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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?jsgBol  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l>6p')F!  
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, t^=S\1"R\  
,uD}1 G<u  
[[O4_)?el  
It]GlxMX  
  class filler JH#p;7;  
  { ^}UFtL i  
public : I0N~>SpZ5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]l"9B'XR  
} ; SB:z[kfz|  
lSy_cItF  
" eS-i@  
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: (/S6b  
9 RC:-d;;_  
F jW%M;H  
 zj$Ve  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I/zI\PP,  
~lbm^S}-  
R ^"*ut  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sRQ4pnnrn  
+.v+Opp,  
Pk6_1LV  
Q6p75$SVq  
二. 战前分析 R8Dn GR  
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。 0S\HO<~k  
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 +E+I.}sOB  
([A%>u>h  
YpvFv-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qykI[4  
  /* --------------------------------------------- */ [;#^h/5E  
vector < int *> vp( 10 ); xs?]DJj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D7Ds*X`!l  
/* --------------------------------------------- */ g(R!M0hdF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P!!:p2fo  
/* --------------------------------------------- */ JHuA}f{2&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r@Xh8 r;  
  /* --------------------------------------------- */ Jmu oYlf|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g@m__   
/* --------------------------------------------- */ L> rW S-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +D?Re%HI  
uFG ;AY|  
K,!f7KKo  
[9Hrpo]tU:  
看了之后,我们可以思考一些问题: %htbEKWR  
1._1, _2是什么? u"(2Xer  
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。 zX8{(  
2._1 = 1是在做什么? b(A;mt#N  
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。 ^oEaE#I  
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。 ~g *`E!2  
~Q)Dcit-  
0{u#{_  
三. 动工 BQ {'r^u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R+Rb[,m  
f|,2u5 ;z  
&>Z p}.V  
P9]95.j  
template < typename T > ^mZTki4  
class assignment !/Wv\qm  
  { CYNpbv  
T value; KA."[dVa  
public : +}C M2>M  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y|<1|wGG  
template < typename T2 > ROj=XM:+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J!:v`gb#@A  
} ; 2vW@d[<J  
wQU-r|  
_p| KaT``  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '~76Y9mv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TzrU |D?  
yjucR Fl  
4OdK@+-8U  
{6*{P!H  
  class holder u"zQh|  
  { BtP*R,>  
public : [,qb) &_  
template < typename T > DO? bJ01  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =e]Wt/AQ  
  { 5O"wPsl  
  return assignment < T > (t); q?oJ=]m"  
} 7 P]Sc   
} ; +e) RT<  
dYhLk2  
]GPUL>7  
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: Q$2^m(?;  
wqp(E+&  
  static holder _1; yGPi9j{QXq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +,}CuF  
0'Qo eFKG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 Xc,c*r  
而不用手动写一个函数对象。 z(beT e  
 h93  
EB>rY  
q8vRUlf  
四. 问题分析 [>f4&yY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 XcQ'(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !O#NP!   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .:jfNp~jt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [u`9R<>c"U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FZtILlw  
HUY1nb=  
五. 问题1:一致性 As*59jkB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lb`2a3W/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y8\4TjS1  
|h%fi-a:  
struct holder "G!V?~;  
  { 9!|.b::  
  // wz] OM  
  template < typename T > L}%4YB  
T &   operator ()( const T & r) const ek4?|!kQD  
  { @T+pQ)0{{  
  return (T & )r; ?HaUT(\j  
} +0O^!o  
} ; ^7% KS  
B\Y !5$  
这样的话assignment也必须相应改动: gw9:1S  
f<G:}I  
template < typename Left, typename Right > )haHI)xR  
class assignment *G0r4Ui$  
  { T1r^.;I:  
Left l; Fh$Xcz~i  
Right r; EYF]&+ 9  
public : kT6EHuB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %j?<v@y  
template < typename T2 > a=3{UEi'o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +']S  
} ; OQh(qa  
zos#B30  
同时,holder的operator=也需要改动: @VcSK`  
lGP'OY"Q  
template < typename T > UBxQ4)%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IT0*~WMZ  
  { G#A& Y$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H@xIAL  
} g:nU&-x#R  
VR9C< tMSi  
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。 ua vv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &4O0}ax*Zm  
qjp<_aw  
return l(rhs) = r; oXkxd3  
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。 *n %J#[e(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P9D'L{yS/x  
?#917M  
template < typename Tp > ;1 02ddRV  
class constant_t (P N!k0Y  
  { 0Ie9T1D=  
  const Tp t; .v:K`y;f\(  
public : ]%5DuE\M8\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S?_ ;$Cn  
template < typename T > 3QrYH @7zx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X pd^^  
  { U ]6 Hml;l  
  return t; yegTKoY  
} jE{2rw$ZJ?  
