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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y~]>J^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C4#'`8E  
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, H [R|U   
^Me__Y  
,d&~#W]  
RVlC8uJ;P  
  class filler MJ4+|riB  
  { CP["N(fF  
public : bUU_NqUf*3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `+Wl fk;  
} ; f.,S-1D]h  
!xA;(<K[^  
83OOM;'  
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: 7o'kdY Jzo  
G0xk @SE  
FgKDk!ci  
Y{f;qbEQH'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $ [0  
-YJ7ne]  
2PAo tD4+I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C[|jJ9VE,  
FJ}/g ?  
x_s9DkX  
LmseY(i N  
二. 战前分析 P8:k"i/6J  
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。 q: ?6  
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 6- s/\  
g.iiT/b  
D-69/3PvP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [ !].G=8  
  /* --------------------------------------------- */ #zZQ@+5zw  
vector < int *> vp( 10 ); doW_v u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5O]ph[7  
/* --------------------------------------------- */ at/besW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I[c/) N  
/* --------------------------------------------- */ T%VC$u4F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C8e{9CF  
  /* --------------------------------------------- */ qI5_@[S*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3tA6r  
/* --------------------------------------------- */ 8%U+y0j6b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PL%U  
"!+q0l1]@  
p*8=($j4  
?2E@)7  
看了之后,我们可以思考一些问题: XSpX6fq  
1._1, _2是什么? 6L}$R`s5H  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \L<Hy)l  
2._1 = 1是在做什么? Pz:,q~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 DrC4oxS 1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "6FZX~]s!  
Kn?>XXAc  
u?&P6|J&  
三. 动工 S)>L 0^M1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =j#uH`jgW  
j[F\f>  
LeF Z%y)F  
wJNiw)C  
template < typename T > O>IY<]x>L  
class assignment 9!NL<}]{  
  { %7x x"$P:R  
T value; g~rZ=  
public : U_K"JOZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} nxS|]  
template < typename T2 > h-].?X,]Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cGIxE[n'  
} ; @ 4#q  
J NPEyC  
onI%Jl sq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iV58 m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |a*VoMZ  
bqWo*>l  
)+OI}  
+C' u!^ )  
  class holder |A0BYzlVc  
  { F>d B@V-  
public : ^ Vso`(Ss  
template < typename T > !KKkw4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M%92 ^;|`  
  { #^|y0:  
  return assignment < T > (t); Nj rF":'Y  
} EZ:pcnL {  
} ; &)zNu  
3CL/9C>  
.!e):&(8  
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: 2!Yq9,`  
a\pOgIp  
  static holder _1; ;4>YPH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I 8TqK  
o$;t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #^4p(eZ[}  
而不用手动写一个函数对象。 WK)hj{k  
PV$)k>H-  
't.I YBHx  
[uU"=H|  
四. 问题分析 kVz9}Xp"  
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。 Yd'Fhvo8  
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。 mvgsf(a*'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Tsch:r S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n=J~Rssp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LM\H%=*L  
#s>AiD  
五. 问题1:一致性 b 5<&hN4g  
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?| 8eq*q   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l25_J.e  
kw{dvE\K  
struct holder >HNBTc=~t  
  { Ne#FBRu5  
  // )eIC5>#.  
  template < typename T > `@TWZ%f6  
T &   operator ()( const T & r) const FjR/_GPo6  
  { E6JfSH#  
  return (T & )r; 5.! OC5tO  
} #{K}o}  
} ; fIe';a  
'5V} Z3zJ/  
这样的话assignment也必须相应改动: ?1w{lz(P  
\kWL:uU  
template < typename Left, typename Right > iMjoa tt  
class assignment 9^ ;Cz>6s  
  { PkX4 !  
Left l; |ecK~+  
Right r; JYbsta  
public : ,Ei!\U^)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D+#OB|&Dn  
template < typename T2 > yC\dM1X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A.tXAOM(VW  
} ; 7>.d*?eao\  
:j^IXZW  
同时,holder的operator=也需要改动: 2qd5iOhX+  
[x{z}rYH  
template < typename T > ,+2!&"zD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PWciD '!  
