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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S~|T4q(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l+V>]?j  
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, ~6p[El#tS  
J H7<  
&RfC"lc  
ocs+d\  
  class filler ynbuN x*  
  { AM!G1^c  
public : ~?(N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rS;Dmm  
} ; 7Hs%Cc"  
EAM5{Nc  
~c\e'&sc;  
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: RsYU59_Y  
t<#h$}=:Vt  
p|!  
6Oy$gW)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )rC6*eR  
<)3u6Vky9  
0=?<y'=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @Z12CrJ  
=zz ~kon9  
#"B\UN  
:8OZ#D_Hl  
二. 战前分析 M]J ^N#  
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。 O&Y*pOg  
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 Ftr5k^!  
')$+G152  
`E>1>'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ig f&l`\  
  /* --------------------------------------------- */ RN e^; B  
vector < int *> vp( 10 ); P}4QQw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .4E&/w+  
/* --------------------------------------------- */ .nVa[B |.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nR-YrR*k  
/* --------------------------------------------- */ -X"p:=;j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }R{ts  
  /* --------------------------------------------- */ -[wGX}}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aJ>65RJ^=  
/* --------------------------------------------- */ ;<ZLc TL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S Em Q@1  
| AozR ~  
N(Tz%o4  
2%_vXo=I  
看了之后,我们可以思考一些问题: WHj'dodS  
1._1, _2是什么? tIuCct-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9J2NH|]c  
2._1 = 1是在做什么? W>j!Q^?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M r5v<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 c_4[e5z  
0E3[N:s  
0"pAN[=K@  
三. 动工 l`f/4vy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N$U$5;r~`  
md"!33 @  
q-}Fvel u  
3v1iy / /  
template < typename T > bAx-"Lu  
class assignment SMpH._VFeE  
  { 24z< gO  
T value; & tg&5_  
public : FG.em  
assignment( const T & v) : value(v) {} +nJgl8'^y  
template < typename T2 > 2h5nMI]'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +lHjC$   
} ; Hl{S]]z  
iT2B'QI=<  
 J4f i'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rustMs2p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z$/xy"  
^c9t'V`IWQ  
CEX " D`  
t.xxSU5~%  
  class holder n[lJLm^(_C  
  { ^\4h<M  
public : JvVWG'Z"  
template < typename T > 7$CBx/X50)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UG+d-&~Ll  
  { 5kCUaPu  
  return assignment < T > (t); 1;Ou7T9w  
} wea-zN  
} ; b4[bL2J$h1  
lh7jux  
Nn!+,;ut  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: --$ 4Q(#  
old(i:2  
  static holder _1;  : y%d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x!5'`A!W%  
\hDlTp }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L~lxXTG\  
而不用手动写一个函数对象。 _Xk.p_uh  
-?V-*jI  
bk;?9%TW  
H[,i{dD  
四. 问题分析 +BETF;0D  
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。 TQpfQ  
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。 ' aq!^!z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $u]jy0X<Y;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C~2F9Pg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 haK3?A,"_A  
Qz5sxi  
五. 问题1:一致性 ZX9TYN  
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?| J;.wXS_U8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4|riKo)  
49GkPy#]L=  
struct holder .F   
  { JTSlWq4  
  // 6jE |  
  template < typename T > &Sw%<N*r  
T &   operator ()( const T & r) const JtYP E?  