} ; l`R/WC  
K-nf@o+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >_$DKY>$`  
下面就可以修改holder的operator=了 nn_j"Nu  
&~7b-foCq  
template < typename T > A@0%7xm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^KJIT3J(#  
  { zk@K uBLL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vWwnC)5  
} a|im DY_-j  
@E$PjdB5M  
同时也要修改assignment的operator() $Y4;Xe=  
)5j%."  
template < typename T2 > mSzBNvc i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }X3SjNd q  
现在代码看起来就很一致了。 vO2o/   
0VB~4NNR  
六. 问题2:链式操作 /*bS~7f1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?Q]{d'g(sx  
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。 j[h4F"`-  
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。 l*]*.?m/5  
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。 +BRmqJ3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HX{O@  
>]k'3|vV  
template < typename T > YGObTIGJvf  
struct result_1 oP".>g-.  
  { [2!K 6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :sBg+MS  
} ; g(Jzu'  
$Rsf`*0-  
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: hb"t8_--c  
wvm`JOP:A  
template < typename T > |Y!#`  
struct   ref 5xi f0h-`  
  { y.~y*c6,g  
typedef T & reference; tw]RH(g+#  
} ; cRX0i;zag  
template < typename T > |.Bb Pfe8f  
struct   ref < T &> oO|zRK1;/  
  { gaC^<\J  
typedef T & reference; u><gmp&  
} ; RvYH(!pQ  
 # a 'h,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9psX"*s  
'@u/] ra:  
template < typename T > z$E+xZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pI |;  
  { ]}cai1  
  return l(t) = r(t); >yn%.Uoh@  
} d9[*&[2J|  
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。 n}qHt0N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KD^>Vv#  
 XGEAcN  
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 !p1OBS|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h@T}WZv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7{ :| )  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RR><so%  
最后的布局是: {b>tX)Tep  
                Add Te~"\`omJ3  
              /   \ a $g4 )0eS  
            Divide   5 uRQm.8b  
            /   \ U%ce0z  
          _1     3 5DfAL;o!  
似乎一切都解决了?不。 <$n%h/2%  
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。 WJZW5 Xt  
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。 mk1;22o{TX  
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: SM5i3EcFYP  
UcDJ%vI  
template < typename Right > [K[tL|EK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~<3qsA..  
Right & rt) const 4em7PmT  
  { vfJ}t#%UH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8f% @  
} =V1k'XJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S'HM|&  
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。 ]YZ+/:#U7  
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。 _tL*sA>[~)  
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。 >>wb yj8  
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。 Va06(Cq  
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? fM_aDSRa!H  
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: =O w}MX  
BSG_),AH  
template < class Action > \0Zm3[  
class picker : public Action n6[bF "v  
  { r^ &{0c&o  
public : rSB"0 W7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ywt_h;:  
  // all the operator overloaded 8UoMOeI3  
} ; 7[QU *1bk  
__$IbF5  
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。 B N@*CG  
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: dh%C@n:B  
\i "I1xU  
template < typename Right > yyrCO"eh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0^|)[2m!  