  { wN NXUW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @=_4i&]$  
} I;1W6uD=  
|BGB60}]f  
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。 O|K-UTWH%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MrjgV+P}[  
5"sd  
return l(rhs) = r; +pUG6.j%  
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。 W4Z8U0co  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z9wKjxu+  
P* X^)R  
template < typename Tp > oZ,J{I!L  
class constant_t B7x( <!B  
  { 5PY4PT=G  
  const Tp t; ;k ?Z,M:  
public : 'Em3;`/C*+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7N:3  
template < typename T > TOT#l6yqdd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M( w'TE@  
  { O06 2c)vIY  
  return t; /U$5'BoS  
} ,3XlX(P  
} ; 6v"WI@b4  
68*a'0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gn//]|#H+  
下面就可以修改holder的operator=了 A@uU*]TqJ8  
f/7on| bv  
template < typename T > &u`EYxT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qu\cU(H|  
  { ,V^2Oa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1X5MknA  
} =kzuU1s  
G&Fe2&5!w  
同时也要修改assignment的operator() rU4;yy*b  
-7Bg5{FA  
template < typename T2 > &?[g8A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #| pn,/  
现在代码看起来就很一致了。 !;3hN$5  
Y`NwE  
六. 问题2:链式操作 ?e{hidg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >:Y"DX-  
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。 !78P+i  
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。 o75l&`  
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。 _V`F_C\\#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HPMj+xH  
Ec9%RAxl  
template < typename T > t:x"]K  
struct result_1 C/?x`2'  
  { FuC#w 9_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mzf~qV^T  
} ; mE\)j*Nnv  
mzRH:HgN?  
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: 63E)RR_Lh  
2c*w{\X  
template < typename T > / Q| Z&-c  
struct   ref B?%e-xV-  
  { 15z(hzU?#  
typedef T & reference; IayF<y,8  
} ; !'eh@BU;  
template < typename T > s%QCdU ]  
struct   ref < T &> tWyl&,3?1  
  { E4$y|Ni"  
typedef T & reference; !J&UO/q.  
} ; IG.!M@_  
kyi"U A82  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +iqzj-e&e[  
1B#iJZ}  
template < typename T > `@xnpA]l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z6*r<>Bf+b  
  { 7@R^B=pb  
  return l(t) = r(t); LC7%Bfn!  
} 6&+}Hhe  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0.\}D:x(z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x) jc  
?8qN8rk^+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %Rt 5$+dNT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nwj M=GG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u4tv= +jh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Tn"@u&P *  
最后的布局是: 7{tU'`P>  
                Add W|Cs{rBc?  
              /   \ eZ]>;5  
            Divide   5 +[ng99p  
            /   \ V%(T#_E/6  
          _1     3 An_3DrUFV_  
似乎一切都解决了?不。 KVevvy)W  
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。 2]y Hxo/6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \[G"/]J  
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: ;qO3m -(d  
c|@OD3w2lM  
template < typename Right > X?YT>+g;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const % *ng *  
Right & rt) const 'l<Oj&E  
  { :-_"[:t 5Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -_xTs(;|8  
} SP\s{,'F-b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;VzdlCZ@  
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。  wh#IQ.E-  
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。 o5['5?i}/  
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。 ? o&goiM  
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^J']p  
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? ]UkqPtG;  
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: ^6gEL~m|]  
t33\f<e  
template < class Action > n%;4Fm?  
