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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DA@YjebP'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $Tt@Xu  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, \c+)Y}:D  
IBWUeB:b  
"2X=i`rTi  
n< [np;\  
  class filler %,GY&hTw  
  { SU9#Y|I  
public : Pn5@7~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cX@~Hk4=\  
} ; o*\kg+8  
T"'"T]^ X  
>UpTMEQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h FP$MFab  
S?%V o* Y  
8h~v%aZ1  
uRKCvsisX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A8hj"V47  
sf]y\_zU  
h%(dT/jPL)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {>G\3|^D  
s@f4f__(]  
0yXUVKq3  
Z bxd,|<|  
二. 战前分析 -Xkdu?6Eh  
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。 _n2PoE:5@P  
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 @<\f[Znto  
Y2j>lf?8  
~ @Ib:M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bm%:Qc*  
  /* --------------------------------------------- */ xmTa$tR+  
vector < int *> vp( 10 ); N<:5 r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `pN"T?Pk  
/* --------------------------------------------- */ d5]9FIj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'Ol}nmJ'n  
/* --------------------------------------------- */ xUPM-eF=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A L}c-#GG  
  /* --------------------------------------------- */ Xd66"k\b+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e%j+,)Ry  
/* --------------------------------------------- */ J}TS-j0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;k/y[ x}  
^v3ytS  
1^R@X  
~o%|#-S  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6!/e_a  
1._1, _2是什么? h/`OG>./  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 31wact^  
2._1 = 1是在做什么? NDU,9A.P  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C+,;hj  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #18H Z4N  
m1VyYG  
`,aPK/  
三. 动工 PX[taDN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c}Y(Myd  
UMo=bs  
&6PZX0M  
oKz|hks[6  
template < typename T > Uq~{=hMX  
class assignment |h*H;@$  
  { i=reJ(y-  
T value; ]~87v  
public : Us M|OH5k  
assignment( const T & v) : value(v) {} D<#+ R"  
template < typename T2 > `.Y["f 1B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e\k=T}  
} ; 7<AHQ<#@  
[L|H1ll  
AGn:I??  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DL|,:2`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9]VUQl9gh  
> z h  
]o_Z3xXUa  
;) 5d wq  
  class holder X7{ueP#L  
  { Q4TI '/  
public : 23qTmh  
template < typename T > q+3Z3v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,!|/|4vh  
  { gT'c`3Gkz  
  return assignment < T > (t); y^pk)`y8  
} RhnSQe  
} ; -$?xR](f  
$f*N  
ln'7kg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  ]P(:z  
d%81}4f:  
  static holder _1; c7q1;X{:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %(Nu"3|$K=  
._~_OVU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qWHH% L;  
而不用手动写一个函数对象。 /0d_{Y+9  
qWGnIPk  
n(/(F `  
R(kr@hM  
四. 问题分析 _,=A\C_b@  
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。 |J'@-*5?[8  
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。 0V"r$7(}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >1,.4)k%K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )(9>r /bq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?&_ -,\t  
&kHp}\  
五. 问题1:一致性 m7zen530  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rF2`4j&!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ps+0qqT*  
tjBs>w  
struct holder rC14X}X6  
  { (8qMF{  
  // 5CueD]  
  template < typename T > ixw3Z D(>+  
T &   operator ()( const T & r) const  &xgMqv2/  
  { s-}|_g.Pt  
  return (T & )r; JWr:/?  
} bA@!0,m  
} ; tU >wRw=d  
n&D<l '4  
这样的话assignment也必须相应改动: Z%y>q|:  
2^bq4c4J  
template < typename Left, typename Right > _Buwz_[&  
class assignment \acJ9N  
  { U,LW(wueT  
Left l; ';hU&D;s  
Right r; lt|\$Iy(  
public : |o6 h:g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T,@.RF  
template < typename T2 > 68Vn]mr#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }7RR",w  
} ; [pUw(KV2m  
T(MS,AyD]  
同时,holder的operator=也需要改动: Sav]Kxq{  
M")JbuI  
template < typename T > C~ t?<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const am{f<v,EI  
  { oN)l/"%C7/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7cr@;%#  
} KiT>W~  
);_g2=:#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]@Y8! ,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b4Br!PL@G  
h$)(-_c3  
return l(rhs) = r; ah1d0e P  
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。 G+stt(k:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }=z_3JfO  
Y;8Ys&/t  
template < typename Tp > _7'9omq@  
class constant_t {E-.W"t4  
  { "XT7;!  