  { }3Pz{{B&+O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F$ x@ ]  
} &Hc8u,|  
bc5+}&W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ";9cYoKRY  
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。 /Yc!m$uCW  
'@wYr|s4  
template < typename T >   struct picker_maker R,/?p  
  { kYz)h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X\hD 4r"  
} ; '+Dn~8Y+9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )m"NO/sJ2  
  { (zBa2Vmmv  
typedef picker < T > result; ._=Pa)T  
} ; 0kpRvdEr-  
?)7uwJsH  
下面总的结构就有了: RP7e)?5$s  
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。 XY1NTo. =  
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。 ${KDGJ,^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z}s0D]$+x  
至此链式操作完美实现。 ?.IT!M}DR  
y)|Q~8r  
!k||-Q &  
七. 问题3 V{$(#r  
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。 ?y'KX]/  
-Duy: C6W  
template < typename T1, typename T2 > +%6{>C+bZo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S3:Pjz}t  
  { J+[&:]=P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b'O>&V`  
} \)DP(wC  
f$iv+7<B^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FsY}mql  
6/T hbD-C  
template < typename T1, typename T2 > 4/S 4bk*8  
struct result_2 7h<Q{X<A  
  { 6~0S%Hz   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y1H8+a5@  
} ; q+3Z3v  
,!|/|4vh  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gT'c`3Gkz  
这个差事就留给了holder自己。 y^pk)`y8  
    RhnSQe  
bec n$R  
template < int Order > $f*N  
class holder; ln'7kg  
template <> &'N{v@Oi)  
class holder < 1 > d%81}4f:  
  { wZh&w<l'  
public : @xm O\  
template < typename T > ['sj'3cW-  
  struct result_1 iT%aAVs  
  { Va\dMv-b  
  typedef T & result; hkJ4,.  
} ;  3@J0-w  
template < typename T1, typename T2 > 1@P/h#_Vr  
  struct result_2 k)b}"' I  
  { o  <0f  
  typedef T1 & result; 8V;@yzI ha  
} ; {tV)+T  
template < typename T > _jR%o1Y}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dfiA- h  
  { A$WE:<^  
  return (T & )r; OlK3xdg7  
} rF2`4j&!  
template < typename T1, typename T2 > Ps+0qqT*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tjBs>w  
  { rC14X}X6  
  return (T1 & )r1; (8qMF{  
} 5CueD]  
} ; yN5g]U. Q  
4cRF3$a md  
template <>  >zFe)  
class holder < 2 > tlV>  
  { Q'~kWmLf  
public : >t)vQ&:;u  
template < typename T > Z%y>q|:  
  struct result_1 2^bq4c4J  
  { |[CsLn;  
  typedef T & result; xpx Un8.  
} ; <M B]W`5  
template < typename T1, typename T2 > iN"kv   
  struct result_2 JC(rSs*  
  { 4v T!xn  
  typedef T2 & result; 8s/gjEwA  
} ; r )ZUeHt}w  
template < typename T > }Xr-xh \v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w0)V3  
  { 4[ M!x  
  return (T & )r; )y\^5>p[  
} Ds9pXgU( Z  
template < typename T1, typename T2 > od{Y` .<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^o_2=91  
  { &W-L`aFd0  
  return (T2 & )r2; wOOBW0tj  
} S 3Tp__  
} ; hF s:9  
01g=Cg  
>N@tInE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {UX?z?0T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gV$j ]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -$f~V\M  
7*^-3Tt83  
return l(i, j) = r(i, j); rIH/<@+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T1m"1Q  
"=@b>d6U+  
  return ( int & )i; WjW+ EF8(  
  return ( int & )j; L{jJDd  
最后执行i = j; E0'+]"B  
可见,参数被正确的选择了。 = I,O+^  
VLC<ju!  
