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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a"^rOiXR{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h}Lrpr2r  
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, =3EjD;2  
'oF XNO  
f /t`B^}@  
)j. .)o  
  class filler \|CuTb;0  
  { h)Ol1[y`  
public : ydMSL25<+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U04&z 91"  
} ; W0<2*7s  
 vUR gR  
8khIy-9-'  
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: 6eb~Z6n&?  
5]K2to)>`  
!\!j?z=O8  
EAlLxXDDh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XrI$@e*  
~~q>]4>  
38GZ_ z}r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s7,D}Zz  
1rON8=E  
0cq<!{d  
z fu)X!t^  
二. 战前分析 U:bnX51D4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )FN$Jlo  
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 E6zPN?\ <  
=yWdtBng  
+G)a+r'0Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Hz1z_[X@  
  /* --------------------------------------------- */ Q 3/J @MC  
vector < int *> vp( 10 ); Y|buQQ|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A=wG};%_  
/* --------------------------------------------- */ +[}<u--  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k; >Vh'=X  
/* --------------------------------------------- */ D 4sp+   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HSVl$66  
  /* --------------------------------------------- */ QOY{j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *MQ`&;Qa,  
/* --------------------------------------------- */ `1uGU[{x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k"6&&  
Pbt7T Q  
IyAD>Q^  
A9MTAm{  
看了之后,我们可以思考一些问题: :*s@L2D6  
1._1, _2是什么? J~C=o(r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 U$ ;UW3-  
2._1 = 1是在做什么? -b|"%e<'  
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。 )iFXa<5h  
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。 O=6[/oc '  
"28zLo3  
w~yC^`  
三. 动工 3,n"d-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kn/xt  
f~7V<v  
k8r1)B4ab  
Z\cD98B#  
template < typename T > ]r'D  
class assignment !(gSXe)*  
  { O{ 0it6  
T value; e^;%w#tEqI  
public : Cj$:TWYIh[  
assignment( const T & v) : value(v) {} dsH*9t:z  
template < typename T2 > <W+9 h0c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AH_qZTv0{Q  
} ; Wb[k2V  
3O;"{E= <  
}Rw6+;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ).AMfBQ=;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "Q{ l])N  
| AiMx2  
EWr7eH  
 0T^ 0)c  
  class holder nLCaik_,m  
  { )j\_*SoH  
public : R:j mn  
template < typename T > )sNPWn8<Uy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =3!o _  
  { ".2d{B  
  return assignment < T > (t); *f_A :`:  
} N,l"9>CF  
} ; M8/:PmR<  
xP/q[7>#Q  
K)5j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: i<):%[Q)>  
`5!AHQ/  
  static holder _1; )@P*F) g~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kdp^{zW}  
t=9f:,I$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aOS,%J^ ?  
而不用手动写一个函数对象。 crN*eFeW  
klH?!r&  
K?r  
E@yo/S  
四. 问题分析 ]^T-X/v9  
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。 `oH4"9&]k3  
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。 SN]g4}K-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ln t 1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lRNm &3:-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -e_o p'`  
Js vdC]+  
五. 问题1:一致性 `( w"{8laB  
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?| _ Yc"{d3S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j9l32<h7]  
3 ^K#\*P  
struct holder Ga-cto1Y  
  { ,II3b( l  
  // LrT EF j  
  template < typename T > /|<S D.:  
T &   operator ()( const T & r) const =,h'}(z_  
  { [`s0 L#  
  return (T & )r; L`X5\D'X  
} a(=lQ(v/?  