  const Tp t; ]|it&4l  
public : uM h[Ht^.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V%8?f,  
template < typename T > NZdjS9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iZ<^p1i  
  { "CLoM\M)  
  return t; rdhK&5x*  
} _Db=I3.HJ  
} ; CL.JalR`b  
K#rfQ0QK/!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OSQZ5:g|  
下面就可以修改holder的operator=了 S<rdPS*P  
VR ^qwS/  
template < typename T > f.JZ[+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mE'y$5ZxY  
  { 0?KXQD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -G e5gQ=  
} rZ2X$FO@  
FRd!UqMXY  
同时也要修改assignment的operator() (+6 8s9XS7  
C93BK)$}  
template < typename T2 > 26PUO$&b.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X1&Ug ^  
现在代码看起来就很一致了。 <nlZ?~%}  
8] skAh  
六. 问题2:链式操作 [bk2RaX:i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3XF.$=@  
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。 ,A`d!{]5  
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。 0{^vqh.La  
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。 1 rKKph  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &E0L7?l  
6E/>]3~!  
template < typename T > wwrP7T+d  
struct result_1 dE19_KPm[j  
  { jWJq[l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0<_|K>5dS|  
} ; :,g nOfV=  
m^0r9y,  
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: w`=_|4wFw  
w F6ywr  
template < typename T > v,y nz'>)  
struct   ref 2+zE|I.  
  { (DJLq  
typedef T & reference; :Rv ?>I j  
} ; r8g4NsRVtv  
template < typename T > vw5f.8T;w  
struct   ref < T &> Z:DEET!c'k  
  { RO[Ko-m|/N  
typedef T & reference; ph{p[QI:{X  
} ; $&~/`MxE  
O4RNt,?l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _G%]d$2f`  
EBlfwFd  
template < typename T > !>fYD8Ft,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yTzP{I  
  { wmKM:`&[5  
  return l(t) = r(t); @ODwO;_R5  
} W,"|([t4.\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9zSHn.y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CT,caa  
DP\s-JpI[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ' QGacV   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B?A c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KwK[)Cvv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g?N~mca$  
最后的布局是:  N1,=5P$  
                Add Xou1X$$z  
              /   \ RapHE; <  
            Divide   5 F}3<q   
            /   \ !`=ms1%U  
          _1     3 e9e%8hL  
似乎一切都解决了?不。 KiW4>@tY  
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。 e~R; 2bk  
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。 .{sKEVK  
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: KilgeN:  
jJFWPD ] u  
template < typename Right > <i{O\K]9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N<lejZ}!q  
Right & rt) const w1HE^ /  
  { rt">xVl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7pMl:\  
} 3 i<,#FaL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n,sf$9"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "hwg";Z$n  
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。 f!6oW(r-L  
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。 =|>CB  
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。 0\v98g<[+  
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? )006\W|t9  
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: 1Vq]4_09g1  
! |SPOk  
template < class Action > 3jF#f'*  
class picker : public Action q-s! hiK  
  { X-1<YG  
public : o?n lnoe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M|!^ #!a(  
  // all the operator overloaded L9tjH C]  
} ; }OY]mAv-B  
H.-jBFt}  
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。 dxqVZksg(9  
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: @X`~r8&  
b3(pRg[Fp  