B]L5K~d  
U&yXs'3a&  
%'a%ynFs  
八. 中期总结 1uZ[Ewl]  
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: `uM:>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XE* @*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'iA#lKG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GwQW I ]  
k__iJsk  
XAwo ~E  
oG M Ls  
-G e5gQ=  
)uC],CbW{  
九. 简化 #qrZ(,I@n  
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。 6!dbJ5x1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k!3X4;F!_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |t+M/C0y/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g6{.C7m  
  +-*/&|^等 . <`i!Ls  
2. 返回引用。 ig<Eyr  
  =,各种复合赋值等 [zl@7X1{_  
3. 返回固定类型。 _8P"/( `Rw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JQ=i{9iJ  
4. 原样返回。 _x&;Fa%  
  operator, gD10C,{  
5. 返回解引用的类型。 {a^A-Xh[u  
  operator*(单目) 0B fqEAl  
6. 返回地址。 o(w!x!["  
  operator&(单目) k4fc 5P  
7. 下表访问返回类型。 .) uUpY%K^  
  operator[] B4yU}v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F-[zuYGp  
  operator<<和operator>> PtCO';9[  
&[:MTK?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。 ;Pf |\q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sd9$4k"  
i!+D ,O  
template < typename Left > F1)B-wW  
struct value_return vQ/}E@?u  
  { yI/2 e[  
template < typename T > bP\0S@1YL  
  struct result_1 B!-hcn]y  
  { }/&Q\Sc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (XA=d 4  
} ; R,R[.2Vi  
(;v)0&h  
template < typename T1, typename T2 > oJa6)+b(3  
  struct result_2 YL-/z4g  
  { xFxl9oM."  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WA}<Zme3[  
} ; _J(n~"eR  
} ; xxkU u6x#  
9<u^.w  
@Gp=9\L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?PVJeFH  
Mx<z34(T  
下面我们来剥离functor中的operator() @)s;u}H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xou1X$$z  
[p[nK=&r  
return l(t) op r(t) j(^ot001%v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Cjnf a 2  
return op l(t) ^7M hnA  
return op l(t1, t2) KiW4>@tY  
return l(t) op e~R; 2bk  
return l(t1, t2) op .{sKEVK  
return l(t)[r(t)] *z[G+JX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T'\B17 :*  
<X[TjP  
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: h/~:}Bof  
单目: return f(l(t), r(t)); r>73IpJI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #p& &w1  
双目: return f(l(t)); !Ic;;<  
return f(l(t1, t2)); (ii6w d< *  
下面就是f的实现,以operator/为例 x ,$N!X  
J-*&&  
struct meta_divide 1Vq]4_09g1  
  { lOIBX@K E  
template < typename T1, typename T2 > mr:;Wwd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /2}o:vLj  
  { Q#C;4)e  
  return t1 / t2; _y#omEx  
} Y g>W.wA  
} ; ZeewGa^r  
$YZsaw  
这个工作可以让宏来做: lv -z[  
KHwzQ<Z3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AA][}lU:5  
template < typename T1, typename T2 > \ z_qy >  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~\= VSwJ  
以后可以直接用 [A$5~/Q{U1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &v!=\Fig4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pR_cI]{=SA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FTM(y CN  
Jf\lnJTyU8  
hZGoiWC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d:/8P985  
W: Rs 0O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @L^Fz$Sx  
class unary_op : public Rettype D|8vS8p  
  { m-f"EFmP  
    Left l; A ?"(5da.  
public : _&S?uz m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;>^oe:@  
iku8T*&uc  
template < typename T > 0kN;SSX!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JA W}]:jC  
      { tX;00g;U.  
      return FuncType::execute(l(t)); 4d&#NP  
    } {FzL@!||  
_\E{T5  
    template < typename T1, typename T2 > Gvo(iOU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Wkli:Lq  
      { 2 qRX A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y" 9 o  
    } rkhQoYZ[  
} ; dz/' m7  
@|Z:7n6S  
:xw2\:5~0  
同样还可以申明一个binary_op `@GqD  
>cwyb9;!kK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z09FW>"u  
class binary_op : public Rettype K/RQ-xd4  
  { H5t 9Mg|  
    Left l; (H*-b4]/  
Right r; a%*l]S0z"  
public : ~ILig}I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;9r Z{'i+|  
 Q(SVJ  
template < typename T > 1xK'1g72  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $>E\3npV  
      { "bZV<;y6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \8\)5#?  
    } f.V;Hl,  
qh Ezv~  
    template < typename T1, typename T2 > j0J}d _  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~82[pY  
      { o?\)!_Z|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ore$yI}!m  
    } s vn[c*  
} ; {#q']YDe`  
y e!Bfz>  
EM/NT/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f@l6]z{.L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~ZU;0#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1@IRx{v$  
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。  j`^':!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cT{iMgdI?  