} ; 841y"@*BY  
- jCj_@n  
这样的话assignment也必须相应改动: e([>sAx!1  
B\e*-:pq>  
template < typename Left, typename Right > 9[;da  
class assignment }WaZ+Mdg\  
  { "qd|!:bE  
Left l; 9x|`XAB  
Right r; C#^y{q  
public : m C`*#[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y;%LwDC  
template < typename T2 > 8>Cf}TvErx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yj#*H  
} ; t$wbwP  
r-TrA$k  
同时,holder的operator=也需要改动: =&,T@5&-=  
9} m?E<6&  
template < typename T > GBT|1c'i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ! |UX4  
  { I:G8B5{J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {-8Nq`w  
} 'Grii,  
goA=U  
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。 elQjPvb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C\~}ySQc.e  
yCav;ZS_  
return l(rhs) = r; T^(W _S  
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。 J"LLj*,0"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sk/@w[  
tx~,7TMS/  
template < typename Tp > ~!qnKM>[  
class constant_t BQ)>}YHk  
  { u[Kz^ga<  
  const Tp t; vdC0tax  
public : [l3\0e6-/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B^r?N-Z A  
template < typename T > ;?tH8jf>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X%j`rQk`  
  { {H)hoAenA  
  return t; {+=hYB|&  
} Z,e|L4&  
} ; R54ae:8  
]& ckq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lnHY?y7{  
下面就可以修改holder的operator=了 peBHZJ``RX  
>Zs!  
template < typename T > ;Vs2 e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pu]U_Ll@  
  { `bfUP s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wjwCs`  
} hTzj{}w  
R[j?\#  
同时也要修改assignment的operator() Z4Dx:m-  
&K[sb%  
template < typename T2 > *$BUow/>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _.Hj:nFHz  
现在代码看起来就很一致了。 `;+x\0@<  
kSzap+nB?  
六. 问题2:链式操作 R20 .dA_N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G3io!XM)D  
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。 /MY's&D(  
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。 $"W[e"Q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {$hWz(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nPdkvs   
i.uyfV&F  
template < typename T > -d A9x~o  
struct result_1 R/Bjc}J'  
  { $cHU,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W&)f#/M8  
} ; "Gp Tmu?  
B qX"La,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: pxgf%P<7  
c-(RjQ~M5  
template < typename T > #p>&|I  
struct   ref K~,!IU_QG  
  { J<"K`|F  
typedef T & reference; 5>.ATfAsV  
} ; Ie/_gz^  
template < typename T > <<u]WsW{C  
struct   ref < T &> (m:Q'4Ep  
  { ) hs&?: )  
typedef T & reference; \tYImh  
} ; JCn HEH  
O}zHkcL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o #\L4P(J  
4 H0rS'5d  
template < typename T > +_J@8k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F_'{:v1GW  
  { UX63BA  
  return l(t) = r(t); +bLP+]7oZ  
} f?tU5EX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 DdI%TU K,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W9Azp8)p]  
X-(( [A  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 81x/ bx@L%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >^Wpc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ejZ-A?f-K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y,`n9[$K\  
最后的布局是: = K}Pfh  
                Add PL&> p M  
              /   \ gi,7X\`KQ  
            Divide   5 3-hcKE  
            /   \ >y#MEN>?  
          _1     3 STjb2t,a  
似乎一切都解决了?不。 %C,zR&]F  
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。 J{dO0!7y  
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。 Yc]k<tQ  
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: 4)tY6ds)r|  
Jw}t~m3  
template < typename Right > Yq00<kIDJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S1^/W-yoc~  
Right & rt) const r+ 8Tp|%  
  { iXo; e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  VQH48{X  
} [k\VUg:P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /!5ohQlPJ  
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。 PWl;pBo  
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。 KBtqtE'(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。 ]^>Inh!  