template < typename Right > BiGB<Jr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p@epl|IZp  
  { 50!/%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eduaG,+k7p  
} \#4??@+Xf  
z_%G{H+:l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > we'<Y  
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。 D|-^}I4  
5G.Fi21 b  
template < typename T >   struct picker_maker 5 o:VixZf  
  { C${{&$&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DxjD/? R8  
} ; JQ{ g' cT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TDI8L\rr  
  { wMy$T<:   
typedef picker < T > result; m"Y;GzqQl  
} ; xml@]N*D#E  
49f- u  
下面总的结构就有了: \s<7!NAE4  
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`$2Dz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Rz}?@zh_8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n}==  
至此链式操作完美实现。 \PS{/XK  
M99#\0=/  
^l1tQnj)7  
七. 问题3 =H*}{'#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 shW$V93<  
U3r[ysf  
template < typename T1, typename T2 > ( Lj{V}^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `@GqD  
  { >cwyb9;!kK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z09FW>"u  
} K/RQ-xd4  
jvx9b([<sG  
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: J6x\_]1:*  
216+ tX5Z  
template < typename T1, typename T2 > 8r[ZGUV  
struct result_2 4 -)'a} O  
  { vQrce&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ta#vD_QP  
} ; u#5/s8  
5@c,iU-L  
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<JJQh5  
这个差事就留给了holder自己。  p>v,b&06  
    -Hzn7L  
^|}C!t+  
template < int Order > 2{s ND  
class holder; J<DV7zV  
template <> qG"|,bA  
class holder < 1 > j`Lf/S!}  
  { iHjo3_g)n  
public : eux _tyC  
template < typename T > 7=XQgbY/  
  struct result_1  l|`FW  
  { XuJwZN!(  
  typedef T & result; 5_Yv>tx  
} ; lEi,duS)  
template < typename T1, typename T2 > oTtmn, T  
  struct result_2 mOwgk7s[ J  
  { s# w+^Mw$  
  typedef T1 & result; Qo  
} ; #1Mk9sxo  
template < typename T > EZ #UdK_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y0BvN`E  
  { @RotJl/>  
  return (T & )r; O;[PEV ~  
} La%\- o  
template < typename T1, typename T2 > )DMu`cD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )ufHk  
  { q?z6|]M|u  
  return (T1 & )r1; W9 y8dw.  
} Orh5d 7+S  
} ; }7hpx!s,  
Bir }X  
template <> :w_F<2d0 0  
class holder < 2 > !boKrSw  
  { 9CJUOB>]  
public : Af=%5%  
template < typename T > 0!=e1_  
  struct result_1 3sGrX"0D  
  { f[7'kv5S  
  typedef T & result; el!Bi>b9c!  
} ; w|WZEu:0|  
template < typename T1, typename T2 > ^a; V-US  
  struct result_2 4W9!_:j(j  
  { *p?b"{_a  
  typedef T2 & result; =D5@PHpv(  
} ; p@i U}SUaE  
template < typename T > X2@mQ&n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \$;\,p p  
  { P@9>4}r$  
  return (T & )r; {EJVZG:&  
} *B}vYX  
template < typename T1, typename T2 > :'y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?3SlvKI}H`  
  { $ajw]2kx  
  return (T2 & )r2; B0p>'O2  
} SUD]Wl7G`r  
} ; v ;MI*!E  
_zh}%#6L  
UShn)3F  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U]vNcQj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (/YC\x?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mk\U wv  
i?=3RdP/R1  
return l(i, j) = r(i, j); gbpm::  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k6JB%m\E  
8e\a_R*(|  
  return ( int & )i; k`g+    
  return ( int & )j; w2]1ftY  
最后执行i = j; Ccz:NpK+  
可见,参数被正确的选择了。 qjR;c& qR  
8e>;E  
8g>jz 8  
 >o.u,  
q,nj|9z V  
八. 中期总结 EoU}@MjM~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  (i*1M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?Tuh22J{Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bDUGzezP<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s+zb[3}  
aS~k.^N  
%J.Rm0FD:  
5mSXf"R^  
wT*N{).  