  { IzikDc10  
  return (T & )r; )dbB =OZ  
} ;oW6 NJ  
} ; mF*2#]%dx  
>3_jWFq  
这样的话assignment也必须相应改动: [ 9 {*94M  
$rv8K j+  
template < typename Left, typename Right > [uC ]*G]  
class assignment 8xMEe:}V  
  { e!N:,`R 5  
Left l; BTGv N %  
Right r; [^Os kJ4  
public : *W,]>v0%T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $PTP/^  
template < typename T2 > m0ER@BXRn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {o_X`rgrL  
} ; ! h"Kq>9 T  
HHDl8lo  
同时,holder的operator=也需要改动: DFZkh^PFd  
I`-8Air5f  
template < typename T > QM5R`i{r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;RDh ~EV  
  { y"bByd|6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n0r+A^]  
} gd%NkxmW  
q)X$^oE!6  
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。 OK[T3/v,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Uzz'.K(Mv|  
rI= v  
return l(rhs) = r; XG{{ 2f  
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。 $$|rrG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cn'(<bl  
*SU\ABcov  
template < typename Tp > G18F&c~  
class constant_t sqEI4~514  
  { $?Yry. 2  
  const Tp t; ^U `[(kz=  
public : Ixb=L (V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2|3)S`WZl  
template < typename T > :o0JY= 5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;&< {ey  
  { "?]{ %-u  
  return t; fkuLj%R  
} ii[F]sR\  
} ; qkt0**\  
= s>T;|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zKw`Md  
下面就可以修改holder的operator=了 .a O,8M  
u$DHVRrF<  
template < typename T > !\zWF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jN{Xfjmfv  
  { LPZF)@|`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V=R 3)GC  
} P\yDa*m  
+o\:d1y  
同时也要修改assignment的operator() ah+~y,Gl  
[B+yyBtx  
template < typename T2 > JJP08 oP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S>h;K`  
现在代码看起来就很一致了。 ]$ L|  
'n{Nvt.c  
六. 问题2:链式操作 7&t-pv92*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rM`X?>iT+  
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。 iq8Grd 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。 {IxA)v-`  
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。 AqWUwK9T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (!ZM{Js%  
k.5u  
template < typename T > [$qyF|/K`n  
struct result_1 AJh w  
  { wT;0w3.Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ( }{G`N>.{  
} ; uD\?(LM  
8J:}%DaxL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: sF|5XjQ  
DgUT5t1  
template < typename T > RHmgD;7`  
struct   ref cJ{ Nh;"  
  { I;e=0!9U  
typedef T & reference; \n$u)Xj~6^  
} ; ,5i`-OI  
template < typename T > `b Fff %_  
struct   ref < T &> I KqQ>Z-q~  
  { dCE0$3'5  
typedef T & reference; < vL,*.zd  
} ; 1;C+$  
1,6}_MA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @W s*QTlV  
n,jKmA  
template < typename T > i*|\KM?P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z'4./  
  { GC>e26\:  
  return l(t) = r(t); _y),J'W^3u  
} !Y$h"<M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -wp|RD,}(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lhl]g^SN  
BUWqI dg  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f-bVKHt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h}*/Ge]aM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /j4P9y^]=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0rOfrTNOz%  
最后的布局是: )k\H@Dy%$  
                Add +1uF !G&l  
              /   \ XlV0*}S  
            Divide   5 U7K,AflK?M  
            /   \ m+b):  
          _1     3 ?%O(mC]u&  
似乎一切都解决了?不。 S0B|#O%Z  
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。 YUx.BZf7  
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。 419x+3>}  
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: ]^Qn  
6hlc1?  
template < typename Right > oI=fx Sjd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ukIQr/k  
Right & rt) const q@Zn|NR  
  { 9f2UgNqe9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G~Hzec{#tg  
} >hPQRd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SOIHePmwK  
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。 1M}5>V{  
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。 tasIDoo+!J  
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。 G f,`  
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。 IEXt:  
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? }@;ep&b*  
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: UELy"z R  
x,rlrxI  
template < class Action > 01}C^iD  
class picker : public Action Q~OxH'>>(  
  { qCljo5Tq'  
public : >d,jKlh^.%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v16 JgycM  
  // all the operator overloaded n2]/v{E;/  
} ; v{(^1cX  
7uKNd *%  
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。 { &"CH]r  
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: spdvZU=}  
U> cV|  
template < typename Right > \!k1a^ZP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ex::m&  
  { ]b\yg2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q?4p)@#   
} M[mF8Zf  
%e-7ubW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *QwY]j%^  
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。 uW30ep'  
.$qnZWcgG  
template < typename T >   struct picker_maker O!P H&;H  
  { y`F3Hr c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U&Wt%U{  
} ; F @mQQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r~/   
  { ?)kGA$m#  
typedef picker < T > result; i(AT8Bo2  
} ; _JHd9)[  
^su<uG<R  
下面总的结构就有了: jzDuE{  
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。 d Vj_8>  
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。 y0#u9t"Z;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 } ud0&Oe{  
至此链式操作完美实现。 $}) g?Q  
r[BVvX/,F  
l8I /0`_  
七. 问题3 q=%RDG+  
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。 9;r)#3Q[^  
~R22?g.  