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。 #BP0MY&  
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? 2WH(c$6PWf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7QTS@o-  
6AJ`)8HX  
template < class Action > mz.,j(Ks-  
class picker : public Action m<3. X"-  
  { P_0X+Tz  
public : %/w-.?bX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w:%NEa,Z  
  // all the operator overloaded WuY#Kx~2  
} ; {l$)X  
Ur< (TM  
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。 S y <E@1  
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: ty['yV-;a  
h SS9mQ  
template < typename Right > & n@hD7=(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .jqil0#)Y"  
  { ]I,&Bme  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :j3'+% '2  
} >$rH,Er  
bS8$[7OhX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H if| z[0$  
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。 xI?'Nh  
9?ll(5E  
template < typename T >   struct picker_maker A]0R?N9wb_  
  { |+ Rx)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v1yB   
} ; [C4{C4TX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `;}qjm0a  
  { nw/g[/<;  
typedef picker < T > result; Xk%eU>d  
} ; vo }4N[]Sb  
o'$-  
下面总的结构就有了: .jP|b~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P??P"^hU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +0[H`5-^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OCdX'HN5Y  
至此链式操作完美实现。 wS|k3^OV%  
(G+)v[f  
ZK t{3P  
七. 问题3 7CR#\&h`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uaP5(hUI  
9s5s;ntz"  
template < typename T1, typename T2 > WNjG/U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *^[6uaa  
  { /V+7:WDj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '@KH@~OzRS  
} U+B{\38  
`dX0F=Ag?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zp9lu B  
:yJ#yad  
template < typename T1, typename T2 > Xbx=h^S  
struct result_2 mvpcRe <  
  { Fg p|gw4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u{uqK7]+  
} ; \25EI]  
:&&s*_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5,4" CF$  
这个差事就留给了holder自己。 J( ]b1e  
    7R5ebMW V  
*\:sHVyG(  
template < int Order > a6h+?Q7uF  
class holder; t 4M-;y  
template <> a6 :hH@,  
class holder < 1 > T-4dD  
  { EY)?hJS,  
public : n|H8O3@  
template < typename T > 'tMD=MH  
  struct result_1 !} x-o`a5  
  { mBye)q$  
  typedef T & result; XkUwO ]  
} ; yZ=O+H  
template < typename T1, typename T2 > &QQ6F>'T  
  struct result_2 %b_0l<+  
  { 6j1C=O@S  
  typedef T1 & result; _Hx'<%hhI  
} ; TEer>gD:v  
template < typename T > 9k9}57m.i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'HV@i)h0%V  
  { x5g&?2[  
  return (T & )r; I4qS8~+#  
} H^o_B1  
template < typename T1, typename T2 > '"Uhw$#t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $P8AU81  
  { Rc9>^>w  
  return (T1 & )r1; 6,1oLvU  
} pfc"^Gi8  
} ; ?)<zzL",  
op-\|<i  
template <> /ioBc}]  
class holder < 2 > {Qd oI Pr3  
  { @R;k@b   
public : yfqe6-8U  
template < typename T > 7zN7PHT=$t  
  struct result_1 k`'*niz  
  { 2Kr8#_) 0  
  typedef T & result; 7;.Iat9gMf  
} ; z&#^9rM"  
template < typename T1, typename T2 > XLYGhM  
  struct result_2 >Z gV8X:  
  { X<W${L$G  
  typedef T2 & result; b ~]v'|5[  
} ; V4Qy^nn1  
template < typename T > "85)2*+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e1V1Ae  
  { qOQ8a:]?  
  return (T & )r; H;AMRL o4z  
} ]d{lS&PRlg  
template < typename T1, typename T2 > Wzff p}V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Il) _Ui  
  { LtUw  
  return (T2 & )r2; q!><:"#[G  
} 5mL4Zq"  
} ; *(wxNsK  
Ue`Y>T7+!  
)Xt#coagS  
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> >。 lc [)Ev  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c*R\fQd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h~._R6y  
bQN3\mvY  
return l(i, j) = r(i, j); <dXeP/1w`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >@a7Zzl0H  
F_/ra?WVH  
  return ( int & )i; 9@Cu5U]  
  return ( int & )j; eQ[}ALIq  
最后执行i = j; ;jPiD`Kyv  
可见,参数被正确的选择了。 f }.t  
H|`D3z.c  
^e\$g2).  