tHoFnPd\|  
九. 简化 pvmm" f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yWzvE:!)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 83R"!w18  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @Jvw"=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9k7|B>LT  
  +-*/&|^等 "6Dz~5  
2. 返回引用。 nt;A7pI`  
  =,各种复合赋值等 yE"hgdL  
3. 返回固定类型。 )W57n)]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d1y(Jt  
4. 原样返回。 g-^CuXic  
  operator, }$qy_Esl  
5. 返回解引用的类型。 "Wi`S;  
  operator*(单目) &}T`[ d_Z  
6. 返回地址。 )>\Ne~%  
  operator&(单目) ,?&hqM\  
7. 下表访问返回类型。 ?'T>/<(  
  operator[] $Fr2oSTT)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M8juab%y  
  operator<<和operator>> |:!0`p{R  
D<xPx  
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。 U7PA%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )%^oR5W  
4D58cR}  
template < typename Left > 9!9 Gpi  
struct value_return f7s]:n*Ih  
  { P\2QH@p@t  
template < typename T > ]-* }-j`  
  struct result_1 O)9T|, U  
  { PI?-gc?[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ' J-(v  
} ; _|A)ueY  
$~D`-+J  
template < typename T1, typename T2 > :~T:&;q0  
  struct result_2 uL-i>!"L!}  
  { =,T~F3pK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #v&&GuF  
} ; W 8E<P y  
} ; #mllVQ  
vjXvjv{t  
ir]uFOj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R4IFl z  
xY!]eLZ)&  
下面我们来剥离functor中的operator() 3I"&Qp%2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~7~nU>Vv  
i6X/`XW'  
return l(t) op r(t) MH !CzV&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .7) A8R7Wt  
return op l(t) r ,b  
return op l(t1, t2) ;OdUH   
return l(t) op 'kh%^_FH7  
return l(t1, t2) op m2_&rjGz  
return l(t)[r(t)] ^1Yx'ua'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JWn9&WK  
;Rnb^t6Z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '|]zBpz  
单目: return f(l(t), r(t)); |fw+{f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Or|] 0  
双目: return f(l(t)); %< W1y  
return f(l(t1, t2)); *E$D,  
下面就是f的实现,以operator/为例 RisrU  
*K+*0_  
struct meta_divide G %#us3x  
  { F5MWxAS,>  
template < typename T1, typename T2 > s#d# *pgzh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5X`.2q=d  
  { n:#ji|wM  
  return t1 / t2; Xp{gh@#dr  
} JGO>X|T  
} ; $~:hv7%  
4uu*&B  
这个工作可以让宏来做: wPc,FH+y  
Zy!\=-dSm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~Yr.0i.W  
template < typename T1, typename T2 > \ (> 8fcQUBb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T.(SBP  
以后可以直接用 xE)pj|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o<g (%ncr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,U2D &{@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IvO3*{k ,  
\\/X+4|o'  
-_314j=`/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +QHhAA$  
u{3KV6MS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S((8DSt*  
class unary_op : public Rettype He]F~GXP  
  { PkVXn  
    Left l; }F3Z~  
public : :JN3@NsK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /NkZ;<uxJ  
bX6*/N  
template < typename T > D^TKv;%d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _n_i*p '2  
      { F_21`Hj  
      return FuncType::execute(l(t)); o3W5FHFAv  
    } u#P7~9ZG-  
'PO1{&M  
    template < typename T1, typename T2 > 4o=G) KO{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A{c6XQR~z  
      { |j!D _j#U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4 B> l|%  
    } /z'j:~`E  
} ; R1 wd Q8q  
G6J3F  
ILVbbC`D  
同样还可以申明一个binary_op X:e'@]Z)?  
N&GcWcq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3{c&%F~!  
class binary_op : public Rettype *FAg^G&1  
  { N&ddO-r[s  
    Left l; WI6er;D  
Right r; K{iay g!k  
public : au7BqV!uL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qMUqd}=P  
g_x<+3a  
template < typename T > '+eP%Y[W%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h]=chz  
      { "*T)L<G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [cH/Y2[  
    } {otvJ |'N  
~Ep&:c4:D  
    template < typename T1, typename T2 >  o _CVZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y~dW=zO  
      { r'!l` gm,S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *CG2sAeB  
    } Hv=coS>g:  
} ; \.{JS>!  