class picker : public Action s{OV-H  
  { ykRd+H-t  
public :  HzL~B#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %ikPz~(  
  // all the operator overloaded ~|[i64V<^  
} ; ![!,i\x  
Q,M,^_  
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。 r0wAh/J|  
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: d;,Jf*x\  
_%3p&1ld  
template < typename Right > XqU0AbQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FJq g,  
  { Sz:PeUr9h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +f$ {r7  
} 1,:QrhC  
t%%zuqF`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6-~ZOMlV  
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。 G)?j(El  
<00nu'Ex1v  
template < typename T >   struct picker_maker \x<,Ma=D  
  { QL @SE@"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &lID6{79Z  
} ; g##<d(e!}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nXk9 IG(  
  { ~]24">VZf  
typedef picker < T > result; \irKM8]LJ  
} ; gil:SUW1r  
ecx_&J@D  
下面总的结构就有了: !u:Fn)j  
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。 7yJE+o'  
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。 l*(L"]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BUdO:fr  
至此链式操作完美实现。 } @ [!%hE  
AQtOTT$  
KzX)6 |g{"  
七. 问题3 i03=Af3  
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。 mq}UUk@  
uP$i2Cy  
template < typename T1, typename T2 >  c_,pd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d04gmc&*  
  { G0kF[8Am  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GO"E>FyB  
} _>)@6srC  
qW*k|;S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >Hmho'  
me F.  
template < typename T1, typename T2 > fT{jD_Q+3  
struct result_2  ^Y!$WP  
  { H]*B5Jv~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oGyoU#z#  
} ; }8ESp3~e_  
_+)n}Se  
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? mKE' l'9A_  
这个差事就留给了holder自己。 oKr= ]p  
    Unansk  
$m-C6xC/  
template < int Order > C8i4z  
class holder; \),zDO+  
template <> V)4?y9xZv  
class holder < 1 > \ KsKb0sM  
  { ?)[=>Kp  
public : Sj:c {jyJd  
template < typename T > GY5JPl  
  struct result_1 xOr"3;^  
  { O>I%O^  
  typedef T & result; +3M1^:  
} ; a^^OI|?  
template < typename T1, typename T2 > {u0sbb(  
  struct result_2 @\:@_}Z`_}  
  { PN= 5ICT  
  typedef T1 & result; c,]fw2  
} ; s0CDp"uJY  
template < typename T > O'(D:D?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s'd\"WaQV  
  { 6;@:/kl t  
  return (T & )r; YE:5'@Z  
} J0YNzC4  
template < typename T1, typename T2 > JaR!9GVN7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1D2RhM%  
  { ,&s"f4Mft  
  return (T1 & )r1; RQu[FZT,  
} [z*1#lj S  
} ; 0+)1K U)I  
82V;J 8T?  
template <> E(z|LS*3  
class holder < 2 > k py)kS  
  { /!.]Y8yEH  
public : GO*D4<#u  
template < typename T > BlM(Q/z  
  struct result_1 U ]B-B+-  
  { arS@l<79  
  typedef T & result; 5E 9R+N  
} ; Bk@EQdn  
template < typename T1, typename T2 > {iCX?Sb  
  struct result_2 sk_xQo#Y 3  
  { gxJ12' m  
  typedef T2 & result; h`eHoKJ#w  
} ; h Fan$W$  
template < typename T > '*Tt$0#o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ynf!1!4  
  { &OkPO|  
  return (T & )r; _PQk<QZ  
} }7K~-  
template < typename T1, typename T2 > [\%a7ji#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const snNB;hkj  
  { ;TK$?hrv*1  
  return (T2 & )r2; /n:Q>8^n'W  
} V}~',o<m  
} ; |N3#of(  
%sPq*w.  
