T9T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uJw?5kEbv<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aM}9ZurI  
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。 +Nt4R:N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~ :ASv>m  
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。。。 >JpBX+]5m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 im<bo Mv  
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) +\eJxyO  
下面是修改过的unary_op M3tl4%j  
a:BW*Hy{\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  IO\l8G  
class unary_op $1yO Zp5  
  { lsz3'!%Y)  
Left l; VOEV[?>ss  
  K./qu^+k  
public : ;TAj;Tf]H  
|N)Ik8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *~#I5s\s!  
my (@~'  
template < typename T > QAs)zl0  
  struct result_1 R#T-o,m  
  { >qeDb0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ykxk`SJ  
} ; 7%*#M#(T  
Xw?DN*`L  
template < typename T1, typename T2 > nK>CPqB^(  
  struct result_2 g) Lf^  
  { TeHJj`rdAU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,aP6ct  
} ; ;wn9 21r  
y )QLR<wf  
template < typename T1, typename T2 > `YNzcn0x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & l>nzJ5?  
  { {wqT$( (<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @<\oM]jX  
} bMO^}qR`  
YYWD\Y`8  
template < typename T > k@4N7}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }y(t')=9  
  { U=Ps#  
  return OpClass::execute(lt(t)); .j]tzX  
} i|eX X)$  
X +`Dg::  
} ; Na0^csPm  
fap`;AuwK  
r w?wi}}gn  
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 $L*gtZ  
好啦,现在才真正完美了。 q0.!T0i  
现在在picker里面就可以这么添加了: cl& w/OJ#  
(i~UH04r>s  
template < typename Right > \<7Bx[/D4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const / Hr|u  
  { B2;P%B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `16'qc  
} 1j?P$%p  
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。 Y~"tL(WfJl  
jPWONz(#  
&*`dRIQ]  
GwX)~.i  
pN9!  
十. bind z?byNd8  
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。 VGS%U8;  
先来分析一下一段例子 L!}!k N:?  
<ToS&  
$$9H1)Ny  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [JOa^U=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8E%LhA.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V:\:[KcL^  
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。 csP4Oq\g[  
我们来写个简单的。 A8% e _XA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F2N"aQ&  
对于函数对象类的版本: "n%j2"TYJj  
)N.3Q1g-  
template < typename Func > 0L}`fYf  
struct functor_trait kckRHbeU  
  { &g :(I  
typedef typename Func::result_type result_type; g}_2T\$k  
} ; %1?t)Bg  
对于无参数函数的版本: Z(MZbzY7Hq  
lp`j3)  
template < typename Ret > ;4 ;gaf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > be+-p  
  { 6#z8 %k aX  
typedef Ret result_type; E !kN h  
} ; '2^}de!E  
对于单参数函数的版本: 01.q9AGy  
GfONm6A  
template < typename Ret, typename V1 > Ao K9=F}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $kUB%\`  
  { P(aBJ*((~  
typedef Ret result_type; hK?GIbRZ  
} ; ChiIQWFE  
对于双参数函数的版本: <B6md i'R  
- Jaee,P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "6U0 !.ro@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d"|_NG`vr  
  { V(ELrjB0  
typedef Ret result_type; xlv(PVdn  
} ; oCT,v0+4O  
等等。。。 e$9a9twl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wl| i$L)7  
w%L4O;E]*{  
template < typename Func > 7Z>vQf B  
struct func_return >CvhTrPI  
  { ka_m Q<{9  
template < typename T > #9GfMxH  
  struct result_1 ?`RlYu  
  { ffP]U4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rN1]UaT  
} ; ; hQ[-  
h8/tKyr8(  
template < typename T1, typename T2 > 8ZtJvk`  
  struct result_2 ag'hHFV  
  { @`[e1KQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [RBSUOF  
} ; tl dK@!E3  
} ; ]!ai?z%cK#  
? dJd7+A  
%bw+>:Tr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [{Wo:c9Qq1  
6FDj:~  
template < typename Func, typename aPicker > qc(e3x  
