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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda puA |NT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z|Ap\[GS  
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, <>n9'i1  
qrpb[)Ll  
?d~]Wd!z  
-w\M-wc/$  
  class filler ljuNs@q  
  { 1TIlINlJ  
public : Ww=O=c5uOu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %EWq2'/5  
} ; :pb67Al29  
;$z7[+M  
/z#F,NB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :6zC4Sr^  
=},{8fZ4  
'bC]M3P  
8<{;=m8cQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5a6VMqQ6  
*<xrp*O  
2uEhOi0I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bQ"N ;d)e  
6< >SHw  
*%I[ ke *  
4~Dax)  
二. 战前分析 `zY!`G  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fx]eDA|$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 nc&Jmo7  
OT;cfkf7  
-zTEL (r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e"~)Utk  
  /* --------------------------------------------- */ gJk[Ja  
vector < int *> vp( 10 ); q1w|'V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S~> 5INud  
/* --------------------------------------------- */ xD4$0Ppu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); # ) `\!)?  
/* --------------------------------------------- */ IkU|W3Vo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KJdz v!l=  
  /* --------------------------------------------- */ ;:T9IL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .&PzkqWZ  
/* --------------------------------------------- */ VAs ( .y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {"jd_b&  
-;U3w.-  
EX+,:l\^  
n]v7V&mj\  
看了之后,我们可以思考一些问题: {@45?L('  
1._1, _2是什么? 2f^-~dz  
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。 +9C;<f  
2._1 = 1是在做什么? RG&6FRoq  
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。 PtqGX=u  
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。 8 URj1 W  
Fg4@On[,i  
.it2NS  
三. 动工 U!0E_J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hbfsHT  
;_N"Fdl  
:3 y_mf>  
$kl$D"*0  
template < typename T > h R~v  
class assignment @hsbq  
  { JhJLqb@q  
T value; $_FZn'Db6  
public : rVcBl4&1*g  
assignment( const T & v) : value(v) {} OX^3Q:Z=  
template < typename T2 > s/h7G}Mu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ul=7>";=|  
} ; ;s}3e#$L  
7k~Lttuk  
K$ AB} Fvc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1`QsW&9=b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lQL:3U0DjU  
tr=@+WHp  
g z4UV/qr/  
d;44;*D  
  class holder a:b^!H>#  
  { M(2`2-/xh  
public : mW +tV1XjG  
template < typename T > .8(%4ejJ(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;UpJ=?W  
  { *KJ7nRKx(w  
  return assignment < T > (t); Nxi)Q$  
} 4TVwa(cB  
} ; ;wgFr.#hp@  
7wi%j!  
Onw24&  
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: c{VJ2NQ+  
N5!&~~  
  static holder _1; [q3+$W \r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >)3VbO  
W+hV9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |!}wF}iLc)  
而不用手动写一个函数对象。 pX_b6%yX(  
F~R7~ZE  
7kd|K b(  
OD|1c6+X  
四. 问题分析 ,ux+Qz5(  
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。 ]7vf#1i<  
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。 7=3O^=Q ^Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hy!6g n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n|C|&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o_rtH|ntX5  
6pm~sD  
五. 问题1:一致性 &D*8l?A/1f  
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?| 9^\hmpP@D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N"1 QX6  
Q.ukY@L.'  
struct holder 4U{m7[  
  { O] ZC+]}/  
  // q~O>a0f0  
  template < typename T > 75AslL?t  
T &   operator ()( const T & r) const 61|B]ei/  
  { mf2Mx=oy  
  return (T & )r; p:tN642  
} km4g}~N</  
} ; 9I kUZW  
jCQho-1QN  
这样的话assignment也必须相应改动: Z Xb}R^O-  
Y|RdzC M  
template < typename Left, typename Right > A{(T'/~"  
class assignment 41}/w3Z4  
  { DxfMqH[vs  
Left l; ;($1Z7j+  
Right r; wT/6aJoX  
public : ]/44Ygz/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iRs V#s  
template < typename T2 > Bc[6*Y,%T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M2p<u-6 "  
} ; Rcf=J){D6  
G#lg|# -#  
同时,holder的operator=也需要改动: 5Eal1Qu  
}p*?1N  
template < typename T > h>W@U9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gn.Ol/6D  
  { (I~\,[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ! TDD^  
} KZ  )Ys  
i~8DSshA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rKp1%S1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &CUC{t$VHX  
0'@u!m?  