$Y\7E/T  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %Na` \`L{F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2S4SG\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `Tk~?aY  
-i_XP]b&  
return l(i, j) = r(i, j); jLY$P<u?%P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f)V6VNW.3  
d+5v[x~'  
  return ( int & )i; $" =3e]<  
  return ( int & )j; ;!7M<T$&  
最后执行i = j; b2j ~"9  
可见,参数被正确的选择了。 (^_I Ny*  
2T@?&N^OD  
r gi4>  
@Jb-[W$*  
Uc ; S@  
八. 中期总结 g706*o)h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g5x>}@ONq7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <(xro/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'F:Tv[qx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MX+gc$Y O  
?(}~[  
h&!$ `)   
^&c &5S}  
~fzuz'"^  
TN08 ,:k  
九. 简化 <^W5UU#Pg  
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。 m,6[;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fEt BodA)  
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{N8 K K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _Kh8 <$h  
  +-*/&|^等 u@`y/,PX  
2. 返回引用。 Df]*S  
  =,各种复合赋值等 oh9L2"  
3. 返回固定类型。 >7 cDfv"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E}#&2n8Y  
4. 原样返回。 LWN9 D  
  operator, M~y}0Ik  
5. 返回解引用的类型。 xJFcW+  
  operator*(单目) 1CJAFi>%D  
6. 返回地址。 mgodvX  
  operator&(单目) x cZF_elt7  
7. 下表访问返回类型。 q$`>[&I~)  
  operator[]  9/I xh?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Sw?EF8}[  
  operator<<和operator>> =+[` 9  
F[)tg#}@G  
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。 g&8-X?^Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tbfwgK  
6uk}4bdvq  
template < typename Left > I= cayR  
struct value_return PIoBKCJ  
  { ^V]IPGV  
template < typename T > A^zd:h-  
  struct result_1 Mp[2Auf  
  { e)87 & 7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; : &~LPmJ  
} ; $U)nrn i  
Pmd5P:n*,  
template < typename T1, typename T2 > 8KKhD$  
  struct result_2 k 6i&NG6  
  { KYl!Iw67d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [8Z !dj   
} ; am7~  
} ; ''q#zEf6  
L!`PM.:9  
!HP=Rgh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dVn_+1\L  
Q]$pg5O  
下面我们来剥离functor中的operator() &;<'AF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qG]0z_dPE~  
j6L(U~%  
return l(t) op r(t) O.8k [Ht  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1?Tj  
return op l(t) 8]bLp  
return op l(t1, t2) h2i1w^f  
return l(t) op #)iPvV'  
return l(t1, t2) op {.e^1qE  
return l(t)[r(t)] lB8g D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NK:! U  
eax"AmO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Y n0iu$;n  
单目: return f(l(t), r(t)); :-(qqC:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .SNg2.  
双目: return f(l(t)); \Xr*1DI<  
return f(l(t1, t2)); A8:eA  
下面就是f的实现,以operator/为例 vkeZ!klYB  
K}'?#a(aX=  
struct meta_divide 10bv%ZX7  
  { _c}# f\ +_  
template < typename T1, typename T2 > nU isC5HW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FJT0lC  
  { %'S[f  
  return t1 / t2; b"B:DDw00  
} -MFePpUt  
} ; u*rHKZ9i  
q0NToVo@  
这个工作可以让宏来做: *9EW &Ek  
"98 j-L=F+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }d5~w[  
template < typename T1, typename T2 > \ O]Y   z7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \l`{u)V  
以后可以直接用 bL+}n8B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q\btl/?  
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 Wr'1Y7z  
(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。。。) tZu1jBO_Q4  
i)$<j!L  
Wv ~&Qh}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 W! J@30  
7<Y aw,G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =F %lx[9Ye  
class unary_op : public Rettype rd)W+W9  
  { u1\r:q  
    Left l; *M$'dLn  
public : MT$)A:"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6& 6|R3  
o^r\7g6\  
template < typename T > v2="j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'E\4/0 !  
      { su3Wk,MLP  
      return FuncType::execute(l(t)); xJA{Hws  
    } oArJ%Y>  
`; j$]  
    template < typename T1, typename T2 > 3e1P!^'\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~qK/w0=j  
      { \)ZCB7|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }<*KM)%  
    } tf[)| /M  
} ; 3Vak C  
i4XiwjCHN  
{faIyKtW  
同样还可以申明一个binary_op  M+:9U&>  
~@#a*="  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +d(|Jid  
class binary_op : public Rettype iq,rS"  
  { e^$JGh2  
    Left l; 15r=d  
Right r; {w7/M]m-  
public : ExeZj8U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E=`/}2  
c5: X$k\  
template < typename T > Z[eWey_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DgY !)cS  
      { |"+Uf w^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `3@?)xa  
    } l,zhBnD  
h[Uo6`  
    template < typename T1, typename T2 > <1 ;pyw y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?nWzJ5w3  
      { 3xiDt?&H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6Rmdf>a  
    } [AA}P/iW  
} ; VKf&}u/  
/'b7q y  
d[XMQX  
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 7R# }AQ   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HxcL3Bh$~}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M>}_2G]#F  
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。 Qkhor-f0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $48 Z>ij?f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D3%2O`9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oYt 34@{?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) C\B4Uu6q  
下面是修改过的unary_op j-.Y!$a%6  
|q z%6w=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f8`dJ5i  
class unary_op n9n)eI)R  
  { p@[ fZj  
Left l; < fV][W  
  /bPs0>5  
public : KSHq0A6/q%  
S4'<kF0z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *[|+5LVn  
tw&v@HUP  
template < typename T > +.OdrvN4)  
  struct result_1 HrfS^B  
  { 9%1J..c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P,9Pn)M|  
} ; x":o*(rSQ  
"Mhn?PTq  
template < typename T1, typename T2 > >k/cm3  
  struct result_2 U4<c![Pp.  