CZy3]O"qW  
@a=jSB#B  
八. 中期总结 WD kE 5  
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>-#QKqJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {C8IYBm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bl10kI:F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?y  "M>#  
`q  | )_  
hc9 ON&L\>  
jWvi% I qi  
xd"+ &YT  
u2fp~.'P  
九. 简化 "So "oT1  
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。 (?GW/pLK]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1BP/,d |+  
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: sS4V(:3s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t -}IKrbv  
  +-*/&|^等 z7P~SM  
2. 返回引用。 Qk|+Gj  
  =,各种复合赋值等 J5<1 6}*  
3. 返回固定类型。 M*Q}^<E*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $n47DW &  
4. 原样返回。 Z?&ZgaSz  
  operator, BT$Oh4y4  
5. 返回解引用的类型。 E1w8d4P,G  
  operator*(单目) c7[Ba\Cr4h  
6. 返回地址。 zR/mz)6_  
  operator&(单目) 79o=HiOF99  
7. 下表访问返回类型。 \W=Z`w3  
  operator[] ^;[_CF _  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $Tt.r  
  operator<<和operator>> @W==)S%O  
:>H{?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ug"4P.wI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )7#3n(_np  
N K@6U_/W  
template < typename Left > TnKOr~@*  
struct value_return hOFvM&$  
  { YuJ{@"H  
template < typename T > }!|$;3t+c  
  struct result_1 >@-. rkd(  
  { J!3;\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hl)jE 06  
} ; uc]5p(9Hb  
d6??OO=~>M  
template < typename T1, typename T2 > A9J{>f  
  struct result_2 ]F;1l3I-  
  { \F+".X#jh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ul 85-p  
} ; /L|x3RHs  
} ; ~6QV?j  
J*:_3Wsy  
497l2}0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qwn EVjf  
pu ?CO A  
下面我们来剥离functor中的operator() }w >UNGUMh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $ )2zz>4  
pbwOma2  
return l(t) op r(t) 7*WO9R/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7:JGrO  
return op l(t) ];=|))ky"  
return op l(t1, t2) 8|L5nQ  
return l(t) op Y~#F\v  
return l(t1, t2) op ;'[?H0Jw'  
return l(t)[r(t)] `JGW8 _  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %t74*cX  
M[-/&;`f@  
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: bB*cd!7y  
单目: return f(l(t), r(t)); uG YH4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OI6m>XH?  
双目: return f(l(t)); Y$./!lVY  
return f(l(t1, t2)); ^\\9B-MvY  
下面就是f的实现,以operator/为例 =`C K`x  
 R; &k/v  
struct meta_divide LFYSur8  
  { PB BJ.!Pb  
template < typename T1, typename T2 > ~u[1Vz4#3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j|p=JrCJ  
  { f%[xl6VE;  
  return t1 / t2; n 1^h;2gz  
} BXz g33  
} ; f3.oc9G  
"kIlxf3  
这个工作可以让宏来做: a`eb9o#  
N\?__WlBK7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I\[z(CHg@  
template < typename T1, typename T2 > \ aJ1{9 5ea  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Lso%1M  
以后可以直接用 cqm:[0Xf5>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'bg'^PN>z  
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 iorQ/(  
(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。。。) <KoOJMx(  
[W3sveqj&  
e$rPXRf  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T+%P+  
#)S&Z><<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7lwFxP5QT  
class unary_op : public Rettype ) <w`:wD  
  { U5?QneK  
    Left l; &W `7 b<  
public : ]z# Ita;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hC]:+.Q+  
*Aug7 HlS  
template < typename T > :}gEt?TUhs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZcTjOy?  