return l(rhs) = r; lsFfb'>  
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。 7&#m]t^ ^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]QS](BbD:  
q^]tyU!w  
template < typename Tp > Q!]IG;3Sx|  
class constant_t  (YrR8  
  { ^IgS  
  const Tp t; :H\&2/j  
public : pYh!]0n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $T/#1w P  
template < typename T > = t-fYV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PCZ]R  
  { +6376$dC  
  return t; pL)xqKj  
} @H+~2;B,  
} ; 9[sG1eP!  
5p )IV>G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +V1}@6k :  
下面就可以修改holder的operator=了 MWhwMj!:m  
1|/'"9v  
template < typename T > Rf:<-C0T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J#(,0h  
  { ]#5^&w)'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5[<F_"x  
} OpqNEo\  
N8 M'0i?  
同时也要修改assignment的operator() *%?d\8d  
Cya5*U0=  
template < typename T2 > 3 Ta>Ki  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HEpM4xe$  
现在代码看起来就很一致了。 gVA; `<  
=)*JbwQ   
六. 问题2:链式操作 .+vd6Uc5a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XNlhu^jh  
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。 C fSl 54  
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。 ^K.*.|  
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。 gn`zy9PU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ls]H6z*q  
C$K+=jT  
template < typename T > G * @@K  
struct result_1 B-dlm8gX  
  { ?[|hGR2L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `#U ]iwW!  
} ; DM'qNgB7  
5%& ]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H!. ZH(asY  
3KT_AJ4}  
template < typename T > >fbo r'|  
struct   ref Qg>0G%cXU  
  { AWL[zixR  
typedef T & reference; v~`*(Hh  
} ; RM#fX^)=  
template < typename T > zLK\I~rU!  
struct   ref < T &> @p6@a6N%  
  { %yvA   
typedef T & reference; /Zx8nx'{V  
} ; 1ys(v   
|lE-&a$xd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o$\tHzB9!A  
t\|J&4!Y  
template < typename T > uOFnCy 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ArL-rJ{}  
  { *`1bc'umM;  
  return l(t) = r(t); 9t}J|09i  
} A!4VjE>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5A,=vE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3`ml; L?D  
j[H0SBKC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ge0Lb+<G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =1/q)b,p)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zv@bI~3~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U3N(cFXn  
最后的布局是: Th/{x h  
                Add /ISLVp%H  
              /   \ 6J"(xT  
            Divide   5 U$%|0@`~  
            /   \ AI~9m-,mE  
          _1     3 5Edo%Hd6  
似乎一切都解决了?不。 Wz5=(<{S  
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。 %i3{TL  
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。 h(|;\~  
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: Zd+>  
(,U7 R^  
template < typename Right > !pl_Ao~(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Rhv%6ekI  
Right & rt) const C rfRLsN]  
  { zu C5@jy.x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2md.S$V$,  
} PK}vh%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?^F5(B[+Y  
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。 AygvJeM_W  
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。 $N dH*  
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。 R|-j]Ne  
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。 V pH|R  
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? *k4+ioFnKE  
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 W?&a3e  
?eVj8 $BQo  
template < class Action > ~M; gM]r;  
class picker : public Action s{B_N/^  
  { Wxc^_iqA1  
public : &\c5!xQ9*  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  Zsgi{  
  // all the operator overloaded 716hpj#*  
} ; OiF]_"  
q}e]*]dJZ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  +xq=<jy  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T1bFxim#b  
pW7kj&a_.  
template < typename Right > );!dg\U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `^zQ$au'u  
  { FTbtAlqh<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4]]b1^vVj  
} jP7w6sk E  
)lOji7&e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =nw0# '  
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。 u X> PefR  
Q~b_dx{m  
template < typename T >   struct picker_maker boIVU`F-!  