  { >?rMMR+A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F=e-jKogK  
} ; v+8Ybq  
K1Uq` TJ  
template < typename T1, typename T2 > L(sT/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;{q*  
  { PB?2{Cj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Iy&,1CI"]  
} WqF$-rBJG^  
=0!j"z=  
template < typename T > RZ;s_16GQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Poa&htxe1  
  { py+\e" s  
  return OpClass::execute(lt(t)); S(?A3 H  
} [[zN Aq)"  
_SJ:|I  
} ; u6 Lx3  
HD/!J9&  
%OHZOs  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S#$Kmm |  
好啦,现在才真正完美了。 T~(Sc'8  
现在在picker里面就可以这么添加了: m}\QGtJ6  
aWJj@',_  
template < typename Right > p:z~>ca  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i7e6lC  
  { Y#tur`N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CxZh^V8LP  
} l`i97P?/W  
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。 \C h01LR"  
2E[7RBFY+\  
I[d<SHo  
]JV'z<  
TlRc8r|  
十. bind ^|]Dg &N.  
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。 ~x#TfeU]  
先来分析一下一段例子 "=T &SY  
d Rnf  
XWyP'\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \Z&Nd;o   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -TH MTRFz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'A3skznX{  
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。  J}:.I>  
我们来写个简单的。 lM{ fld  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xZlCFu   
对于函数对象类的版本: +38R#2JV  
UL{J%Ze=~  
template < typename Func > Xq&BL,lS  
struct functor_trait )<:TpMdUk  
  { \m G Y'0  
typedef typename Func::result_type result_type; $2L6:&.P,  
} ; 6CIzT.  
对于无参数函数的版本: -p.\fvip  
ZcQu9XDIt  
template < typename Ret > va'F '|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E3]WRF;l  
  { So'.QWzX  
typedef Ret result_type; }$4z$&  
} ; R]iV;j|  
对于单参数函数的版本: z+yIP ?s}(  
C?T\5}h  
template < typename Ret, typename V1 > G+t:]\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &Xqxuy ]J  
  { mV$ebFco0  
typedef Ret result_type; 4n@lrcq(  
} ; ?(R3%fU  
对于双参数函数的版本: Es%f@$0uy  
qul#)HI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dkZe.pv$j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >m,hna]RZ  
  { |uqI}6h.  
typedef Ret result_type; ,_I rE  
} ; I /MY4?(T  
等等。。。 bYnq,JRA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $2?AJ/2r$b  
0!_?\)X  
template < typename Func > #e|o"R;/`  
struct func_return 2 HEU  
  { "J1A9|  
template < typename T > ?<TJ}("/  
  struct result_1 49$<:{~  
  { 7upko9d/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]HuB%G|t1V  
} ; _9 ]:0bDUo  
:Kwu{<rJ!(  
template < typename T1, typename T2 > <f>w"r  
  struct result_2 \7r0]& _  
  { Wye* ~t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]VRa4ZB{u  
} ; Qs6Vu)U=  
} ; 3k`Q]O=OU  
LV^^Bd8Ct  
v$|~ g'6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3SP";3+  
:*M?RL@j  
template < typename Func, typename aPicker > m-vn5OX  
class binder_1 (WyNO QO'  
  { e~N&?^M  
Func fn; -AdDPWn  
aPicker pk; /I=|;FGq  
public : X8$Mzeq  
o$sD9xx  
template < typename T > %o0b~R  
  struct result_1 P0,]`w  
  { IR6W'vA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %8FfP5#  
} ; (Xh <F  
AafS6]y  
template < typename T1, typename T2 > $^ee~v;m4  
  struct result_2 tDX& ~1s  
  { pj$JA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qk2E>  
} ; <+oh\y16  
\9)5b8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )!2@v@SQ  
kGYpJg9=  
template < typename T > 0Z1ksfLU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wtTy(j,9  
  { 1;ttwF>G7  
  return fn(pk(t)); 9|1msg4  
} iBSM \ n  
template < typename T1, typename T2 > im2mA8OH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #'_#t/u  
  { V]F D'XAl  
  return fn(pk(t1, t2)); '[ t.  