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。。。 AoHA+>&U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d7N;F a3yL  
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) A(duUl~  
下面是修改过的unary_op `}o4&$  
~^/zCPy[w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ln.kEhQ3B  
class unary_op 8D]:>[|E  
  { n+@}8;oeP  
Left l; g+/%r91hZ  
  ];Whvdnv  
public : JV'd!5P  
/=Ug}%.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q0~5h?V'  
M<JJQh5  
template < typename T >  p>v,b&06  
  struct result_1 PJj{5,#@3  
  { =/=x"q+X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ab7hW(/  
} ; / uI/8>p(  
oR}ir  
template < typename T1, typename T2 > y8: 0VZox  
  struct result_2 Okk[}G)  
  { #oMbE<//"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 992;~lBu  
} ; aKs!*uo0H  
nPq\J~M  
template < typename T1, typename T2 > ~\dpD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >_M}l @1  
  { >V(>2eD'S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .jMm-vox}  
} a:@9GmtV&  
vy/U""w`  
template < typename T > kF'^!Hp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #1Mk9sxo  
  { EZ #UdK_  
  return OpClass::execute(lt(t)); pH#&B_S6z=  
} b qB[ vPsI  
R7*Jb-;$!  
} ; Wq)'0U;{$  
A{h hnrr8  
, >Y. !  
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 _yjM_ALjo  
好啦,现在才真正完美了。 $gDp-7  
现在在picker里面就可以这么添加了: n ! qm  
$N;!. 5lX3  
template < typename Right > Lhl) pP17  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L5T)_iQ5  
  { ^ vI|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R+]p -NI^  
} %9M; MK  
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。 D{o1G?A  
$o\p["DP  
3iYz<M  
yWIieztp  
GG"0n{>0  
十. bind Js+d4``W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^FgNg'"[3  
先来分析一下一段例子 J'9&dt  
bI[!y#_z4  
N-^\X3X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /iif@5lw{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +Smv<^bW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |}Mkn4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7tAWPSwf  
我们来写个简单的。 *" <tFQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {N5g52MN  
对于函数对象类的版本: 7~\Dzcfk"P  
NOyLZa'  
template < typename Func > S !c/"~X+  
struct functor_trait d!8q+FI  
  { 1ISA^< M  
typedef typename Func::result_type result_type; Qm`f5-d  
} ; uW>AH@Pij  
对于无参数函数的版本: M0Z>$Az]t  
_WK+BxH  
template < typename Ret > :Tuy]]k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gZM{]GQ  
  { L:Wy- Z  
typedef Ret result_type; b("CvD8  
} ; ^S ,E"Q  
对于单参数函数的版本: &4*&L.hPM^  
CcY.8|HT  
template < typename Ret, typename V1 > C*Ws6s>+z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BT>*xZLpS  
  { Aog 3d\1$  
typedef Ret result_type; 0nx <f>n  
} ; 344,mnAd  
对于双参数函数的版本: j,/o0k,  
W\.f:"2qr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /<:9NP'^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 74gU 4T  
  { gp-wlu4  
typedef Ret result_type; *XH?|SV  
} ; w**.8]A"N  
等等。。。 >qtB27jV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _?G\^^  
D{N1.rSxv  
template < typename Func >  pMt]wyKr  
struct func_return ([f6\Pw\ <  
  { x?CjRvT $  
template < typename T > uzp !Y&C  
  struct result_1 nr&G4t+%Hv  
  { z*yN*M6t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u"T5m  
} ; h(/|`   
] (MXP,R  
template < typename T1, typename T2 > 7h&xfrSrD  
  struct result_2 twgU ru  
  { 0?p_|X'_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y2<#%@%4  
} ; :\80*[=;Z  
} ; yr sP'th  
_9n.ir5YX  
u x:,io  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gw+z8^|C&}  
 EVq<gGy  
template < typename Func, typename aPicker > S}Mxm 2  
class binder_1 !@VmaAT  
  { 00;=6q]TA  
Func fn; uU5:,Wy+dg  
aPicker pk; &<_sXHg<x  
public : iZjvO`@[  
][G<CO`k  