  { d _uF Y:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g*28L[Q~  
} ; }`#B f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t +J)dr  
  { L*v93;|s  
typedef picker < T > result; 9[Y*k^.!  
} ; O[L\T  
K]9tc)  
下面总的结构就有了: rCkYfTYI  
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。 }.OxJ=M  
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。 h>.9RX &  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o:4CI  
至此链式操作完美实现。 &%}bRPUl  
wCC-Y kA  
7Y)s#FJ  
七. 问题3 y6\ [1nZ  
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。 {aT92-D3  
FJW`$5?  
template < typename T1, typename T2 > -h=c=P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?f9$OLEB  
  { s 8Jj6V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5"[y FmP*  
} VSx%8IM+X  
vmMV n-\#  
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: A=W5W5l(>  
VGfD;8]z  
template < typename T1, typename T2 > e`vUK.UoW  
struct result_2 {;\%!I  
  { <e[!3,%L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %@o&*pF^,  
} ; S7Qen6lm  
tjt=N\;  
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? /m;O;2"  
这个差事就留给了holder自己。 # .~.UHt  
    /O+e#z2f<  
[q w  
template < int Order > b5[f 5  
class holder; HuK Aj  
template <> K7+^Yv\YQx  
class holder < 1 > 9*f2b.Aj  
  { L,GShl0S  
public : C CLfvex  
template < typename T > e K\|SQb  
  struct result_1 py}.00it  
  { 0@:Y>qVa  
  typedef T & result; .HQVj'g  
} ; 38<~R  
template < typename T1, typename T2 > t]gq+ c Lo  
  struct result_2 H7y&N5.V  
  { 9t.fij  
  typedef T1 & result; :jl u  
} ; "^18&>^  
template < typename T > 5f/@: ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [f /v LLK  
  { .QNjeMu.  
  return (T & )r; }k4`  
} ,>:XE@xcp  
template < typename T1, typename T2 > (/To?`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wVlSjk  
  { fMgcK$  
  return (T1 & )r1; dCW0^k  
} {K<~ vj;  
} ; lR|$*:+  
6JUav."`~  
template <> 3we.*\2$  
class holder < 2 > jq7vOr-_g  
  { V+P8P7y37B  
public : iH($rSE  
template < typename T > K]*g, s+  
  struct result_1 *Pa2bY3:  
  { F+lm[4n  
  typedef T & result; ViCg|1c  
} ; -lnTYxo+]^  
template < typename T1, typename T2 > A/ox#(!v  
  struct result_2 0G+L1a-  
  { v+|@}9|Z  
  typedef T2 & result; |`N$>9qN  
} ; L3-<Kop  
template < typename T > 1v>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WHZe)|n  
  { Q=)"om  
  return (T & )r; e);bF>.~  
} 1\M"`L/  
template < typename T1, typename T2 > =d:R/Z%,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -='8_B/75  
  { g}\U, (  
  return (T2 & )r2; ?6_"nT*}  
} Ah(\%35&  
} ; %4QoF  
CpBQ>!CW  
j+z'  
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> >。 AAeQ-nbP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *[XN.sb8E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xCDA1y;j  
Fh*q]1F  
return l(i, j) = r(i, j); XHwZ+=v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HV#?6,U}  
Ek gZxT_&  
  return ( int & )i; Pu/-Qpqh  
  return ( int & )j; (cPeee%Q  
最后执行i = j; Hsd|ka$x>  
可见,参数被正确的选择了。 *l-Dh:  
U*`  
3n}s CEt=  
WHhR )$zC  
mcAH1k e  
八. 中期总结 [Gh%nsH  
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: B^Rw?: hN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $1Q3Y'Q9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F&nMI:h7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~Q.8 U3"  
/j=DC9_  
, }xpYq_/  
f4 Sw,A  
H|UV+Q0,  
XcJ'm{=   
九. 简化 c0,gfY%sI$  
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。 7cOg(6N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z L6~Eut  
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: :N+K^gI)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;T"m [D  
  +-*/&|^等 oHc-0$eMKY  
2. 返回引用。 ,=q7}5o Y  
  =,各种复合赋值等 5 b#" G"  
3. 返回固定类型。 mcP{-oJ0W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) : . FfE  
4. 原样返回。 Kq@m?h  
  operator, [Ls2k&)0  
5. 返回解引用的类型。 )Rm 'YmO  
  operator*(单目) :yFTaniJ'.  