} ,a?)O6?/  
} ; gjDNl/r/  
|LZ;2 i  
eiKY az  
一目了然不是么? 'Qy6m'esW  
最后实现bind j=l2\W#}  
|nefg0`rk  
Vp/XVyL}R  
template < typename Func, typename aPicker > i%K6<1R;y{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3^7+fxYWo  
  { oMQ4q{&|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z1J)./BO  
} >1j#XA8  
1=R$ RI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9zwD%3Ufn  
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。 4X+xh|R:U  
TEz;:*,CG  
十一. phoenix atTR6%!6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L 4j#0I]lq  
=!'9TS  
for_each(v.begin(), v.end(), ~T_|?lU`R  
( M\R+:O&  
do_ q`*.F#/4c  
[ >3!~U.AA'x  
  cout << _1 <<   " , " o[ZjXLJzV  
] _J1\c~ke"  
.while_( -- _1), zm&[K53  
cout << var( " \n " ) 2{79,Js0  
) fDy*dp4z  
); uy {O   
46>rvy.r  
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: A8'RM F1  
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 ^Arv6kD,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `MI\/oM@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tbS hSbj  
Cn~VJ,l g  
LYD iqOrx  
template < typename Cond, typename Actor > 4 Ej->T.  
class do_while TKB8%/_p  
  { n _K1%  
Cond cd; 1 /M^7Vb.  
Actor act; Tb i?AJa}  
public : YV.' L  
template < typename T > *yhA8fJ  
  struct result_1 1>Sfv|ZP,  
  { )'+[,z ;s  
  typedef int result_type; 2;v:Z^&  
} ; xX<f4H\'  
"\o#YC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .LDZqWr-  
//7YtK6  
template < typename T > h4` 8C]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  S_P&Fv  
  { <=.6Z*x+  
  do <2pp6je\0s  
    { \?n6l7*t>  
  act(t); ]Y [N=G  
  } :nIMZRJ_!E  
  while (cd(t)); XDPR$u8hM  
  return   0 ; <x}wy+SG  
} !n-Sh<8  
} ; KhR3$|fH<  
",/6bs#$  
8_%GH}{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AG,><UP  
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。 F$t]JM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k4q":}M  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @[r[l#4yUi  
下面就是产生这个functor的类: \!^=~` X-  
apL$`{>US  
*u+DAg'&  
template < typename Actor > |Hf|N$  
class do_while_actor lh;fqn`  
  { K#OL/2^ 5  
Actor act; fpf]qQ W~7  
public : Yi Zk|K_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m9[ 7"I  
nah?V" ?Y  
template < typename Cond > ,WyEwc]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p/Ul[7A4e  
} ; '4'Z  
0|AgmW_7 .  
yJ?=##  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PysDDU}v  
最后,是那个do_ 1 uU$V =  
?Bu*%+  
+R*DE5dz  
class do_while_invoker dj0%?g>  
  { 9`f@"%h  
public : $FPq8$V  
template < typename Actor > {"]!zL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2^'Ec:|f  
  { ys`-QlkB  
  return do_while_actor < Actor > (act); fG0ZVV!   
} tX^6R  
} do_; ]aPf-O*  
do8[wej<:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /r7xA}se^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?}Zo~]7E  
最后来说说怎么处理break和continue # xO PF9  
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。 R'gd/.[e  
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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