      { Ahr  
      return FuncType::execute(l(t)); h b}QtQ  
    } - _ %~b  
'jy e*  
    template < typename T1, typename T2 > "Rtt~["%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [.C P,Ly  
      { l$R9c+L=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3&+nV1  
    } #|=lU4Bf  
} ; g{2~G6%;0  
hyhm{RC?[  
~Ra8(KocD  
同样还可以申明一个binary_op r{Mn{1:O  
D$TpT X\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q `-Xx  
class binary_op : public Rettype z('t#J!b  
  { |~rKDc  
    Left l; {yd(n_PqY  
Right r; qc' ;<  
public : HTm`_}G9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >8$Lqj^i  
::cI4D  
template < typename T > L{&Yh|}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >>8{N)c5E  
      { ?<Mx*l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QDb8W*&<  
    } Re*~C:  
8-@H zS%  
    template < typename T1, typename T2 > 2dbn~j0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J L1]auO*  
      { Gj[5e w?@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |nqN95'u+]  
    } f<'D?d)L^  
} ; W"A3$/nq^  
6X4r2Vq  
BD]o+96qP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6k {gI.SG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Pw6%,?lQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7[0CVWs,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4jjo%N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }I18|=TB  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J(P'!#z^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DH4IF i>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) s;sr(34  
下面是修改过的unary_op 15Jc PDV  
>?ec"P%vS/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {L7+lz  
class unary_op 5Ux=5a  
  { Q6N?cQtOT  
Left l; vw-y:,5`t8  
  h&~9?B  
public : 2~V"[26t  
\zOsq5}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !lM.1gTTC  
6#a82_  
template < typename T > C+dz0u3s  
  struct result_1 'X ?Iho  
  { :dxKcg7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >Qg-dJt[  
} ; D/,(xWaT  
cu)B!#<!&  
template < typename T1, typename T2 > 1hc`s+N  
  struct result_2 :X}Ie P  
  { bwJluJ, E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E[BM0.#bZ  
} ; Q~KzcB<  
} na@gn  
template < typename T1, typename T2 > _c(h{dn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %:OX^ ^i;  
  { nE bZ8M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TJZ arNc$  
} b%0@nu4  
dh%DALZ8t  
template < typename T > V`1x![\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6l2Os $  
  { u}rJqZ  
  return OpClass::execute(lt(t));  2 av=W  
} NiRb:F-  
SEE:v+3|  
} ; NW&2ca  
as!P`*@  
GXRW"4eF5  
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 JEP9!y9y  
好啦,现在才真正完美了。 RPjw12Ly  
现在在picker里面就可以这么添加了: EZT 8^m  
$ % B  
template < typename Right > C]h_co2eI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,4;'s  
  { B$S@xD $  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~~Rq$'q}  
} |Nadk(}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [ /<kPi  
S@TfZ3Go|  
&MB1'~Q,hq  
9Sl5jn  
xmfZ5nVL  
十. bind 0;]VTz?P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZoCk]hk  
先来分析一下一段例子 /-(OJN5F^  
,jl4W+s  
vN~joQ=d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JgV4-B0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9hJ a K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -M4VC^_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IIF <Zkpb  
我们来写个简单的。 pOj8-rr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CBz=-Xr  
对于函数对象类的版本: -<e_^  
/"^XrVi-  
template < typename Func > +k0UVZZX?  
struct functor_trait ?30pNF|  
  { ,D&-.`'E  
typedef typename Func::result_type result_type; D z[ ,;  
} ; _ x$\E  
对于无参数函数的版本: }FX:sa?5  
fUOQ(BGp  
template < typename Ret > HYZp= *eb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S>Gb Jt(]  
  { d@tNlFfS  
typedef Ret result_type; GgE 38~A4  
} ; -MORd{GF  
对于单参数函数的版本: =)x+f/c]  
1)f <  
template < typename Ret, typename V1 > >gl.ILo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o>&-B.zq  
  { i@ 86Ez  
typedef Ret result_type; D r"PS >.  