6. 返回地址。 &y+PSa%n  
  operator&(单目) SSA%1l 2!  
7. 下表访问返回类型。 h0Sy'] 3m  
  operator[] &K}(A{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nd]%ati?  
  operator<<和operator>> vV&AG1_Mv  
a?xq*|?  
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。 %BKR}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J1u@A$4l?  
[][:/~q!  
template < typename Left > % 0y3/W  
struct value_return 709Uv5  
  { t?#vb}_  
template < typename T > JQ{zWJlt  
  struct result_1 Hc_hO  
  { U{za m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `Q(]AG I2  
} ; twJ|Jmd  
>X\s[d&(  
template < typename T1, typename T2 > [M8qU$&?]  
  struct result_2 xTksF?u)  
  {  t3yQ/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8wH41v67F  
} ; zDGg\cPj9  
} ; k_|v)\4B  
\4`saM /x  
7}iewtdy,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ixI5Xd<  
_sf0{/< )  
下面我们来剥离functor中的operator() 9-Nq[i"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9B?t3:  
sgb+@&}9n  
return l(t) op r(t) I W] 841  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~gLEhtW  
return op l(t) w'zO(6 `  
return op l(t1, t2) Fh!!T%5>C  
return l(t) op 8ZDqqz^C0  
return l(t1, t2) op 0u&?Zy9&  
return l(t)[r(t)] O( 5L2G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  <*6y`X  
>I8hFtAM  
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: }5Tyzi(  
单目: return f(l(t), r(t)); mSfkyw.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]9yA0,z/  
双目: return f(l(t));  _.J[w6  
return f(l(t1, t2)); ,j(p}t  
下面就是f的实现,以operator/为例 luxKgcU  
&L~31Ayj&  
struct meta_divide )(|0KarF  
  { i&s=!`  
template < typename T1, typename T2 > 2I(@aB+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w]5f3CIm  
  { MF`k~)bDV  
  return t1 / t2; >. nt'BQ  
} "<n"A7e  
} ; |uBot#K|  
O^="T^J  
这个工作可以让宏来做:  KHs{/  
Mbi+Vv-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  ~bWWu`h  
template < typename T1, typename T2 > \ Z$m2rZ#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \q d)l  
以后可以直接用 V.a]IkK'K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4Z T  
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 '14l )1g.  
(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。。。) Gp3t?7S{T  
%_J/&{6G  
YT%SCaU  
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 \$\(9!=  
*d,n2a#n5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ADl>~3b  
class unary_op : public Rettype F~@1n ,[  
  { 6x3Ew2  
    Left l; M(]|}%  
public : MzW$Sl&:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nKa ;FaJ  
Jm1AJ4mw  
template < typename T > ^{sI'l~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #uw*8&%0  
      { fdEj#Ux<H  
      return FuncType::execute(l(t)); g:e8i~  
    } K|J#/  
/a/uS3&  
    template < typename T1, typename T2 > Z a y'/b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qA_DQ):  
      { /:L&uqA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kmf-l*7}  
    } WxP4{T* <  
} ; (pxz#B4  
Bma|!p{  
h|>n3-k|p  
同样还可以申明一个binary_op 9NoPrR=x1  
1bAp{u&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m?CjYqvf  
class binary_op : public Rettype $MEbePxe  
  { {]m e?I  
    Left l; qmeEUch`  
Right r; 21k-ob1Y  
public : xu pdjT%4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?[fl$EG  
Uz8C!L ">C  
template < typename T > Vm8_ !$F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <YNPhu~5  
      { o;-! ?uJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2{tJ'3  
    } ~#x!N=q  
(C[S?@S  
    template < typename T1, typename T2 > ,&l*AB!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %_LHD|<  
      { ~,4Znuin  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =]k_Oq-1h  
    } Rl!WH%;c[X  
} ; zW&O>H  
lz5j~t5>Q  
x};g!FYfkB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 sOHAW*+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~SUl,Cs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^?0,G>I%-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !Y i<h/:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Iur} ZAz  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v%e"4:K}?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8@#Y <{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 83(P_Y:  