template < typename T > _"WQi}Mm  
  struct result_1 `n^jU92  
  { qk_ s"}sS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c"O\fX  
} ; L7D'wf  
g"T~)SQP  
template < typename T1, typename T2 > ?Fi-,4  
  struct result_2 5j ]}/Aq  
  { {xM%3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~]"}s(J;  
} ; Q;5\( 0w5  
$oxPmELtpe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W:5m8aE\  
vO0ql  
template < typename T > /o|@]SAe.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gVG :z_6  
  { "r"Y9KODm  
  return fn(pk(t)); ^kt"n( P5  
} v11mu2  
template < typename T1, typename T2 > #h r!7Kc;N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U Ciq'^,  
  { 1]hMA\x  
  return fn(pk(t1, t2)); )3..7ht3^5  
} <CA lJ  
} ; PKjA@+  
iicrRGp3  
9l,Gd  
一目了然不是么? p^L6uM  
最后实现bind qbP[  9  
vxqMo9T  
Szg<;._J  
template < typename Func, typename aPicker > .5 dZaI)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @Rx/]wyH  
  { K/%aoTO}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QGshc  
} Upv2s:wa}z  
C62<pLJf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .Zwn{SMtu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Np/[MC  
iOJgZuP  
十一. phoenix +i)1 jX<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^ g4)aaBZ  
Y^6=_^  
for_each(v.begin(), v.end(), t: [[5];E  
( XD|&{/O  
do_ DG:=E/@  
[ :\bttPw5  
  cout << _1 <<   " , " @8CD@SDv  
] ;<MaCtDt  
.while_( -- _1), (O<lVz@8  
cout << var( " \n " ) G+%ZN  
) M.IV{gj  
); Lqch~@E&%#  
(+^1'?C8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +m+HC(Z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W:) M}}&H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )E4COw+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?v")Z 0 ~  
94a _ W9  
3aDma/  
template < typename Cond, typename Actor > |2oB3 \)/  
class do_while [ 0~qs|27  
  { >K &b,o,[  
Cond cd; '.dW>7  
Actor act; #Kh`ATme  
public : Mq7|37(N[  
template < typename T > #JW1JCT  
  struct result_1 EAq >v t83  
  { 1gt[_P2u  
  typedef int result_type; d@w I: 7  
} ; Yb6\+}th  
6C3y+@9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #|e <l1F  
F;_;lRAb  
template < typename T > #15q`w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J`x9 XWYw  
  { kh5V&%>?  
  do d")r^7  
    { 8WyG49eic  
  act(t); S`l CynGH  
  } 9<YB &:<  
  while (cd(t)); )8k6GO8|  
  return   0 ; nut7b  
} Kp&d9e{ Yc  
} ; ?_^9e  
% idnm  
$jzk4V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u(~s$ENl  
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。 ,J~1~fg89  
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。 Bo0y"W[+  
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。 $`5DGy?RU  
下面就是产生这个functor的类: xj~6,;83xR  
WkO .  
I3L1|!  
template < typename Actor > *o>E{  
class do_while_actor B#gmT2L  
  { es6e-y@e  
Actor act; \GWq0z&  
public : + X ?jf.4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1rKR=To  
.DX#:?@4@Y  
template < typename Cond > [Dt\E4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  z7K?rgH  
} ; "ulaF+  
JBYQ7SsAS0  
dKMuo'H'%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @V-ZV  
最后,是那个do_ F-R`'{ ka  
TcIUo!:z  
P*LcWrK  
class do_while_invoker dqkkA/1  
  { |/s.PNP2  
public : Mfz5:'  
template < typename Actor > F?dTCa  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 980+Y  
  { 3LTO+>, |"  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q\r qG  
} 8t^"1ND  
} do_; hh?'tb{  
,S8Vfb &  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ysa"f+/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6RF01z|~_  
最后来说说怎么处理break和continue ENmo^O#,u  
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。 *dQRs6  
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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