template < typename T1, typename T2 > JT-J#Ag  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }|g\ 8jq  
  { *:Vq:IU[D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Yzh"1|O  
} 0\[Chja  
2 lj'"nm  
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: MRb-H1+Xf  
OR%'K2C6S  
template < typename T1, typename T2 > U%<koD[,  
struct result_2 Y~L2  
  { }s(N6a&(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~\Hc,5G  
} ; aMtsmL?=  
JT3-AAi[Z  
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? ^>i63Yc  
这个差事就留给了holder自己。 %kS(LlL+6  
    )(ImLbM)  
Hea;?4Vg  
template < int Order > | N[<x@  
class holder; t5y;CxL  
template <> NWMFtT  
class holder < 1 > [R=yF ~-  
  { iV&6nh(  
public : x4E7X_  
template < typename T > )n2 re?S  
  struct result_1 %Z):>'  
  { | #47O  
  typedef T & result; \QYFAa  
} ; 5*Y^\N  
template < typename T1, typename T2 > j@SQ~AS  
  struct result_2 $npT[~U5  
  { Dp)=0<$y  
  typedef T1 & result; !HnXXVW  
} ; nQ5n-A&["  
template < typename T > A-ZN F4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7UdM  
  { U<DZ:ds ?T  
  return (T & )r; Cj{1H([-  
} }+C2I  
template < typename T1, typename T2 > 4lKq{X5<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @cFJeOC|  
  { czS+< w  
  return (T1 & )r1; S7/eS)SQR  
} uTKD 4yig  
} ; 5@+,Xh,H|t  
,N!o  
template <> 2E}*v5b,  
class holder < 2 > P_*" dza  
  { _V7r1fY:  
public : umt.Um.m2  
template < typename T > YVHm{A1b0  
  struct result_1 FB{KH .  
  { C -\S/yd  
  typedef T & result; ;<j0f~G`  
} ; y CVI\y\B  
template < typename T1, typename T2 > @~YYD#'vNY  
  struct result_2 \$*7 >`k  
  { ]x(e&fyHB  
  typedef T2 & result;  |8My42yf  
} ; :lf+W  
template < typename T > rA%usaW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -o $QS,  
  { $Zug Bh[b  
  return (T & )r; Cjc6d4~  
} Gn ~6X-l  
template < typename T1, typename T2 > tjdaaN#,V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L?WFm n  
  { gG*X^Uo  
  return (T2 & )r2; ZWc]$H?  
} ykV 5  
} ; j g8fU  
A v2 08}Y  
jRJn+  
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> >。 0n;< ge&~R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;"dV"W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]G5 w6&d  
h*w%jdQ6  
return l(i, j) = r(i, j); &#!4XOyB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }:us:%  
@?yX!_YC  
  return ( int & )i; KKiE@_z  
  return ( int & )j; 18+)`M-5o  
最后执行i = j; E\as@pqo\p  
可见,参数被正确的选择了。 mOy^vMa  
+a^nlW9g  
bN]+_ mF  
'8!Y D?n  
PIu1+k.r?  
八. 中期总结 S|7!{}  
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: WvBc#s-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zNxW'?0Z?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c:<005\Bg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WST8SEzJ  
Jk7|{W\OA  
{`LU+  
Sjv dirr  
m[~V/N3  
Xejo_SV&?  
九. 简化  >qS9PX  
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。 5-aj 2>=7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x[h^[oF0  
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: 8ZM&(Lz7u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *K|W /'_&  
  +-*/&|^等 pA9+Cr!0Q  
2. 返回引用。 &7PG.Ff!r  
  =,各种复合赋值等 xJ>fm%{5  
3. 返回固定类型。 OB Otuu.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p "n$!ilbm  
4. 原样返回。 fGUE<l  
  operator, =t9\^RIx)?  