H}$#aXEAn  
T8\,2UWsj2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mrbIoN==`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ydFY<Mb(o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >:xnjEsi$/  
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。 >2|#b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [L\w] 6  
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。。。 0hv[Ff  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z/I!\  
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) eGE%c1H9a  
下面是修改过的unary_op hT_snb;ow  
BNByaC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IM#+@vv  
class unary_op DTJ  
  { O3_Mrn(R  
Left l; ! of7]s  
  jab]!eY  
public : X-duG*~  
H{V-C_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e,x@?L*  
o O|^ [b#  
template < typename T > Q,4F=b  
  struct result_1 QZfPd\Q5  
  { {NFeX'5bP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y, Z#? O  
} ; =#u2Rx%V  
h1Lp:@:|  
template < typename T1, typename T2 > \uYUX~}i"  
  struct result_2 >hhd9  
  { Uyh   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^U =`Rx  
} ; ! Q#b4f  
l:ED_env:  
template < typename T1, typename T2 > _5)#{ o<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{S7ia"s  
  { 0{ ,zE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s%:fB(  
} y >OZ<!`  
MPB6  
template < typename T > zZxP= c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G^R;~J*TDE  
  { Cb13Qz  
  return OpClass::execute(lt(t)); )_=&)a1U  
} oY] VP+b!  
7Y)wu$!7}  
} ; ,VZ&Gc  
lfA  BF  
^DH*@M  
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 9,Mp/.T"\  
好啦,现在才真正完美了。 k@~-|\ooG  
现在在picker里面就可以这么添加了: B -KOf  
 -{wuF0f  
template < typename Right > H )}WWXK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bDkE*4SRX  
  { 8N`$7^^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *"5a5.`%,  
} `%Ghtm*  
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。 gB"Tc[l1  
(H F,p,h_  
epL[PL}  
EH3G|3^xz  
yI%> w4Z  
十. bind EzyIsp> _  
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。 G225Nz;Y*  
先来分析一下一段例子 ]UI+6}r  
t[maUy _A  
>R: +ml  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b[k 1)R"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GlZ9k-ZRF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [E^X=+Jnz  
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。 g-^m\>B  
我们来写个简单的。 oD7H6\_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oL@ou{iQ  
对于函数对象类的版本: Rf^cw}jU  
nsp K.*?  
template < typename Func > 8.^U6xA  
struct functor_trait ;?!rpj  
  { E oR(/*'  
typedef typename Func::result_type result_type; OT[m g4&  
} ; .g#=~{A  
对于无参数函数的版本: =tNiIU  
Tc(R-Wi  
template < typename Ret > {XXNl)%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S=g-&lK  
  { OgS8.wX  
typedef Ret result_type; of`]LU:  
} ; "6d bRo5%  
对于单参数函数的版本: Zz-;jkX)  
\k=Qq(=  
template < typename Ret, typename V1 > Vr1|%*0Tv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >l1Yhxd_0*  
  { IpJv\zH7  
typedef Ret result_type; O)|4>J*B  
} ; Ltw7b  
对于双参数函数的版本: <`3(i\-X  
@qDrTH]5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @,&m`qzd+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @>@Nu g2   
  { QL2y,?Mz7  
typedef Ret result_type; Z ~9N  
} ; PoJyWC  
等等。。。 \Ji2u GT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +-\9'Q  
P` F'Nf2U  
template < typename Func > KaE;4gwM  
struct func_return bW^QH-t  
  { 3x0wk9lND  
template < typename T > yTt (fn:;  
  struct result_1 mv?H]i`N  
  { y7-:l u$9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J\+gd%  
} ; `_A?a_[*  
l&Ghs@>Kl  
template < typename T1, typename T2 > "T%'Rp`j|  
  struct result_2 p.] .M"A  
  { AV4HX\`{P0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  &n.uNe  
} ; 5{0>7c|.  