class binder_1 )>~ jjR  
  { 3EYEd39E  
Func fn; ^\PRz Y  
aPicker pk; f0P,j~]  
public : QGN+f)  
=-^A;AO(  
template < typename T > x-i,v"8  
  struct result_1 S(.J  
  { nmpc<&<<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7rD 8  
} ; #M!u';bZ  
z}-CU GS  
template < typename T1, typename T2 > gdIk%m4  
  struct result_2 6%V:Z  
  { 0(i3RPIj\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _i>_Sn1"  
} ; 1gK|n  
j \r GU){  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b_sasZo  
SY Bp-o  
template < typename T > zU1D@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > %KEMlKZ  
  { "E+;O,N-  
  return fn(pk(t)); [pU(z'caS  
} -W!M:8  
template < typename T1, typename T2 > 4}C \N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L9)gN.#  
  { y],op G6  
  return fn(pk(t1, t2)); z#gebr~_\  
} {N]WVp*R  
} ; ;BuMzG:tmZ  
&en2t=a  
eFsl  
一目了然不是么? gq?O}gVD  
最后实现bind Tu-lc)  
g7323m1=  
J4eU6W+{  
template < typename Func, typename aPicker > KKpM=MZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qG,h 1  
  { TDw~sxtv&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E^J &?-  
} 4Pr^>m  
#_^ p~:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }Bv1fbD4U  
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。 xD*Zcw(vj~  
6n/=n%US  
十一. phoenix %3dc_YPS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $-/-%=  
2<*"@Vj  
for_each(v.begin(), v.end(), od#Lad@p  
( XOX$uLm  
do_ 9]N{8  
[  0Y!"3bw|  
  cout << _1 <<   " , " wdj?T`4  
] gZ&4b'XS,  
.while_( -- _1), ^0"^  
cout << var( " \n " ) `IlhLv  
) { 1~]}K2  
); 1D[V{)#  
'bRf>=  
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: DI)"F OM6  
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 64b AWHv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l\0PwD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [;hkT   
rXmrT%7k  
V=fu[#<@Ig  
template < typename Cond, typename Actor > %@%rdrZ  
class do_while Q.9,W=<6  
  { +o3n%( ^~  
Cond cd; {8mJ<b>VA  
Actor act; ;Qy Ew5  
public : ;Mq'+4$  
template < typename T > 8;`B3N7  
  struct result_1 lI46 f  
  { FS8l}t  
  typedef int result_type; <V U-ja*(J  
} ; \X6q A-Ht  
27R4B O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w*"Ii%iA<  
AHr^G'  
template < typename T > /V0Put  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `6-flc0r  
  { y}FG5'5$13  
  do xN$V(ZX4  
    { fFVQu\  
  act(t); 7V^j9TC  
  } K8KN<Q s]  
  while (cd(t)); ug{sQyLN  
  return   0 ; |:SV=T:  
} 6Jy%4]wK  
} ; ZuWh gnp  
fN{wP,jI  
}JOz,SQHP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O:+y/c  
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。 /(||9\;  
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。 ^xk4HF   
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。 Z}zka<y6K6  
下面就是产生这个functor的类: D]d! lMK/  
:9 &@/{W  
pHk$_t  
template < typename Actor > )( YJ6l  
class do_while_actor Z  OAg7  
  { [ s/j?/9  
Actor act; & :W6O)uY  
public : `r&Ui%fk;0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5Th\wTh04  
\3(s&K\Y6\  
template < typename Cond >  o4 "HE*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1Z_]Ge<a  
} ; .rg "(I  
L4+R8ojG  
J7wwM'\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gzK/l:  
最后,是那个do_ rx]Q,;"  
ku57<kb  
H[g i`{c  
class do_while_invoker EQ"_kJ>81Y  
  { rY &lx}  
public : 6_8yQ  
template < typename Actor > qc'KQ5w7!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U4a8z<l$  
  { FME,W&_d  
  return do_while_actor < Actor > (act); MC-Z6l2  
} =.J>'9Q  
} do_; -q)|I|y*7  
|VE.khq#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \p\p~FVS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1 h162  
最后来说说怎么处理break和continue e?XGv0^qu  
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。 &9Z@P[f  
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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