5. 返回解引用的类型。 Cs9.&Y  
  operator*(单目) 8u6:=fxb  
6. 返回地址。 VH9dleZ  
  operator&(单目) /{+y2.{j  
7. 下表访问返回类型。 mRL"nC  
  operator[] 95 ;x=ju  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B@&4i?yJ  
  operator<<和operator>> C G0 M  
!W5 (  
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。 q U%/W|LY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r^FhTzA=1  
=Xi07_8Ic<  
template < typename Left > 3Dng 1}  
struct value_return :~2vJzp@?  
  { 2%LL Sa  
template < typename T > YB(Q\hT~\;  
  struct result_1 p1Jh0o8  
  { F5P[dp-`1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -w9pwB  
} ; Q.l}NtHwV  
uJzG|$;  
template < typename T1, typename T2 > @;*Ksy@1O  
  struct result_2 (s.0P O`  
  { c6h.iBJ'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,]9P{k]O  
} ; >/l? g5{  
} ; * @ 3Ag(  
K#6P}tf  
&J[:awQX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 63\/ * NNB  
7HIeJ  
下面我们来剥离functor中的operator() vB.E3r=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^2Fei.?T.  
2bJQTk_S  
return l(t) op r(t) tSc Pa,(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rp3V3]EE  
return op l(t) 0 ?s|i :  
return op l(t1, t2) r[|Xy>Zj  
return l(t) op ',9V|jvK  
return l(t1, t2) op 't:; irLW.  
return l(t)[r(t)] OI|[roMK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b$N 2z  
9IjIIM2y  
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: yA)/Q Yge  
单目: return f(l(t), r(t)); nyQ&f'<   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wPQH(~k:  
双目: return f(l(t)); cG[l!Z  
return f(l(t1, t2)); 0)Uce=t`  
下面就是f的实现,以operator/为例 (SpX w,:  
+"rDT1^V  
struct meta_divide zQcL|  (N  
  { _Gn2o2T  
template < typename T1, typename T2 > Y~c|hfL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J\+0[~~  
  { B^4&-z2|  
  return t1 / t2; E{XH?_xo  
} kZR8a(4D  
} ; HVi'eNgo  
+ieY:H[  
这个工作可以让宏来做: @:+8?qcP  
@5N]ZQ9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BF\XEm?!  
template < typename T1, typename T2 > \ )(bW#-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h;p>o75O  
以后可以直接用 <c2E'U)X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MI/MhkS ?  
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 94h]~GqNi  
(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。。。) &v56#lG  
[4YTDEv%  
>"^ O"E  
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 Nv#t:J9f  
;Y 00TGU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2^r <{0@n  
class unary_op : public Rettype 6</xL9#/  
  { zBCtd1Xrni  
    Left l; %'b M){  
public : /a{la8Ni  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} * aN  
,k24w7K%d  
template < typename T > V3&RJ k=b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] ] !VK  
      { IdzxS  
      return FuncType::execute(l(t)); v:IpMU-+\  
    } WffQ:L?  
&-;4.op  
    template < typename T1, typename T2 > n`#tKwWHYx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2<i!{;u$qL  
      { 8m-U){r!U^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \HqNAE2T  
    } *w|:~g  
} ; SEo'(-5  
tI`Q/a5@  
BBaQ}{F8>2  
同样还可以申明一个binary_op *1 uKr9  
o*-)Tq8GHE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U_M$#i{_  
class binary_op : public Rettype '}9x\3E  
  { hpHr\g  
    Left l; #*D)Q/k  
Right r; |t^E~HLm,  
public : 1a?!@g )  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O9G[j=U  
}u\])I3  
template < typename T > $:8x(&+/@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V\>K]mwD  
      { 1ct;A_48  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bLB:MW\%  
    } vUN22;Z\  
%P<hW+P!  
    template < typename T1, typename T2 > {>}!+k -`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aT{_0m$G10  
      { v| gw9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r A`V}>Xj  
    } CnU*Jb  
} ; P2NQHX  
^|/TC!v]M  
 ]3x?  