下面是修改过的unary_op cG"<*Xi<  
)8>f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O g~"+IGp  
class unary_op {8Nd-WJ{  
  { XD>@EYN<X  
Left l; )bg,rESM  
  Jg6[/7*m  
public : oRF"[G8BV  
iiFKt(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~Q\ZDMTK  
.`=PE&xq  
template < typename T > 71ybZ 0  
  struct result_1 ]/naH#8G  
  { P@? '@.e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q9V4-MC9  
} ; 3"%44'  
O|m-k0n  
template < typename T1, typename T2 > hfc!M2/w  
  struct result_2 ^%@.Vvz<  
  { *9&YkVw~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ![n`n(oN  
} ; m$: a|'mS  
$B/cj^3  
template < typename T1, typename T2 > aN3{\^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q{-r4n|b  
  { 5ZxBmQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^;_b!7*  
} A*i_- ;W)  
U.x.gZRo[  
template < typename T > S5!2%-;<k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9q{dRS[A  
  { [J 3;U6  
  return OpClass::execute(lt(t)); "j>0A Hem  
} ~h.B\Sc]Q  
~ $&  
} ; 1vb0G ;a;|  
_Pal)re]U  
7 #N @B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O}V2> W$  
好啦,现在才真正完美了。 S3f BZIPp  
现在在picker里面就可以这么添加了: &x  #5-O'  
^j7pF.j  
template < typename Right > lHXH03  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JTJ4a8DE  
  { us+adS.l&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Hua8/:![+  
} HC+R :Dz  
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。 z_TK (;j  
/2q%'"x(  
m|[ Hhw=f  
;7hr8?M|  
zx*f*L,6F  
十. bind ^;d;b<  
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。 #oI`j q  
先来分析一下一段例子 x uF_^  
V96BtV sB  
9Wn0YIc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7=9jXNk Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dWA7U6c<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c 9@*  
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。 q$P"o].EK  
我们来写个简单的。 4Ki'r&L\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #]2u!a ma  
对于函数对象类的版本: dhbJ1/z^  
p[Es4S}N  
template < typename Func > sQw-#f7t  
struct functor_trait RA}PM?D/  
  { .1;?#t]ZV  
typedef typename Func::result_type result_type; #@ G2n@Hj  
} ; _19k@a  
对于无参数函数的版本: FB""^IC?W  
KH-.Z0 2U  
template < typename Ret > iBCM?RiG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k6XO-a f  
  { {ib`mC^  
typedef Ret result_type; 4b)xW&K{  
} ; 7">.{ @S  
对于单参数函数的版本: lU?"\m  
p\ASf  
template < typename Ret, typename V1 > I`|>'$E[r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y*6*;0Kx  
  { Z'E@sc 9  
typedef Ret result_type; ^,3 >}PU  
} ; `&o|=  
对于双参数函数的版本:  Cfi5r|S  
<]<50  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -M4#dHR_!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x/ez=yd*l  
  { A /MOY@%G  
typedef Ret result_type; `JC!uc  
} ; ny}?+&K  
等等。。。 oq|K:<l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )S]c'}^  
0 [s1!Cm!i  
template < typename Func > =LC5o2bLy  
struct func_return T@L^RaPX  
  { ,PB?pp8C}  
template < typename T > _ &T$0SZco  
  struct result_1 }.Ug`7%G  
  { N7[~Y2i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R75sK(oS  
} ; OSBE5  
h0GXN\xI  
template < typename T1, typename T2 > )TxhJB5|  
  struct result_2 ow&R~_  
  { (Lc%G~{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I;No++N0  
} ; 7':|f"  
} ; =[P||  
I?1^\s#L  
g}f@8;TY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @E}4LTB  
 ;HW@ZI  
template < typename Func, typename aPicker > :5dq<>~  
class binder_1 my Po&"_ x  
  { !#'*@a  
Func fn; R8mL|Vb|  
aPicker pk; U+\\#5$  
public : v +7<}  
GhX>YzD7  
template < typename T > /u?^s "C/  
  struct result_1 RxAZ<8T_  
  { Baq&>]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (u~@@d"  
} ; Cjw|.c`  
1v`*%95  
template < typename T1, typename T2 > ?@tp1?)  