} ; =Wz)(N  
对于双参数函数的版本: A7T(p7pP  
uC[F'\Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o  WAy[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FtDF}   
  { 2tQ?=V(Di  
typedef Ret result_type; _{GD\Ai_W  
} ; 8v=t-GJW  
等等。。。 ]Y$jc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AtqsrYj  
:4LWm<P  
template < typename Func > l7Wdbx5x0  
struct func_return M<SVH_  
  { e+?;Dc-SJ\  
template < typename T > tJm1Q#||  
  struct result_1 r?pN-x$M=  
  { 3-)R'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gf^y3F[\  
} ; c(!pcB8  
6QNZ/Ox:  
template < typename T1, typename T2 > q 2;CvoF  
  struct result_2 .k%/JF91n  
  { 98vn"=3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o)'06FF\$  
} ; D4?cnwU  
} ; JM53sx4&  
<L2z|%`  
H8m[:K]_H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R{6M(!x  
} V"A;5j`  
template < typename Func, typename aPicker > WE+Szg(4x  
class binder_1 [}}q/7Lp  
  { c@KNyBy2  
Func fn; >GmO8dK  
aPicker pk; &4*f28 s  
public : <y#@v  G  
N37CAbw0  
template < typename T > U? ;Q\=>  
  struct result_1 #E#@6ZomT  
  { fVi[mH0=+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MOm+t]vq1  
} ; z9v70 q  
vOl3utu7  
template < typename T1, typename T2 > 2Tv W 6  
  struct result_2 $F]*B `  
  { R''2o_F6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )r(e\_n  
} ; %UG|R:  
8k_hX^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Un&rP70  
Dw,LB>Eq,  
template < typename T > VmZDU(M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H)Z$j&S{  
  { f{|n/j;n=C  
  return fn(pk(t)); 'vKae  
} V}JBv$+ko  
template < typename T1, typename T2 > PeSTUR&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vw`%|x"Xz  
  { th5UzpB4  
  return fn(pk(t1, t2)); *r|1 3|k  
} Rk{vz|  
} ; >xXq:4l>}  
9j5B(_J^  
 TZdJq  
一目了然不是么? =!/T4Oo  
最后实现bind LCb0Kq}*/(  
 }s8xr>  
R?J8#JPXD  
template < typename Func, typename aPicker > {@PZlQg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ij9=J1c4  
  { v7D0E[)~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vq^b_^  
} yP34h*0B  
xX8 c>p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ppeF,Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .73sY5hdTN  
V h5\'Sn  
十一. phoenix  gA19f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x$pz(Q&v  
_6]tbni?v  
for_each(v.begin(), v.end(), Mv:\T%]  
( `*i:z'  
do_ 8rNf4]5@X(  
[ -.Zy(  
  cout << _1 <<   " , " y-Lm^ GW4  
] EWWCh0 {  
.while_( -- _1), JZqJ&   
cout << var( " \n " ) eUD 5 V  
) m`4N1egCt  
); GZmfE`  
+hs:W'`%  
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: Xod/GY G  
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 .4y44: T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 drp< f1`l8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M1*x47bN  
B.);Ju  
ifmX<'(9A  
template < typename Cond, typename Actor > w~n+hhMF  
class do_while dX-j3lM:#  
  { ;U?323Z  
Cond cd; qR4-~ p 8  
Actor act; wid  
public : eXkpU7w;  
template < typename T > &-Q_%eM^  
  struct result_1 &7eN EA  
  { 6?/f $,v  
  typedef int result_type; =$_kkVQ$  
} ; p;mV?B?oAQ  
BNixp[Hc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D$`$4mX@hP  
~e5E%bXxC  
template < typename T > O1oh,~W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t*-_MG  
  { 5K =>x<  
  do LfvRH?<W  
    { `U>]*D68  
  act(t); -8S Z}J  
  } l?HC-_Pbh  
  while (cd(t)); |"}rC >+  
  return   0 ; A|m0.'/   
} QjTs$#eMW  
} ; {Ut,xi  
V}h)e3X  
$wk(4W8E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R l)g[s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 p<B*)1Tj0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 D% 2S!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 B!J&=*=e  
下面就是产生这个functor的类: _V3}F1?W  
Uu|R]azbO  
6)~7Uf:<v  
template < typename Actor > p)~EG=p  
class do_while_actor [] R8VC>Ah  
  { GwmYhG<{  
Actor act; u>V~:q\X  
public : `Zci <  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v\5`n@}4  
[MeFj!(  
template < typename Cond > JE;!~=   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cq$ _$jRx  
} ; WT1d'@LY  
d;).| .}P  
eqyUI|e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WogCt,  
最后,是那个do_ RuOse9  
=r~ExW}+  
x, 'KI?TyQ  
class do_while_invoker |doG}C  
  { 35fj-J$8  
public : 2>xEE  
template < typename Actor > H$6;{IUz~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M4t:)!dji?  
  { !@FzP@  
  return do_while_actor < Actor > (act); QPB ^%8  
} V:lKF')  
} do_; 3.Jk-:u %m  
nMBF/75  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AzSmfEaU0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tjcsT>  
最后来说说怎么处理break和continue 4^ZbT  
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。 +_ $!9m  
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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