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 \9cbI3rGz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HguT"%iv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _> 5(iDW0  
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。 Vp#JS3Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t#V!8EpBg  
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。。。 (]Z_UTT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /sUYU (3  
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) Ghu#XJB?  
下面是修改过的unary_op h`]Iy  
\RNNg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v:f}XK<  
class unary_op _Us#\+]_:  
  { Z 8S\@I  
Left l; ?h3Y)5xT  
  9{'N{  
public : aAZZ8V  
a+[RS]le  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HU1h8E$-  
n3T>QgK  
template < typename T > <Q3oT  
  struct result_1 RU'=ERYC  
  { Pj[PIz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cw iKi^m  
} ; Za/-i"U  
aEFJ;n7m  
template < typename T1, typename T2 > 68NYIyTW9  
  struct result_2 `EEL1[:BR  
  { q2/pNV#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rxVanDb=W  
} ; 9`T)@Uj2n  
dV*]f$wQ  
template < typename T1, typename T2 > 3]OE}[R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &#o~U$GBg  
  { [/PR\'|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ")_|69 VX  
}  Hu^1[#  
l\E%+?K+^  
template < typename T > ",p;Sd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0QB iC]9  
  { 6|K5!2  
  return OpClass::execute(lt(t)); d:_t-ZZo  
} 3YeG$^y"  
S(o#K|)>  
} ; \(3y7D  
!lREaSM  
#Z}Rf k(~  
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 Bz_^~b7  
好啦,现在才真正完美了。 gD0eFTN  
现在在picker里面就可以这么添加了: OtY`@\hy  
aFc1|.Nm  
template < typename Right > .4_o>D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GSY(  
  { %OtFHhb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?# Mr  
} \n"{qfn`r  
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。 j>*S5y.{  
Vmc5IPd{\  
hv)x=e<  
00<cYy  
~< P 0]ju  
十. bind a[v0%W ]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。 5uGqX"  
先来分析一下一段例子 :Gv1?M  
~fBtQGdX  
W KQ^NEqr3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =Ee&da^MB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~ {?_p@&n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /Y*WBTV'  
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。 g6W)4cC8a  
我们来写个简单的。 S_iMVHe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )r';lGh2#  
对于函数对象类的版本: "C?#SO B  
BmBj7  
template < typename Func > g-qP;vy@"q  
struct functor_trait &d9{k5/+\  
  { x9NEFtqjm  
typedef typename Func::result_type result_type; ".f ;+wH  
} ; xpNH?#&  
对于无参数函数的版本: u=Fv 2  
:fKl]XO  
template < typename Ret > <i<J^-W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > > pgX^  
  { jy7\+i  
typedef Ret result_type; MtM%{=&_  
} ; y9_V  
对于单参数函数的版本: ~aw.(A?MI  
Dw|}9;5:A  
template < typename Ret, typename V1 > uzXCIv@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h,QKd>4:CF  
  { rI{=WPI&WU  
typedef Ret result_type; tWo{7)Eb  
} ; _my"%@n  
对于双参数函数的版本: w;D+y*2  
FK6[>(QO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6~OoFm5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g6nkZyw  
  { K7$x<5+)  
typedef Ret result_type; yZd +^QN  
} ; H!vax)%-\  
等等。。。 R= a|Blp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy liEPCWl&  
&vHoRY  
template < typename Func > w|3z;-#Q;  
struct func_return L%">iQOG#  
  { 01[NX? qEa  
template < typename T > :Y-{Kn6`_  
  struct result_1 }p=Jm)y  
  { ,?PTcQF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %el"BSB  
} ; YpQ7)_s ?  