  struct result_2 V-VR+Ndz  
  { QqRL>.)W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W&* 0F~  
} ; ZM\Z2L]n  
WzF/wzR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iZ&CE5+  
u-8,9  
template < typename T > tYVmB:l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /CH*5w)1   
  { 6L8wsz CW  
  return fn(pk(t)); 0DGXMO$;  
} T$SGf.-  
template < typename T1, typename T2 > }LOAT$]XI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y<kW2<?  
  { SDZ/rC!C  
  return fn(pk(t1, t2)); %?K'eg kp  
} <5=^s%H  
} ; *!vwW T  
K1jE_]@Z  
L,BuzU[1S  
一目了然不是么? &S/KR$^ %  
最后实现bind wD4Kil=v  
kid@*.I  
yj-BLR5  
template < typename Func, typename aPicker > J#MUtpPdQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l7\Bq+Q  
  { ih~ R?W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ttgb"Wb%S  
} ]e!9{\X,*  
Y'0H2B8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }qxw Nmx  
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。 &iez{[O  
%qNT<>c  
十一. phoenix Db@$'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ji5c0WH  
\s<L2uRj  
for_each(v.begin(), v.end(), T=%,^  
( 4 1q|R[js!  
do_ r761vtC#  
[ 4~4D1  
  cout << _1 <<   " , " bs/Vn'CE  
] -uX): h!  
.while_( -- _1), }Dp/K4  
cout << var( " \n " ) | <gYzb q  
) V_^p?Fi #  
); M] 7#  
/GRkQ",  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WTbq)D(&[_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor E&9BeU a#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VBo=*gn,$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d[=~-[  
JYc;6p$<i  
R `  
template < typename Cond, typename Actor > c<Fr^8  
class do_while /?VwoSgV^  
  { g[4pG`z  
Cond cd; vq=nG]cE)  
Actor act; EZypqe):/C  
public : +8h!@  
template < typename T > XcL jUz?  
  struct result_1 9Zw{MM]  
  { ](-zt9, N;  
  typedef int result_type; `)?N7g[\u  
} ; [7 _1GSS1  
hv (>9N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7Ji|x{``  
\SKobO?qI  
template < typename T > @L0xU??"|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZOw%Fw4B  
  { u0p[ltJ,  
  do *MC+i$  
    { qjDt6B^RO  
  act(t); KDxqz$14 -  
  } ?h\fwF3  
  while (cd(t)); &L`^\B]k|  
  return   0 ; kn %i#Fz  
} l$/.B=]  
} ; 2+s#5K&i  
owQSy9Az  
zo83>bt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P@| W \  
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。 $Y`oqw?g+^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 JCO+_d#x  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Gu@n1/m@o  
下面就是产生这个functor的类: sBm)D=Kll  
LT[g +zGB  
c]}F$[>oN'  
template < typename Actor > ?&Ug"$v  
class do_while_actor SR_<3WW  
  { 4M*Z1  
Actor act; Q-<h)WTA  
public : 6pP:Q_U$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }iIZA>eF  
C2 4"H|D  
template < typename Cond > 'Y2ImSWj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z;wOtKl5r  
} ; N2 4J!L  
/:B2-4>Q!  
/Vdu|k=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k~Z;S QyN  
最后,是那个do_ \?tE,\Ln  
cY]BtJ#  
u4x>gRz)  
class do_while_invoker Q%r KKOX8  
  { Y]VLouzl  
public : F ~SA3M:  
template < typename Actor > L%;fYi;n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 45Hbg  
  { q\Q'9Rl0(  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7K5 tBUNQ  
} k:[T#/;  
} do_; 8B! MgNKV  
[]:&WA 9N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]$~\GE^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;W{2\ Es  
最后来说说怎么处理break和continue +?)R}\\  
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。 #(7^V y&  
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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