} ; /VO@>Hoh  
_0q~s@-  
8{fz0H.<?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FqxOHovE  
Ju7C?)x  
template < typename Func, typename aPicker > >Mz|e(6  
class binder_1 w00\1'-Kz  
  { F` 5/9?;|  
Func fn; !TL}~D:J  
aPicker pk; K('l H-3wS  
public : 0,$-)SkT  
rY?F6'}  
template < typename T > >MWpYp  
  struct result_1 ynbpewaa  
  { P&3/nL$9N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w1#jVcUQ  
} ; kr`BUW3  
, ."(Gp  
template < typename T1, typename T2 > nl9Cdi]o  
  struct result_2 E D^rWE_  
  { -f2`qltjb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0#fG4D_  
} ; `6N-MsP  
Y+u-J4bj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u%1k  
XH:gQ9FD  
template < typename T > if[o?6U4t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $`5lvy^  
  { I,<54? vS  
  return fn(pk(t)); <S8W~ wC  
} a!y,!EB+Qu  
template < typename T1, typename T2 > /D$+b9FR<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k?/vy9  
  { 3).o"AN  
  return fn(pk(t1, t2)); :n4:@L<%H  
} +>:}req  
} ; -iDEh_pts  
b({Nf,(a2  
RD$tc~@UB  
一目了然不是么? >@^yj+k  
最后实现bind "-Q Rkif  
uz#PBV8Q  
q_]   
template < typename Func, typename aPicker > )ehB)X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y+";  
  { Qyv'nx0=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n;kciTD%wK  
} [Ql?Y$QB`4  
b4)*<Zp`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h lkvk]v  
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。 (}FW])y  
{ 0%TMiVf  
十一. phoenix ~0F9x9V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :#\B {)(  
(' Ko#3b  
for_each(v.begin(), v.end(), `$V[;ld(mz  
( Oh/b?|imG  
do_ :q>oD-b$}  
[ ikY]8BCc  
  cout << _1 <<   " , " xZP>g  
] bwSRJFqb  
.while_( -- _1), 5hJYy`h~  
cout << var( " \n " ) @4_rxu&  
) yC'hwoQ`  
); V%BJNJ  
5fegWCJ  
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: DN"S,  
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 (K*/Vp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &e ?"5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UbY~xs7_  
f3zfRhkIk  
:m* !?QGdL  
template < typename Cond, typename Actor > G9i&#)nWr  
class do_while $m:2&lU3  
  { fVH*dX'Jz  
Cond cd; [ZKtbPHb  
Actor act; GX7 eRqz>  
public : 2q- :p8  
template < typename T > sb}K%-  
  struct result_1 (ET ;LH3  
  { @.Z[M  
  typedef int result_type; +~w?Xw,  
} ; '9-axIj70  
O&#S4]Y   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `;5VH]V  
rL%]S&M9  
template < typename T > >@)*S n9"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HJfQ]p'nK2  
  { V8sH{R-  
  do GUu\dl9WA'  
    { $u; >hk  
  act(t); R3B5-^s  
  } YY#s=  
  while (cd(t)); mUrS &&fu8  
  return   0 ; ?w]"~   
} A6^p}_  
} ; 'v\1:zi  
&/ >;LgN  
0" U5oP[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "UQr:/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ),cQUB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (s}Rj)V[^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aF&r/j+}o  
下面就是产生这个functor的类: SON ^CvMs{  
; x:k-s2-  
Io$w|~x  
template < typename Actor > ku/\16E/k  
class do_while_actor (dzH3_U  
  { J3/\<=Qh  
Actor act; [x;(cISK1  
public : ydwK!j0y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FOOQ'o[}  
FX HAZ2/\  
template < typename Cond > rc;7W:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (3 IZ  
} ; {S5RK-ax  
&mN'Tk  
pU?{0xZH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 81GQijq  
最后,是那个do_ >_;kTy,  
6 gj]y^}  
+ ,@ FxZl  
class do_while_invoker {0is wq'J  
  { &$mZ?%^C  
public : Op`I;Q #%d  
template < typename Actor > e Wb0^8_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ![*:.CW  
  { ;_mgiKHg  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]3n, AHA  
} c3=-Mq9Q  
} do_; ,>D ja59  
8[8|*8xqs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @%6)^]m}r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cC^W2\  
最后来说说怎么处理break和continue 9@:BK;Fi  
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。 QCeMKjCmY  
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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