U2$d%8G  
template < typename T1, typename T2 > |\w=u6jX  
  struct result_2 ^*S ,xP  
  { wU8Mt#D!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ADZ};:]  
} ; 7ByTnYe~S  
} ; IOTR/anu  
ckV`OaRw4  
ot @|!V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4B=2>k  
sfLMk E  
template < typename Func, typename aPicker > 4f@o mAM  
class binder_1 ^<;V]cY`  
  { ,_|]Ufr!a  
Func fn; hp8%.V$f  
aPicker pk; U93}-){m  
public : ygOd69  
l;af~ef)'  
template < typename T > Ok>gh2e[c  
  struct result_1 '"y|p+=j:  
  { UU'|Xz9~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r`%+M7  
} ; @95FN)TXZY  
a-y+@#;2_  
template < typename T1, typename T2 > 33jovK 2  
  struct result_2 >Wh}f3C  
  { U QE qX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vQ<90Z xqB  
} ; %509\;el  
V7#Ffi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vesJEaw7  
L{:9Cx!F  
template < typename T > Tskq)NU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5?p2%KQ  
  { -D xL0:E  
  return fn(pk(t)); 9Kg21-?  
} GRMiQa  
template < typename T1, typename T2 > ]"+95*B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q#^Qv.s?K  
  { )=\# UE+W  
  return fn(pk(t1, t2)); ktnuNsp  
} XIvn_&d;G  
} ; jxiC Kx,G  
Mb"J@5P[4  
aqYa{hXio  
一目了然不是么? fKp#\tCc y  
最后实现bind *o-.6OxZ$  
gWrgnlq  
RZ6xdq}>  
template < typename Func, typename aPicker > 6Ztq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F&])P- !3  
  { c<uN"/gi*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '#LQN<"4  
} 'sLiu8G  
"+\lws  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :1 (p.q=  
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。 $|]" W=h  
 e`d%-9  
十一. phoenix ,REJt  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V<D.sd<  
xO1[>W  
for_each(v.begin(), v.end(), #Pw2Q  
( bgS$ {n/  
do_ Kk(9O06j  
[ R-NS,i={  
  cout << _1 <<   " , " M(RZ/x  
] /D5`   
.while_( -- _1), ;=geHiQHA  
cout << var( " \n " ) I+Jm>XN  
) fR)m%m  
); <cZGxff01  
%ThyOl@O  
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: fq5_G~c =  
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 C|d\3S\(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |X,|QC*7?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WZazJ=27}  
3= DNb+D!  
$"dR SysB  
template < typename Cond, typename Actor > uA,>a>xYI  
class do_while +zrAG 24q  
  { 0`)iIz  
Cond cd; @S|jC2^+h  
Actor act; H~GQ;PhRx  
public : A 6OGs/:&  
template < typename T > Na$Is'F &p  
  struct result_1 uum;q-"  
  { F.-R r  
  typedef int result_type; lE!a  
} ; GM<BO8Y.  
@mE)|.f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w^Lta  
t| 9 GS|  
template < typename T > fbWFLS m;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y;t6sM@  
  { @[#$J0q q  
  do s <   
    { W?0 lV5/  
  act(t); YoN*:jB<M  
  } bV edFm  
  while (cd(t)); ?pYKZg /c  
  return   0 ; U7!.,kR-  
} !O.[PH(,*  
} ; -RO7 'm0  
r|PFw6  
'xhcuVl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /" ${$b{  
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。 1x @qkL6  
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。 gzjR 6uz  
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。 rgSOS-ox  
下面就是产生这个functor的类: K TsgJ\W  
CbPuoOl  
Oy<5>2^P  
template < typename Actor > "z0zpHXek  
class do_while_actor OkCQ?]  
  { 4l!@=qwn  
Actor act; c9kzOQ2n  
public : 2pzF5h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'fcMuBc+ 4  
"Fy7K#n  
template < typename Cond > 0O\SU"bP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZDD..j  
} ; {%VV\qaC  
[zL7Q^~  
6ZKsz5:=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JJltPGT~Oa  
最后,是那个do_ :(a]V"(&Eq  
t~E<j+<2B  
t6,wjN-J  
class do_while_invoker e'*`.^  
  { yz-,)GB6  
public : b B  x?  
template < typename Actor > 4Sm]>%F':  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % r-V2)  
  { Yk'9U-.mc  
  return do_while_actor < Actor > (act); PzV@umC1#f  
} lz?;#U  
} do_; &?uz`pv2  
HQUeWCN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .s<*'B7&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v1|Bf8  
最后来说说怎么处理break和continue -29gL_dk.  
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。 2u"7T_"2D  
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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